纳米二氧化钛对神经系统和心血管系统毒性的研究

发布时间：2017-09-13 16:12

  本文关键词：纳米二氧化钛对神经系统和心血管系统毒性的研究

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【摘要】：纳米材料以其独特的性质广泛应用于各个领域,其生物安全性也受到了关注。近年来流行病学格外关注纳米材料引起的心血管系统毒性方面的研究,但是对纳米二氧化钛(Nano-titanium dioxide, nano-TiO_2)经皮肤的长期暴露对心血管毒性和神经毒性的研究报道还很少。本课题采用体内和体外两种实验相结合的方法,对纳米二氧化钛的心血管毒性和神经毒性进行了探讨。体内实验以6周龄雌性BALB/c小鼠为实验动物,染毒浓度分别为0,4,20,100,500 mg/kg/d,小鼠经皮肤暴露后,将小鼠脑组织制成切片进行病理学观察,测定脑组织氧化损伤指标：活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS),谷胱甘肽(Glutathione, GSH)和丙二醛(Malondialdehyde, MDA)的含量,测定脑组织炎症指标：白细胞介素4(Interleukin-4,IL-4)和干扰素伽马(Interferon-y, IFN-γ)的含量等内容来评价nano-Ti02对神经系统的毒性效应。通过测定小鼠血清中的ROS,免疫球蛋白E(Immunoglobulin-E, IgE),血栓调节蛋白(Thrombomodulin, TM),可溶性细胞粘附因子1(soluble adhesion molecules 1, sICAM-1)和D-二聚体(D-Dimer, D2D)的含量变化等内容来探讨nano-TiO_2对心血管系统的毒性效应。体外实验采用浓度为0.45,2.25,11.25,56.25 μg/mL nano-TiO_2处理人脐静脉血管内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cells, HUVECs),测定细胞活力,以及ROS,白细胞介素8(Interleukin-8, IL-8),高敏C反应蛋白(hypersensitive C-reactive protein, hsCRP),胞质紧密粘连蛋白-1(zonula occludens-1, ZO-1),8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxylation deoxy guanosine,8-OHdG)和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3, caspase-3)的含量等内容来探讨nano-TiO_2对细胞的毒性效应。通过添加维生素E (Vitamin E,VE)作为保护剂,来研究VE在nano-TiO_2对小鼠心血管系统以及神经系统和HUVECs的保护作用和存在的可能的保护机制。实验结果表明,各组的小鼠脑组织切片无明显差异,小鼠脑组织中ROS、MDA和IL-4的含量随着染毒剂量的上升均呈现出上升趋势,小鼠脑组织中GSH和IFN-y的含量随着染毒剂量的上升均呈现出下降趋势。小鼠脑组织ROS、MDA和IL-4的含量分别在20 mg/kg、500 mg/kg和100 mg/kg组出现极显著性升高,GSH含量：500 mg/kg组出现极显著性下降,IFN-7含量：500 mg/kg组出现显著性降低。小鼠血清中ROS、D2D、Ig-E、sICAM-1和TM的含量随着染毒剂量的上升均呈现出上升趋势。小鼠血清中ROS、D2D、Ig-E、sICAM-1和TM的含量分别在100mg/kg、00 mg/kg、20 mg/kg、20 mg/kg和20 mg/kg组出现极显著性升高。HUVECs活力、IL-8的含量随着染毒剂量的上升呈现出下降趋势,HUVECs中ROS、hs-CRP、ZO-1、8-OHdG 和 caspase-3的含量随着染毒剂量的上升均呈现出上升趋势。]HUVECs活力：56.25 μg/mL组出现极显著性下降,IL-8含量：56.25 μg/mL组出现显著性下降,ROS、hs-CRP、ZO-1和8-OHdG含量分别在11.25μg/mL.11.25 μg/mL、2.25 μg/mL和2.25 μg/mL组出现极显著性升高,caspase-3含量：56.25μg/mL组出现显著性升高。在体内实验通过对100 mg/kg和500 mg/kg的nano-TiO_2暴露组和体外实验对11.25 μg/mL 和 56.25 μg/mL的nano-TiO_2暴露组同时添加VE作为保护剂,发现与单独的nano-TiO_2处理组相比,VE可以降低脑组织以及血清中氧化应激、炎症反应,还可以提高]HUVECs的细胞活性以及降低HUVECs的氧化应激、炎症反应、DNA损伤程度和细胞凋亡水平。结论：本实验结果表明低剂量nano-TiO_2对神经系统和心血管系统的影响较弱,高剂量nano-TiO_2(?)能够引起神经系统和心血管系统的毒性效应,氧化应激和炎症反应可能是造成这些毒性效应的机制之一,体外实验结果表明nano-TiO_2具有显著的细胞毒性。在本实验中对小鼠来说4mg/kg是一个相对安全的使用浓度,对HUVECs来说0.45μg/mL是一个比较安全的使用浓度。VE可以降低nano-TiO_2对神经系统和心血管系统方面的损害。
【关键词】：纳米二氧化钛 神经系统 心血管系统 氧化应激 炎症反应
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;TB383.1
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 1. 引言13-25
• 1.1 纳米材料概述13-16
• 1.1.1 纳米材料的定义13-14
• 1.1.2 纳米材料的来源14
• 1.1.3 纳米材料的性质和应用14-15
• 1.1.4 纳米材料的应用15-16
• 1.1.5 纳米材料的暴露途径16
• 1.1.6 纳米材料的生物毒性及其研究进展16
• 1.2 TIO_2概述16-21
• 1.2.1 TiO_2的结构16-17
• 1.2.2 TiO_2的性质17-18
• 1.2.3 纳米TiO_2的应用18-20
• 1.2.4 纳米TiO_2的毒性研究进展20-21
• 1.3 立项依据及选题目的、意义21-25
• 1.3.1 立项依据21-23
• 1.3.2 选题目的、意义23-25
• 2. 实验材料与方法25-36
• 2.1 实验材料与试剂25-27
• 2.1.1 实验动物25
• 2.1.2 实验细胞25
• 2.1.3 实验材料25
• 2.1.4 实验试剂25-26
• 2.1.5 实验试剂盒26-27
• 2.1.6 实验仪器27
• 2.1.7 主要实验试剂的配制方法27
• 2.2 实验分组27-28
• 2.3 染毒方式28-29
• 2.4 实验方法29-35
• 2.4.1 脑组织石蜡切片29
• 2.4.2 脑组织匀浆的制备29
• 2.4.3 ROS含量的测定29-30
• 2.4.4 GSH含量的测定30
• 2.4.5 MDA含量的测定30
• 2.4.6 脑组织中IL-4、IFN-γ含量含量的测定30-31
• 2.4.7 小鼠血清样本的制备31
• 2.4.8 血清中TM、sICAM-1和D2D含量的测定31-32
• 2.4.9 血清中Ig-E含量的测定32-33
• 2.4.10 细胞活性的测定33-34
• 2.4.11 nano-TiO_2暴露后HUVECs中ROS含量的测定34
• 2.4.12 nano-TiO_2暴露后HUVECs中IL-8和8-OHdG含量的测定34
• 2.4.13 nano-TiO_2暴露后HUVECs中hsCRP和ZO-1含量的测定34-35
• 2.4.14 nano-TiO_2暴露后HUVECs中caspase 3含量的测定35
• 2.5 统计学分析35-36
• 3 实验结果36-54
• 3.1 NANO-TiO_2暴露后对小鼠脑组织的影响36-41
• 3.1.1 nano-TIO_2暴露后小鼠脑组织病理学观察36-37
• 3.1.2 对小鼠脑组织ROS含量的影响37
• 3.1.3 对小鼠脑组织GSH含量的影响37-38
• 3.1.4 对小鼠脑组织MDA含量的影响38-39
• 3.1.5 对小鼠脑组织IL-4含量的影响39-40
• 3.1.6 对小鼠脑组织IFN--γ含量的影响40-41
• 3.2 NANO-TIO_2对小鼠血清的影响41-46
• 3.2.1 对小鼠血清中ROS含量的影响41-42
• 3.2.2 对小鼠血清中D2D含量的影响42-43
• 3.2.3 对小鼠血清中Ig-E含量的影响43-44
• 3.2.4 对小鼠血清中sICAM-1含量的影响44-45
• 3.2.5 对小鼠血清中TM含量的影响45-46
• 3.3 NANO-TIO_2对HUVECs的影响46-54
• 3.3.1 对HUVECs活力的影响46-47
• 3.3.2 对HUVECs中ROS含量的影响47-48
• 3.3.3 对HUVECs中hs-CRP含量的影响48-49
• 3.3.4 对HUVECs中IL-8含量的影响49-50
• 3.3.5 对HUVECs中ZO-1含量的影响50-51
• 3.3.6 对HUVECs中8-OHdG含量的影响51-52
• 3.3.7 对HUVECs中caspase-3含量的影响52-54
• 4. 讨论54-59
• 4.1 体内实验NANO-TIO_2对小鼠脑组织的影响54-55
• 4.2 体内实验NANO-TIO_2对小鼠血清的影响55-56
• 4.3 体外实验NANO-TIO_2对血管内皮细胞的影响56-57
• 4.4 VE对NANO-TIO_2造成的损伤的保护作用57-59
• 5. 实验结论59-60
• 参考文献60-68
• 附录68-69
• 攻读学位期间论文发表情况69-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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本文编号：844700