纳米二氧化钛和DDT联合染毒对小鼠氧化应激和DNA损伤作用的研究

发布时间：2018-01-23 01:29

本文关键词： 纳米二氧化钛 DDT 氧化应激活性氧丙二醛超氧化物歧化酶谷胱甘肽过氧化物酶 DNA损伤丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶　出处：《河北医科大学》2013年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：目的：纳米二氧化钛(nanoparticle titanium dioxide，Nano-TiO_2)是纳米材料的一种，作为一种新型光催化剂、抗紫外线剂和光电效应剂广泛应用于污水处理过程中。但近年来大量研究发现纳米二氧化钛能影响机体的氧化应激过程，引起炎症反应、DNA损伤、脂质过氧化等，对人体健康产生不利影响。滴滴涕(DDT)作为一种有机氯农药，是环境中常见的持久性有机污染物，具有持久性、蓄积性、迁移性和高毒性等特点。Nano-TiO_2进入环境后，对DDT具有超强的吸附性能，在较温和的条件下利用光催化氧化降解技术将其完全降解为无毒物质，但在降解过程中是否会对人体健康产生影响，现有研究较少。本研究拟通过灌胃方法建立小鼠Nano-TiO_2和DDT联合染毒的动物模型，观察其氧化应激状况的变化，并检测小鼠细胞DNA损伤及相关基因丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Akt）基因表达的变化，探讨Nano-TiO_2和DDT联合损伤及其可能的作用机制，为Nano-TiO_2的安全应用提供理论依据。方法： 1动物模型的建立：取72只健康昆明种小鼠，随机分为1个对照组和8个处理组，每组8只，雌雄各半。分别以2g/kg体重的50nm或120nmTiO_2，30、60mg/kg的DDT以及各粒径TiO_2和各浓度DDT联合剂量灌胃，三蒸水（ddH2O）和玉米油作为溶剂对照。连续灌胃7天，处死动物取材进行相关项目的检测。 2组织病理学观察：制作肝脏和肾脏组织病理切片，光镜下观察Nano-TiO_2和DDT单独或联合染毒后脏器的病理变化。 3小鼠体内Ti含量测定：利用微波消解-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法检测Nano-TiO_2和DDT单独或联合染毒后，小鼠肝脏、肾脏、皮层、海马组织内的Ti含量。 4细胞内活性氧水平的测定：二氢二氯荧光黄双乙酸钠(DCFH-DA)作为荧光探针，采用流式细胞检测技术检测Nano-TiO_2和DDT单独或联合染毒后，小鼠肝脏、肾脏、皮层、海马组织细胞内的活性氧（ROS）水平的变化。 5组织中氧化损伤指标的测定：利用试剂盒检测Nano-TiO_2和DDT单独或联合染毒后，小鼠血清、肝脏、肾脏、皮层和海马组织中MDA含量以及SOD、GSH-Px活力的变化。 6DNA损伤的测定：运用单细胞凝胶电泳试验(SCGE)，检测Nano-TiO_2和DDT单独或联合染毒后，小鼠肝脏、肾脏、皮层、海马组织细胞OTM值的变化。 7Akt基因mRNA表达的测定：采用聚合酶链式反应(PCR)方法，检测Nano-TiO_2和DDT单独或联合染毒后，，小鼠肝脏、肾脏、皮层、海马组织细胞内丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Akt）基因mRNA表达水平的变化。结果： 1Nano-TiO_2与DDT对小鼠一般状况的影响小鼠体重持续增加，各组间未见明显差异（P0.05）。TiO_2-50+DDT60组个别小鼠出现轻度的震颤并伴有慌张步态。与对照组比较，TiO_2和DDT联合处理组及DDT60单独处理组肝脏器系数明显升高（P0.05），联合处理作用大于Nano-TiO_2或DDT单独处理，并且随着DDT剂量的升高，脏器系数升高（P0.05），但是粒径大小对肝脏器系数影响不大。而其他组织（肾脏、皮层、海马）各脏器系数在不同处理组无统计学差异（P0.05）。 2Nano-TiO_2和DDT单独或联合染毒后，小鼠肝、肾组织形态学变化 Nano-TiO_2或DDT单独处理时，肝小叶中央静脉扩张充血同时伴随肝血窦胆管扩张，部分细胞出现空泡变性，胞浆疏松浅染。Nano-TiO_2和DDT联合处理时，损伤程度加重，肝索扩张、肝细胞水肿明显、排列紊乱，特别是在TiO_2-50+DDT60组出现大量水样变性，细胞间界限不清；而肾脏的病理观察发现，Nano-TiO_2或DDT单独处理时肾细胞出现轻微的水肿浑浊肿胀，肾小管增厚，肾小球肿胀出血。TiO_2和DDT联合处理时，损伤程度加重，出现肾小管细胞排列紊乱，肾间质充血水肿，出血与淋巴细胞侵润明显，局部出现点状坏死。 3Nano-TiO_2和DDT对小鼠组织内Ti含量的影响与对照组比较，TiO_2单独处理、TiO_2和DDT联合处理后小鼠肝、肾、皮层和海马组织内Ti含量显著升高（P0.05）；联合处理时除肝脏TiO_2-120+DDT30和肾脏TiO_2-50+DDT30组与相应TiO_2单独处理组未见显著差异外，其余各组织内Ti含量均明显高于相应TiO_2单独处理组（P0.05）；随着TiO_2粒径的减小，Ti含量有逐渐升高的趋势；而DDT则对Ti的蓄积作用不显著，部分组织中Ti含量相应升高。二因子方差分析显示在TiO_2+DDT处理后未出现交互作用（P0.05）。 4Nano-TiO_2和DDT对小鼠组织细胞内ROS水平的影响与对照组比较，Nano-TiO_2和DDT可以使小鼠肝脏、肾脏、皮层、海马细胞内ROS水平升高，且联合处理时的作用大于二者的单独作用（P0.05）；随着DDT剂量增加，细胞内ROS水平相应升高，但肝脏、肾脏和海马组织细胞内ROS水平随DDT剂量增加而增高的趋势不明显；随着TiO_2粒径的减小，ROS有逐渐升高的趋势。二因子方差分析显示，仅皮层TiO_2+DDT处理对ROS的影响存在交互作用（P0.05）。 5Nano-TiO_2和DDT对小鼠组织内MDA、SOD、GSH-Px的影响与对照组比较，Nano-TiO_2和DDT可以使小鼠血清、肝脏、肾脏、皮层、海马组织中MDA含量升高，且联合处理时的作用大于二者的单独作用（P0.05）；随着DDT剂量增加，组织内MDA水平随之升高；随着Nano-TiO_2粒径的减小，MDA水平有逐渐升高的趋势。但血清、肝脏组织内MDA含量随Nano-TiO_2粒径减小而增高的趋势不明显。二因子方差分析显示，仅海马组织中TiO_2+DDT处理对MDA的影响存在交互作用（P0.05）。与对照组比较，Nano-TiO_2和DDT可以使小鼠血清、肝脏、肾脏、皮层、海马组织SOD活性下降，且联合处理时的作用大于二者的单独作用（P0.05）；随着DDT剂量增加，组织内SOD水平随之下降；随着Nano-TiO_2粒径的减小，肝脏、皮层组织内SOD活性有逐渐下降的趋势。但血清、肾脏和海马组织内SOD活性随Nano-TiO_2粒径减小而下降的趋势不明显。二因子方差分析显示，仅皮层组织中TiO_2+DDT处理对SOD的影响存在交互作用（P0.05）。与对照组比较，Nano-TiO_2和DDT可以使小鼠血清、肝脏、肾脏、皮层、海马组织中GSH-Px活力下降，且联合染毒时的作用大于二者的单独作用（P0.05）；随着DDT剂量增加，组织内GSH-Px水平随之下降；随着Nano-TiO_2粒径的减小，组织内GSH-Px活性有逐渐下降的趋势。但在肾脏、皮层剂量反应关系不明显。二因子方差分析显示，血清和海马组织中TiO_2+DDT处理对GSH-Px的影响存在交互作用（P0.05）。 6Nano-TiO_2和DDT对小鼠组织细胞DNA损伤的影响与对照组比较，Nano-TiO_2和DDT可以使小鼠肝脏、肾脏、皮层、海马组织细胞DNA受到损伤，且联合处理时的作用大于二者的单独作用（P0.05）；随着Nano-TiO_2粒径的减小和DDT剂量增加，DNA的损伤程度加重。但肾脏TiO_2-120+DDT30组与TiO_2-120+DDT0组无显著性差异（P0.05）。二因子方差分析显示，在肝脏、皮层、海马组织细胞中TiO_2+DDT处理对DNA损伤的影响存在交互作用（P0.05）。 7Nano-TiO_2与DDT对氧化应激相关基因Akt表达的影响对肝脏、肾脏、皮层、海马Akt基因家族Akt1/Akt2/Akt3mRNA表达情况的测定发现，Nano-TiO_2和DDT可以抑制Akt基因的表达且联合处理时的作用大于二者的单独作用。随着Nano-TiO_2粒径的减小抑制作用有加强趋势，但DDT抑制作用不明显。同时在肝脏和肾脏，对Akt2和Akt3基因表达的抑制作用较Akt1基因明显，而脑组织中Akt1/Akt2/Akt3基因表达均有相应程度的下降（P0.05）。二因子方差分析显示各组织细胞中TiO_2+DDT处理对Akt基因的表达不存在交互作用（P0.05）。结论： 1Nano-TiO_2和DDT单独或联合处理后，可使小鼠肝、肾出现一定程度的病理变化。 2Nano-TiO_2单独或与DDT联合处理后，可使Ti元素分布于肝脏、肾脏、皮层、海马组织中。 3Nano-TiO_2和DDT单独或联合处理后可使小鼠血液、肝脏、肾脏、皮层、海马组织出现氧化损伤，抗氧化能力受损。 4Nano-TiO_2和DDT单独或联合处理后，可使小鼠细胞DNA受到损伤以及相关基因Akt mRNA表达下调。 5随着TiO_2粒径的减少与DDT含量增加，其损伤作用增强，二者之间的具体交互作用及其具体形式有待进一步研究。 6随着Nano-TiO_2粒径的减少，其损害作用有加强的趋势，但Nano-TiO_2粒径与其损害作用之间的关系，有待进一步研究。
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【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R114

【参考文献】