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目的：纳米材料与机体的作用方式、作用途径、作用机制是一个极其复杂的生物学过程，必然涉及到多种蛋白质表达的变化及由此引起的生物化学反应和信号传导的改变，本研究采用非暴露式气管滴注法染毒，比较蛋白质组学与传统毒理学相结合，研究以纳米二氧化硅(Nano-SiO2)、纳米四氧化三铁(Nano-Fe3O4)、单壁碳纳米管(SWCNTs)为代表的典型纳米材料对大鼠的肺毒性效应及其作用机制，为纳米材料吸入机体后致肺毒性效应评价提供科学依据。
方法：将49只雄性Wistar大鼠随机分为7组，包括生理盐水对照组，以及三种纳米材料的高剂量组和低剂量组。以生理盐水分散三种纳米材料，用透射电镜对其粒径、形状进行表征。非暴露式气管滴注法隔日染毒，共16次。腹主动脉放血处死，检测病理学改变、肺组织氧化损伤、炎性因子。将大鼠肺组织总蛋白进行双向凝胶电泳分离，通过比较对照组和纳米材料组大鼠肺组织蛋白质的2-DE谱图，寻找损伤后大鼠肺组织蛋白质的共同变化。将差异表达的蛋白点进行MALDI-TOF-MS及TOF-TOF质谱分析和数据库检索。采用Western Blot对差异蛋白Transgelin 2表达情况进行验证，并通过RT-PCR技术对其mRNA水平进行检测。结果3种纳米材料均使大鼠体重降低;病理结果显示纳米材料造成大鼠肺间质性炎症，肺泡结受到破坏并发生纤维组织增生，形成小结节;与对照组比较，三种纳米材料组肺泡灌洗液中总抗氧化力(T-AOC)活力、超氧化物激化酶(SOD)活性降低，白介素-6(IL-6)浓度升高(P<0.05);在高剂量水平上(10mg·ml-1)，三种纳米材料组支气管肺泡灌洗液中乳酸脱氢酶(LDH)活性、丙二醛(MDA)浓度升高(P<0.05);10mg·ml-1Nano-SiO2组和10mg·ml-1 SWCNTs组肺泡灌洗液中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)升高(P<0.05);相同染毒剂量水平上3种纳米材料比较，其毒性作用强度有所不同：比较蛋白质组学技术发现，纳米材料组肺组织中巨噬细胞成帽蛋白、免疫球蛋白依赖组胺释放因子、27kd热休克蛋白-1、钾离子内流通蛋白道通道IRK3、钾离子电压门控通道α3亚基、谷胱甘肽过氧化物酶-1、谷胱甘肽转移酶、谷胱甘肽s-转移酶α5、ATP合酶α亚基、ADP/ATP转移蛋白、Ca2+转运ATP酶、泛醇细胞色素-c还原酶、GTP结合蛋白Rab40c、蛋白酪氨酸酸性磷酸酶-1、磷脂酰乙醇胺、联蛋白All、transgelin 2发生明显上调或下调，Western Blot实验结果显示，纳米材料组大鼠肺组织中差异蛋白Transgelin 2表达显著升高，变化与2维凝胶电泳图谱分析结果一致;RT-PCR实验结果显示，大鼠肺组织Transgelin2 mRNA表达水平升高。
结论：经呼吸道染毒Nano-SiO2、Nano-Fe3O4和SWCNTs均可对大鼠肺组织造成毒性损伤，可引起炎症反应和氧化损伤，并且引起肺组织许多相同蛋白质共同变化，这些蛋白质的功能涉及物质代谢、能量产生、离子跨膜转运、免疫应答、信号转到、氧化应激和细胞骨架等方面，纳米材料的毒性差异可能受粒径、形状、化学组成等许多因素的影响。