论文部分内容阅读
目的：本研究采用单次气管滴注法染毒，观察单壁碳纳米管(Single-WalledCarbon Nanotubes，SWCNT)对大鼠肺脏的毒性作用，并从氧化性损伤、DNA损伤和细胞凋亡角度探讨SWCNT肺脏毒性可能的作用机制。
方法：60只雄性Wistar大鼠按体重随机分为5组：分别为碳黑对照组(5mg/kg)、SWCNT低剂量组(1mg/kg)、中剂量组(5mg/kg)、高剂量组(10mg/kg)和石英对照组(5mg/kg)，采用单次气管滴注法染毒，观察试验动物的一般状态，每周称重一次；30天后处死动物，取肺脏、肝脏、肾脏、脾脏和睾丸称重，并计算各脏器脏体比；取大鼠肺脏进行组织病理学检测；制备肺脏组织匀浆，检测其中丙二醛(Malonaldehyde，MDA)含量、谷胱苷肽过氧化物酶(Glutathioneperoxidase，GSH-Px)和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)活性；单细胞凝胶电泳试验检测肺脏细胞DNA的损伤；同时采用TUNEL法检测肺脏细胞凋亡情况，并应用Western blotting法检测肺脏凋亡相关蛋白caspase-3和Fas的表达水平。
结果：(1)肺脏气管滴注法操作后，各组动物出现精神萎靡和行动迟缓，属于非特异性症状，与SWCNT作用无关；(2)SWCNT可导致大鼠体重增长缓慢，肺/体比和脾/体比较碳黑对照组显著增加；(3)SWCNT可引起大鼠肺脏实变和肿大；肺脏组织形态学改变不同于一般的毒性粉尘，表现为非炎性上皮肉芽肿和明显间质纤维化；(4)SWCNT可致大鼠肺脏组织MDA含量升高，GSH-Px活力下降，与碳黑对照组比较具有统计学意义，且这种变化具有剂量依赖性，说明SWCNT可致肺脏产生氧化性损伤；(5)SWCNT可引起大鼠肺脏细胞DNA链发生断裂，DNA断裂细胞的尾DNA含量、尾矩和尾长较碳黑对照组显著增加，说明SWCNT可导致肺脏细胞发生DNA损伤；(6)TUNEL染色显示SWCNT可致肺脏细胞发生凋亡，caspase-3蛋白活性片段的表达与碳黑对照组比较明显增强，SWCNT还可引起Fas蛋白表达显著增加。
结论：SWCNT可导致大鼠体重增长缓慢，肺/体比值增加；可引起大鼠肺脏实变和肿大，肺脏组织形态学改变不同于一般的毒性粉尘，表现为非炎性上皮肉芽肿和明显间质纤维化；SWCNT可致肺脏组织发生氧化性损伤，肺脏细胞DNA损伤和肺脏细胞凋亡，其中细胞凋亡可由caspase-3和Fas/FasL途径介导。SWCNT引起大鼠肺脏纤维化可能的机制：(1)SWCNT可以通过氧化应激直接介导生物大分子损伤，或影响细胞内外微环境，影响细胞生长；(2)SWCNT可能通过产生自由基及脂质过氧化产物诱导DNA损伤，或直接引起DNA损伤致使大量细胞功能失调或死亡，启动体内修复系统导致肺脏纤维化的发生；(3)SWCNT可通过Fas/FasL途径诱导肺脏细胞凋亡，破坏肺脏正常的细胞结构，致使细胞间作用网络失衡、肺脏内正常构架紊乱、结构重组和细胞增生而组织实变，最终胶原沉积形成纤维化。