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目的:本论文就Nrf2/ARE信号通路在nm-Si O2毒性中的作用及其影响进行了研究。从细胞和动物水平,探讨了nm-Si O2暴露诱导的氧化损伤、Nrf2/ARE信号通路对nm-Si O2毒效应的防御作用及其机制,为nm-Si O2的人群暴露风险评估提供数据,并对nm-Si O2的毒性机制进行了初步探索。方法:nm-Si O2(10-20nm)和μm-Si O2(1-5μm)经表征后,①分别用不同浓度的nm-Si O2和μm-Si O2暴露A549细胞,检测其细胞活力,确定IC50;再用浓度15μg/ml的nm-Si O2和μm-Si O2分别暴露A549细胞,观察其形态学变化,并检测其细胞凋亡、细胞周期、细胞膜电位、SOD活性、ROS含量及Nrf2/ARE信号通路相关蛋白的表达。②构建A549-sh Nrf2细胞模型并作为实验组,A549和A549-sh RNA细胞作为空白对照组和阴性对照组,分别用浓度为15μg/ml的nm-Si O2暴露,检测其细胞活力、SOD活性、ROS含量、T-AOC及Nrf2/ARE信号通路相关蛋白的表达。③选取ICR小鼠和Nrf2-/-ICR小鼠,分别作为对照组与实验组,用nm-Si O2或生理盐水暴露14天;测量体重变化与肺、肝、肾脏器系数;并观察暴露后小鼠肺部nm-Si O2的亚细胞定位和小鼠肺部病理改变;同时检测小鼠肺组织内ROS含量、T-AOC、8-OHd G含量及Nrf2/ARE信号通路相关蛋白的表达。结果:表征显示两种材料粒径合格、无重金属杂质、分散良好、无明显团聚。①nm-Si O2暴露后A549细胞出现明显细胞毒性效应,存在剂量-效应关系,IC50为25.063μg/ml;nm-Si O2暴露(15μg/ml)后A549细胞凋亡率增加但无细胞周期阻滞效应;细胞内ROS、SOD活性上升;细胞膜电位下降;Nrf2/ARE信号通路被激活。而μm-Si O2暴露后A549细胞密度无明显变化;同剂量μm-Si O2暴露后细胞凋亡率无明显变化,无细胞周期阻滞效应;SOD活性与细胞膜电位无明显变化;细胞内ROS上升;Nrf2/ARE通路未被激活。②构建A549-sh Nrf2模型后,同样浓度的nm-Si O2暴露后相比于A549和A549-sh RNA组,A549-sh Nrf2细胞活力下降,SOD活性、T-AOC下降,ROS上升;Nrf2/ARE信号通路激活受阻导致HO-1蛋白表达下降,而PERK蛋白表达上调。③10mg/kg的nm-Si O2暴露小鼠14天后,对照组肺部均无nm-Si O2的沉积而实验组小鼠肺组织细胞内发现沉积的nm-Si O2。随着暴露时间延长,Nrf2-/-小鼠体重逐渐下降,肺、肝脏器系数均下降,各肺叶均存在不同程度的损伤;肺组织内ROS、8-OHd G含量上升,T-AOC下降;Nrf2/ARE信号通路激活受阻致Nrf2、HO-1蛋白表达被抑制,PERK蛋白表达反馈性上调。结论:nm-Si O2(10-20nm)的毒性大于μm-Si O2(1-5μm),能诱导机体产生氧化损伤。而Nrf2/ARE信号通路的激活可以抵抗nm-Si O2诱导的氧化损伤。Nrf2/ARE信号通路相关蛋白的表达可作为nm-Si O2人群暴露危害监测潜在的生物标志物。