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纳米铜(Cu NPs)已逐渐作为饲料添加剂使用。Cu NPs的主要毒性靶器官是肝脏、肾脏和脾脏,进入机体可引起应激反应、炎症反应和组织损伤。但有关Cu NPs亚慢性中毒引起组织中细胞色素P450酶(CYP450s)的变化及其变化机制鲜有报道。本课题重点关注Cu NPs-肾CYP450s相互作用及机制。通过研究不同粒径Cu NPs的动力学特征,发现肾脏是Cu NPs的蓄积器官和毒作用靶器官。为进一步探讨Cu NPs是否通过其毒性效应影响肾CYP450s的表达和活力,我们建立大鼠Cu NPs(80-100nm)28 d亚慢性染毒模型,研究Cu NPs对大鼠肾脏的功能、组织病理、氧化/氮化因子和细胞因子的影响,最后通过荧光定量PCR(RT-PCR)、Western Blot、“鸡尾酒”探针药物法及液相芯片技术分别检测肾脏中CYP450s的mRNA表达、蛋白表达和体外酶活力及信号通路相关蛋白的表达。进一步分析Cu NPs影响肾CYP450s表达和活力的机制。结果如下:1.Cu NPs体内分布研究Cu NPs与Cu2+在组织的分布无明显差异,Cu NPs达到各脏器无明显延迟效应,肝脏和肾脏是Cu NPs分布最多且可能积累的主要器官。2.Cu NPs对大鼠肾脏的毒性研究(1)对肾脏的影响:Cu NPs 200 mg/kg亚慢性染毒可显著升高尿素(UREA)和肌酐(CREA)水平(p<0.05);体重极显著下降(p<0.01),肾脏质量及肾脏器指数显著升高(p<0.05);且对肾具有病理损伤作用。(2)对应激因子的影响:Cu NPs 200 mg/kg可极显著升氧化应激因子高谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、总抗氧化力(T-AOC)和丙二醛(MDA)的水平(p<0.01),也极显著升高了氮化应激因子一氧化氮(NO)和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)的水平(p<0.01),且具有剂量依赖性。(3)对细胞因子的影响:Cu NPs 200 mg/kg可极显著升高白介素(IL)-2、干扰素(IFN)-γ、肿瘤坏死因子(TNF)-α和趋化因子(MIP)-1α等炎性细胞因子的表达水平(p<0.01)。3.Cu NPs对肾CYP450s的影响Cu NPs可极显著下调CYP2C11、CYP2D6和CYP3A1的mRNA和蛋白表达(p<0.01),并极显著抑制CYP450s各亚型的酶活力(p<0.01)。4.Cu NPs对肾CYP450s的作用机制研究Cu NPs可显著下调芳香烃受体(AhR)、组成型雄烷受体(CAR)和孕烷X受体(PXR)的蛋白表达水平(p<0.05);可显著上调CREB、p70S6K、JNK、Akt和STAT3的总蛋白与磷酸化水平的表达(p<0.05),及NF-κB、P38和STAT5的磷酸化水平(p<0.05),表明Cu NPs可激活与炎症相关的信号通路。综上,Cu NPs对大鼠肾脏有较强的毒性作用,可显著影响肾CYP450s的表达和活力,推测Cu NPs进入机体后,引起应激及炎症反应,通过信号通路的级联作用与胞内活性分子的网络调节,引起下游靶因子的变化,从而影响CYP450s的正常表达和功能。