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目的：纳米二氧化钛(Nanoparticle titanium dioxide, Nano-TiO2)具有优异的物理和化学性质,被广泛用于医药、废水处理、涂料、杀菌、化妆品、食品添加剂、生物医用陶瓷等领域。纳米颗粒主要通过呼吸道、皮肤接触和消化道进入人体,造成健康危害,其中吸入是最常见的暴露途径之Nano-TiO2表面具有较高的化学反应性,形成大量的自由基,作用生物体后可引起氧化应激,使活性氧(Reactive oxygen species, ROS)生成增多,破坏DNA碱基和磷酸骨架,造成DNA损伤。Nano-TiO2造成的氧化应激与其毒性高度相关,但其作用靶点和调控机制尚不清楚。本文通过气管灌注方法,模拟呼吸道吸收途径,观察Nano-TiO2在大鼠体内的代谢分布、抗氧化功能和DNA损伤的水平,以FOXO3a信号为切入点,对纳米材料的毒作用机制进行深入研究,探讨纳米材料导致机体细胞毒作用靶点,寻找切实可行的预防控制方法。方法：160只健康SD雄性大鼠,体重180-220g随机分为四组,每组15只。采用非暴露式气管注入法一次性给予25nm TiO2进行染毒,剂量为0.2g/kg,1g/kg,5g/kg体重,对照组给予等体积的蒸馏水。染毒后1天、3天、7天每组分别处死5只动物,留取肝、肾、肺组织。-80℃冰箱冻存以备后续实验。2动物处死前分别称重,处死后取出肝、肾、肺组织电子天平称重记录,计算脏器系数。3大鼠体内Ti含量测定：Nano-TiO2染毒后,使用铑(Rh)内标,微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法检测大鼠肝、肾、肺组织中的Ti含量。4病理学观察：Nano-TiO2染毒后,制作肝、肾、肺组织病理切片,苏木精-伊红染色后光镜下观察肝、肾、肺组织的病理变化。5氧化损伤指标的测定：Nano-TiO2染毒后,利用酶标测定法检测大鼠肝、肾、肺组织中MDA含量以及SOD、GSH-Px舌力的变化6 DNA损伤的测定：Nano-TiO2染毒后,采用单细胞凝胶电泳试验(SCGE)检测大鼠肝、肾、肺组织细胞OTM和Tail DNA%值的变化。7 FOX03a信号相关蛋白含量测定：采用Western blot方法检测FOX03a、ChK2、GADD45a及XRCC1蛋白表达情况。结果1 Nano-TiO2染毒后大鼠的一般状况纳米二氧化钛染毒后,实验大鼠未出现意外死亡。大鼠出现进食量减少,活动减少、精神萎靡等现象。大鼠次日饮水进食恢复正常,精神状态良好,一般活动状况正常。2 Nano-TiO2染毒后大鼠各组织Ti含量的变化纳米二氧化钛染毒后,大鼠肝、肾、肺各组织中Ti含量均有不同程度的升高。与对照组相比,高剂量组肝、肾、肺组织钛含量显著增高(P<0.05)。与染毒后1天相比,高剂量组染毒后3天、7天,肝、肾组织中钛含量无显著变化；与染毒后1天相比,高剂量染毒后3天、7天,肺组织钛含量显著降低伊<0.05)3 Nano-TiO2染毒后大鼠脏器系数的变化纳米二氧化钛染毒后,与对照组相比肝、肾、肺组织各染毒组脏器系数无显著差异。与染毒后1天相比,各剂量组染毒后3天、7天,肝、肾、肺脏器系数无显著差异。4 Nano-TiO2染毒后7天大鼠各组织的病理变化纳米二氧化钛染毒后,大鼠肝脏、肾脏、肺组织均出现不同程度的病理变化。肝：对照组,肝细胞延中央静脉四周呈条索状规则整齐排列,细胞质呈粉红色,染色均匀；低剂量染毒组,细胞排列紊乱,中央静脉远端细胞深染；中剂量染毒组,有炎性细胞出现细胞质呈空泡状出现点状坏死；高剂量染毒组,成群片状坏死。肾：对照组,细胞核呈圆形胞浆丰富,肾小球和小管排列紧密；低剂量染毒组肾小管间隙增大；中剂量染毒组,肾小管水肿出现部分片状坏死；高剂量染毒组,在片状坏死基础上出现轻微肾小球萎缩。肺：对照组,支气管上皮排列整齐官腔规则,肺泡管、肺泡囊完整,肺泡隔弹力纤维和网状纤维正常染色均匀,隔内富于毛细血管网；低剂量染毒组,支气管被炎性细胞浸润支气管官腔不规则；中剂量染毒组,支气管腔更加不规则,肺泡壁增厚间隔增厚；高剂量染毒组,支气管壁破裂结缔组织增多5 Nano-TiO2染毒后大鼠各组织SOD、GSH-Px活力和MDA含量变化纳米二氧化钛染毒后,大鼠肝、肾、肺组织,SOD、GSH-Px活力和MDA含量均出现不同程度的变化。大鼠肝组织：与对照组相比,SOD、GSH-Px活力均显著降低(P<0.05),MDA含量显著升高(P<0.05)。与染毒后1天相比,中剂量组染毒后3天、7天,SOD活力显著升高伊<0.05),高剂量组染毒后7天,SOD活力显著升高(P<0.05)；与染毒后1天相比,各染毒剂量组染毒后3天、7天,GSH-Px活力显著升高(P<0.05)；与染毒后1天相比,各染毒剂量组染毒后3天,MDA含量无显著变化,染毒后7天,MDA含量显著降低(P<0.05)。大鼠肾组织：与对照组相比,SOD、GSH-Px活力均显著降低(P<0.05),MDA含量显著升高(P<0.05)。与染毒后1天相比,低、中剂量组染毒后3天、7天,SOD活力显著升高(P<0.05),高剂量组染毒后7天,SOD活力显著升高伊<0.05)；与染毒后1天相比,各染毒剂量组染毒后3天、7天,GSH-Px活力显著升高(P<0.05)；与染毒后1天相比,各染毒剂量组染毒后3天,MDA含量无显著变化,低、中剂量组染毒后7天,MDA含量显著降低(P<0.05),高剂量组染毒后3天、7天,MDA含量无显著变化。大鼠肺组织：与对照组相比,SOD、GSH-Px活力均显著降低(P<0.05),MDA含量显著升(P<0.05)。与染毒后1天相比,低剂量组染毒后7天,SOD活力显著升高(P<0.05),中、高剂量组染毒后3天、7天,SOD活力无显著变化；与染毒后1天相比,各剂量组染毒后3天、7天,GSH-Px活力无显著变化；与染毒后1天相比,低剂量组染毒后7天,MDA含量显著降低(P<0.05),中、高剂量组染毒后3天、7天,MDA含量无显著变化。6 Nano-TiO2染毒后大鼠各组织OTM和Tail DNA%的变化纳米二氧化钛染毒后,与对照组相比,各剂量组大鼠肝、肾、肺组织中OTM和Tail DNA%均显著增加(P<0.05)；与染毒后1天相比,各剂量组染毒后3天、7天,肝、肾、肺组织中OTM和Tail DNA%无显著差异。7 Nano-TiO2染毒后7天大鼠肺组织中FOX03a, XRCC1,ChK2和GADD45a蛋白表达水平的变化纳米二氧化钛染毒后,与对照组相比,大鼠肺组织中FOX03a与XRCC1蛋白表达量显著降低(P<0.05)；低剂量组ChK2蛋白表达量显著增加(P<0.05),中剂量组无显著性差异,高剂量组显著降低(P<0.05)；低剂量组GADD45a蛋白表达量显著增加伊<0.05),中、高剂量组显著降低(P<0.05)。结论1 Nano-TiO2染毒后,Ti可分布于大鼠各组织中。2 Nano-TiO2染毒后,大鼠主要脏器均出现不同程度的病理变化。3 Nano-TiO2染毒后,大鼠组织细胞发生氧化应激。4 Nano-TiO2染毒后,大鼠组织细胞发生DNA损伤,在7天内DNA损伤不能恢复。5 Nano-TiO2染毒后FOX03信号相关蛋白表达受到抑制。