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纳米氧化铝(aluminananopowder,nAl2O3),因其具有耐腐蚀、耐热、较高的硬度和强度等一系列的优异特性,应用于陶瓷、医药载体、绝缘材料、电子、化学化工、催化剂、橡胶、航天等领域,从而逐渐引起人们对其可能引发的环境与健康风险的关注。已有一些基础研究表明,nAl2O3可通过多种途径进入人体和其他机体,产生一定的生态毒性、神经毒性、生殖和发育毒性、免疫毒性、基因毒性等毒性效应,从而对环境及生物体造成不同的影响。大多数研究表明,吸入有毒金属和金属氧化物纳米材料会导致肺癌,而吸入暴露也是纳米材料主要的暴露途径。相关研究表明,碳纳米管和二氧化钛纳米颗粒等纳米材料的暴露可加重过敏性哮喘的进一步恶化,从而造成小鼠的肺功能损伤。然而,有关纳米材料毒性研究的分子机制还不够深入,因此需要进一步地探索。迄今为止,通过模拟持续吸入暴露的方式,有关不同浓度的nAl2O3对小鼠各脏器的毒性作用、nAl2O3与过敏性哮喘之间的联系及其潜在机制的研究都还缺乏文献报道。本研究中,将无特定病原体(specific-pathogen-free,SPF)级Balb/c小鼠适应性饲养5天后,0.5、5、50 mg/kg/day nAl2O3隔天气道滴注暴露,50mg/kg/day维生素E(Vitamin E,VitE)灌胃阻断,共21天。实验结果显示,与对照组相比,nAl2O3浓度为0.5 mg/kgday时,小鼠肺部ROS(reactive oxide species)水平增加、肝脏GSH(glutathione)含量下降;nAl2O3浓度为5 mg/kg/day和50 mg/kg/day时,小鼠肺部、脾脏、肝脏和肾脏ROS水平均显著增加,肺部和肝脏GSH含量均显著下降。且小鼠肺部出现气道腔皱缩、支气管壁增厚、组织纤维化等气道重塑现象及肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)中炎症细胞的浸润。而VitE的处理显著降低了肝脏ROS水平、有效恢复肺部GSH活性,且缓解肺部气道重塑现象和炎症反应。由此得出,nAl2O3的暴露不仅会对小鼠肺部造成损伤和炎症反应,或许还能够穿过肺泡-毛细血管屏障,从而进入体内的血液循环,造成脾、肝和肾等脏器的氧化损伤。其中,氧化应激为nAl2O3诱导小鼠各脏器损伤的主要途径之一。基于以上研究,本研究将SPF级Balb/c小鼠随机分为9组,每组8只。在实验的第7、14、21天进行生理盐水或OVA致敏液腹腔注射,1～21天进行气道滴注生理盐水和 0.5、5、50 mg/kg/day nA12O3 悬液,100 mg/kg/day Vit E 灌胃,第 24～30天进行生理盐水或1%OVA(30 min/day)雾化,激发哮喘。通过检测小鼠肺功能、肺组织病理学变化、血清中总的免疫球蛋白-E(Total Immunoglobulin-E,T-IgE)的含量、肺组织中T-bet、GATA-3、Foxp3、RORyt mRNA的表达、细胞因子γ-干扰素(γ-interferen,IFN-γ)、白细胞介素-4(Interleukin-4,IL-4)、IL-10、IL-17A、转录生长因子-β(transcriptional growth factor-β,TGF-β)、IL-1β 和 IL-6 水平、炎症细胞数目及肺组织中ROS和GSH水平,以探究nAl2O3的暴露与过敏性哮喘之间的关系及其潜在的分子机制。实验结果表明,与对照组相比,OVA组中小鼠血清T-IgE含量和气道高反应性(airway hyper-rsponsiveness,AHR)水平的显著升高表明过敏性哮喘模型的建立是成功的。在OVA的致敏和激发下,nAl203的暴露组中T-IgE水平显著升高;氧化应激水平显著升高,气道重塑现象显著增加,炎症细胞的浸润显著增加;GATA-3和RORyt mRNA表达水平显著升高;细胞因子IL-4、IL-17A、TGF-β、IL-1β和IL-6水平显著升高,IFN-γ和IL-10水平显著降低;小鼠肺部呼气阻力(espiratory resistant,Re)和吸气阻力(inspitatory resistant,Ri)显著升高、肺顺应性(dynamic lung compliance.Cldyn)显著下降。综上所述,nAl2O3的暴露不仅会导致小鼠肺部发生氧化损伤和炎症反应,还会对小鼠脾、肝和肾造成一定的损伤。且研究发现,nAl2O3能够通过促进氧化应激水平的升高、Th2型和Th17型免疫反应的失衡促进小鼠哮喘样病变,从而加重过敏性哮喘的恶化。而Vit E能够通过降低氧化应激水平和炎症反应,缓解小鼠过敏性哮喘的恶化。这些研究或许能够为nAl2O3的安全性应用和过敏性哮喘致病机理的探究提供一定的理论基础和参考。