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目的:本研究通过动物试验,采用单次气管滴注方式染毒,观察单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNT)对动物肝脏的毒性,并探讨其可能的毒作用机制。
方法:选择60只雄性Wistar大鼠按体重随机分为5组:分别为碳黑组(5mg/kg)、SWCNT低剂量组(1mg/kg)、中剂量组(5mg/kg)、高剂量组(10mg/kg)和石英组(5mg/kg),采用单次气管滴注方式染毒,观察试验动物的一般状态,每周称重一次;30天后处死动物,取肝脏、肾脏、脾脏和睾丸称重,并计算各脏器脏体比;取各组大鼠肝脏进行组织病理学检测;检测大鼠血清中天冬氨酸氨基转移酶(Aspartic transaminase,AST)、丙氨酸氨基转移酶(Alanineaminotransferase,ALT)的含量;对肝组织匀浆中超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)的活性和丙二醛(Malonaldehyde,MDA)的含量进行检测;应用单细胞凝胶电泳技术检测肝脏细胞DNA的损伤情况;采用RT-PCR方法对DNA修复酶X线修复交叉互补基因1(X-rag repair cross-complementing1,XRCC1)、8-羟基鸟嘌呤DNA糖苷酶(8-oxoguanine DNA glycosylase,OGG1)mRNA的表达水平进行检测。
结果:SWCNT试验组大鼠体重增长缓慢,实验结束时,SWCNT高剂量组动物体重显著低于碳黑组(P<0.05),肝/体比各组间无差异;肝脏组织病理学检测结果显示,SWCNT试验组大鼠肝脏发生水肿、慢性炎症反应,肝脏细胞脂肪变性,肝内可见散在的点状坏死灶;SWCNT高、中剂量组血清AST、ALT的含量显著高于碳黑组(P<0.05);SWCNT高、中剂量组肝组织匀浆MDA含量升高,与碳黑组比较,差异有统计学意义(P<0.05),SWCNT高、中剂量组肝组织匀浆SOD、GSH-Px的活性低于碳黑组(P<0.05);彗星实验结果表明,SWCNT可造成肝细胞DNA链断裂,其DNA损伤描述指标:尾DNA百分含量、Olive尾矩和彗星尾长均高于碳黑组(P<0.05);SWCNT试验组OGG1和XRCC1基因mRNA表达水平增高,其中SWCNT高、中剂量组与碳黑组比较均具有统计学意义(P<0.05)。
结论:SWCNT对大鼠体重增长有一定的影响;SWCNT可引起大鼠肝脏水肿、慢性炎症反应,肝脏细胞脂肪变性并出现点状坏死灶;SWCNT可破坏肝细胞膜的结构和功能,使血清中AST、ALT的含量增高;SWCNT使大鼠肝脏处于氧化应激状态,脂质过氧化产物MDA的含量增加,抗氧化酶SOD、GSH-Px的活性降低;SWCNT可引起大鼠肝细胞DNA损伤;SWCNT可增加DNA修复酶OGG1、XRCC1基因mRNA的表达。