纳米氧化铈作为镧系金属氧化物的一种,被广泛用于燃料催化剂、太阳能电池、固体燃料电池、紫外线吸收剂、汽车催化转化器、气体传感器、氧气泵、冶金、玻璃以及陶瓷等。由于其强氧化性能,纳米氧化铈主要用作柴油燃料添加剂,可以提高燃油效率,减少废气中的温室气体和颗粒物排放。随着纳米氧化铈的广泛使用,其在环境中的负荷增多,它所产生毒作用的潜力也会随之增加。因此,我们需要对其给人类健康及生态环境所能造成的影响进行风险评估。纳米颗粒由于具有相对较小的尺径,可以穿过皮肤、肺和肠道,甚至可以透过胎盘屏障并对胎盘功能造成损害,继而对子代产生致畸影响。纳米氧化铈的吸入实验显示,纳米氧化铈主要在肺部沉积,同时可以从肺部进入体循环,并沉积在其他组织脏器中。此外,纳米氧化铈暴露可以通过增加活性氧,诱导氧化应激、炎症反应以及细胞凋亡而对人体健康造成不利影响。研究发现,氧化应激可以引起内质网应激诱导细胞自噬,而内质网应激和自噬水平升高会导致胚胎发育异常。然而关于孕期暴露纳米氧化铈的毒性研究却十分有限,故本研究的开展具有重要的意义。本课题通过建立小鼠胚胎植入期纳米氧化铈暴露模型,发现孕鼠暴露后,胚胎丢失增加(χ2=4.295,P<0.05)。拟通过检测孕鼠子宫和胎盘组织中内质网应激和自噬变化水平,探讨纳米氧化铈暴露对胚胎发育的影响及其发生可能机制。进一步通过细胞模型(人绒毛外滋养细胞系)阐明纳米氧化铈暴露对早期胎盘功能的影响及相关分子机制,从而全面地阐述纳米氧化铈暴露对胚胎发育的毒性。第一部分 胚胎植入期纳米氧化铈暴露致小鼠胚胎丢失纳米氧化铈作为柴油燃料添加剂,随着柴油的燃烧,会随之排放到环境空气中,增加了人类的吸入暴露。有研究表明,纳米氧化铈可对人类健康产生不良影响。但是目前关于纳米氧化铈对胚胎发育的毒性研究仍然缺乏。胚胎植入期暴露环境化学物,可能会扰乱子宫内环境,影响胚胎植入和胚胎发育。为了探讨胚胎植入期纳米氧化铈暴露对胚胎发育的影响,本研究采用动态吸入染毒方式,染毒时间为胚胎植入期(GD3.5-6.5),染毒剂量为10mg/m3。通过观察体重变化、脏器系数、生物分布、妊娠相关指标来探讨纳米氧化铈的毒性作用。研究发现,胚胎植入期暴露于纳米氧化铈,孕鼠的体重及脏器系数与对照组相比没有发生明显改变。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)结果显示,肺部、肝脏、肾脏及胎盘中有铈元素的蓄积,但胎脑和胎肝中未能检测到。在GD8观察染毒组胚胎着床数与对照组相比没有明显改变,GD18小鼠胚胎丢失率明显高于对照组(χ2=4.295,P<0.05)。进一步研究发现,纳米氧化铈诱导胎盘内质网应激升高(Xbp-1、chop表达升高),激活细胞自噬水平(LC3b、p62表达升高)。综上所述,本研究提示胎盘组织内质网应激及自噬水平升高可能是纳米氧化铈致胚胎发育毒性的原因。第二部分 纳米氧化铈对HTR-8/SVneo细胞的毒作用及机制滋养层细胞的功能对胎盘形成、胚胎发育、妊娠顺利完成具有非常重要的作用。动物实验已经证实胚胎植入期纳米氧化铈暴露可以影响胚胎发育,并提示可能是由于纳米氧化铈激活了胎盘的内质网应激和自噬。为了进一步证实纳米氧化铈对胚胎发育的影响是由于胎盘功能的受损而引起,本研究通过将滋养层细胞(HTR-8/SVneo)暴露于纳米氧化铈24h后,评价其对HTR-8/Svneo细胞的毒性作用。结果表明,与对照组相比,染毒组的细胞内质网应激及自噬相关因子表达升高,提示纳米氧化铈可以诱导内质网应激,激活自噬。同时,HTR-8/Svneo细胞侵袭能力下降。免疫荧光结果显示,纳米氧化铈处理后的HTR-8/SVneo细胞的微管网络和微丝排列发生显着改变。HTR-8/SVneo细胞中参与调控自噬和侵袭的关键因子mTOR的表达水平降低,而可能参与调控mTOR的miR-99家族(miR-99a,miR-99b,miR-100)的表达水平显著升高。双荧光素酶报告基因结果显示,miR-99家族(miR-99a,miR-99b,miR-100)能直接调控mTOR。我们推测,纳米氧化铈可能会诱导滋养层细胞内质网应激,激活自噬,抑制细胞侵袭,从而进一步干扰胚胎植入,损害胎盘功能,以致影响胚胎发育。