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研究背景进入21世纪后,纳米技术在世界范围内迅速发展。纳米材料在电子、磁学、光学、生物医学、药学、化妆品、涂料、传感器、催化剂等许多领域得到了广泛应用。在纳米材料的研发、生产和应用过程中,其暴露人群和暴露时间日趋增加。由于纳米材料具有小尺度效应、表面效应、量子尺度效应和宏观量子隧道效应,当其进入生态环境或生物体后有可能引发特殊的生物效应,并对环境和人类健康造成负面影响。关于纳米材料的生物毒性效应的研究正向全面和深入发展,一些人工合成纳米材料的生物毒性效应研究论文已经陆续发表。纳米材料与机体的作用方式、作用途径、作用机制是一个极其复杂的生物学过程,必然涉及到多种蛋白质表达的变化及由此引起的生物化学反应和信号传导的改变,传统的毒理学方法限于探讨一个或几个蛋白质的变化,并且这些研究结果来源于各个独立的实验,不能在一次实验中发现组织中蛋白质表达的整体变化。蛋白质组学方法的出现,使得在整体上、高通量的筛选不同生理和病理过程中差异表达的蛋白质成为可能,而这些差异表达蛋白质可作为暴露标志物、效应标志物和易感性标志物的候选对象。本研究采用非暴露式气管滴注法染毒,比较蛋白质组学与传统毒理学相结合,研究以纳米二氧化硅（Nano-SiO2）、纳米四氧化三铁（Nano-Fe3O4）、单壁碳纳米管（SWCNTs）为代表的典型纳米材料对大鼠的肺毒性效应及其作用机制,为纳米材料吸入机体后致肺毒性效应评价提供科学依据。研究内容:（1）三种典型纳米材料对大鼠一般毒性评价;（2）利用蛋白质组学技术筛选和鉴定损伤肺组织表达的差异蛋白质;（3）差异蛋白验证。研究方法:（1）选择3种典型的纳米材料:纳米二氧化硅（Nano-SiO2）、纳米四氧化三铁（Nano—Fe3O4）和单壁碳纳米管（SWCNTs）;以生理盐水制备染毒悬液,并在透射电镜下观察纳米材料的分散状态;对其粒径、形状进行表征。（2）通过动物整体试验对3种纳米材料的一般毒性效应进行评价:采用气管内滴注纳米材料悬液的方式染毒雄性Wistar大鼠,高剂量组悬液浓度为10mg.mL-1,低剂量组悬液浓度为2mg.mL-1;滴注剂量为0.2mL/只,隔日滴注,共16次,检查染毒期间大鼠体重变化、肝肾脏器系数、外周血清生化指标、肝、肾、肺组织病理变化及肺泡灌洗液中总蛋白（TP）、乳酸脱氢酶（LDH）、总抗氧化力（T-AOC）、超氧化物岐化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的变化。（3）筛选损伤肺组织表达的差异蛋白质:将对照组和纳米材料组大鼠肺组织总蛋白进行双向凝胶电泳分离,通过比较对照组和纳米材料组大鼠肺组织蛋白质的2-DE谱图,寻找损伤后大鼠肺组织蛋白质的共同变化。将差异表达的蛋白点进行MALDI-TOF-MS及MS-MS质谱分析和数据库检索。（4）采用Western Blot对差异蛋白Transgelin 2表达情况进行验证,并通过RT-PCR技术对其mRNA水平进行检测。研究结果:（1）3种纳米材料均使大鼠体重降低,但肝、肾脏器系数无明显变化。（2）病理结果显示三种纳米材料造成大鼠肺间质性炎症,肺泡结构受到破坏并发生纤维组织增生,形成小结节;大鼠肝细胞轻度脂肪变性;肾脏无明显改变。（3）与对照组比较,3种纳米材料染毒均导致大鼠血清谷草转氨酶（AST）、谷丙转氨酶（ALT）、碱性磷酸酶（ALP）、尿酸（UA）、肌酐（CR）显著降低,血尿素氮（BUN）显著升高,白蛋白（ALB）和总蛋白（TP）无明显改变;3种纳米材料之间以及同一材料高、低剂量组之间血清各指标均无明显差异。（4）与对照组比较,3种纳米材料组肺泡灌洗液中总抗氧化力（T-AOC）活力、超氧化物歧化酶（SOD）活性降低,白介素-6（IL-6）水平升高;在高剂量水平上(10mg.mL-1),3种纳米材料组支气管肺泡灌洗液中乳酸脱氢酶（LDH）活性、丙二醛（MDA）水平升高;10mg.mL-1 Nano-SiO2组和10mg.mL-1SWCNTs组支气管肺泡灌洗液中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平升高;相同染毒剂量水平上3种纳米材料对比,其毒性作用强度有所不同。（5）以对照组为参考胶,纳米材料组肺组织二维凝胶中有17个蛋白点发生明显上调或下调,这些蛋白质的功能涉及物质代谢、能量产生、离子跨膜转运、免疫应答、信号转导、氧化应激和细胞骨架等方面。（6）Western Blot实验结果显示,纳米材料组大鼠肺组织中差异蛋白Transgelin2表达显著升高,变化与2维凝胶电泳图谱分析结果一致。（7）RT-PCR实验结果显示,大鼠肺组织Transgelin2 mRNA表达水平升高。研究结论:综合以上实验结果可以看出,经呼吸道染毒Nano-SiO2、Nano-Fe3O4和SWCNTs均可对大鼠肝、肾产生一定的毒性效应;3种纳米材料均能对大鼠肺组织造成毒性损伤,可引起炎症反应和氧化损伤,并且引起肺组织许多相同蛋白质共同变化;纳米材料的毒性差异可能受粒径、形状、化学组成等许多因素的影响。