纳米二氧化铅对小鼠急性损害作用的研究

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目的:随着纳米科技的飞速发展,人们在逐渐认识纳米科技的优点和潜在巨大经济市场的同时,也逐渐意识到另外一个新的问题,即纳米技术对人体健康、生存环境和社会安全等方面是否存在潜在的负面影响。纳米材料进入生命体后,是否会导致特殊的生物和毒理学效应?这些效应对生命过程和人体健康是有益还是有害?目前,对纳米颗粒毒性的研究和评估远远落后于纳米技术的发展和纳米产品的开发,因此,对纳米材料的健康损害效应进行研究就具有十分重要的意义。铅(lead,Pb)是一种常见的环境和职业重金属毒物,可以造成中枢神经系统、肾脏系统、造血系统和心血管系统等多方面的损害。随着传统的铅加工工艺过程的改进,纳米铅的应用日益广泛。纳米级铅进入环境的数量越来越多,有可能对环境和人体健康产生影响。本研究以50nm二氧化铅为研究对象,观察其对小鼠肝肾功能及抗氧化功能的损伤作用,并与常规尺寸二氧化铅的作用相比较,探讨纳米二氧化铅对小鼠的急性损害作用及其可能机制,为揭示纳米二氧化铅毒性作用及其生物安全性评价提供科学依据。方法:1健康昆明种小鼠80只,雌雄各半,体重30-35g,完全随机分为5组,每组16只。分别为对照组、普通PbO2组(200mg/kg)、50nmPbO2低剂量组(50mg/kg)、50nmPbO2中剂量组(100mg/kg)、50nmPbO2高剂量组(200mg/kg)。灌胃染毒5天,进行相应项目的检测。2用微波消解-石墨炉原子吸收法测定血清、肝、肾、脑(皮层、海马)中的铅含量。3通过测定血清TBIL、GOT、GPT的活性及血清Cr、BUN的含量,评价纳米PbO2对小鼠肝肾功能的影响。4铅染毒对小鼠机体氧化损伤作用利用生化法检测大鼠血清、肝、肾和大脑(皮层、海马)组织中丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶活性(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性;流式细胞仪检测大鼠海马组织内活性氧水平;高效液相方法检测大鼠海马组织中8-羟基-2’-脱氧鸟苷的含量。结果:1 PbO2作用后,对小鼠的一般状况各组实验小鼠全部存活,一般状况良好;染毒组饮水量、进食量有所减少,个别小鼠体重有所减轻,但没有明显差异;各处理组肝、肾、脑的脏器系数未见显著性差异。2 PbO2作用后,小鼠血清和各组织中Pb含量的变化各处理组小鼠血清、肝、肾、皮层、海马组织中Pb含量与对照组相比,均明显升高(P<0.01),并有明显的剂量反应关系;相同剂量情况下,纳米PbO2处理组小鼠血清、肝、肾、皮层、海马组织中Pb含量与普通PbO2处理组相比均显著升高(P<0.01)。3 PbO2作用后,小鼠肝肾功能的变化3.1小鼠肝脏功能的变化各处理组小鼠血清中TBIL、GOT与对照组比较均显著升高(P<0.05,P<0.01),并有明显的剂量反应关系;中高剂量组GPT含量与对照组相比显著升高(P<0.01),低剂量组未见明显差异;相同剂量情况下,纳米PbO2处理后,小鼠血清中TBIL、GOT、GPT含量与普通PbO2处理组相比,均显著升高(P<0.01);3.2小鼠肾脏功能的变化各处理组小鼠血清中BUN、Cr含量与对照组比较均明显升高(P<0.05,P<0.01),并有明显的剂量反应关系;相同剂量情况下,纳米PbO2处理后,小鼠血清中BUN、Cr含量与普通PbO2处理组相比,均显著升高(P<0.01)。4 PbO2作用后,小鼠的氧化应激状态的变化4.1血清中MDA含量和SOD、GSH-PX活性的变化各处理组小鼠血清中MDA含量与对照组比较显著升高(P<0.05,P<0.01),而SOD活性显著降低(P<0.01);中高剂量组GSH-PX活性与对照组相比显著降低(P<0.01),低剂量组未见明显差异。血清中MDA含量、SOD、GSH-PX活性与染毒剂量有良好的剂量反应关系;相同剂量情况下,纳米PbO2处理后,MDA含量明显大于普通PbO2处理组(P<0.05,P<0.01),而SOD、GSH-PX的活性明显低于普通PbO2处理组(P<0.05,P<0.01)。4.2小鼠肝脏MDA含量和SOD、GSH-PX活性的变化各处理组小鼠肝脏中MDA含量与对照组比较显著升高(P<0.01),而SOD活性显著降低(P<0.01);中高剂量组GSH-PX活性与对照组相比显著降低(P<0.01),低剂量组未见明显差异。肝脏中MDA含量、SOD、GSH-PX活性与染毒剂量有良好的剂量反应关系;相同剂量情况下,纳米PbO2处理后,MDA含量明显大于普通PbO2处理组(P<0.01),而SOD、GSH-PX的活性明显低于普通PbO2处理组(P<0.01)。4.3小鼠肾脏MDA含量和SOD、GSH-PX活性的变化各处理组小鼠肾脏中MDA含量与对照组比较显著升高(P<0.01),而GSH-PX活性显著降低(P<0.01),但普通PbO2处理组GSH-PX活性未见明显改变;中高剂量组SOD活性与对照组相比显著降低(P<0.01),低剂量组未见明显差异。肾脏中MDA含量、SOD、GSH-PX活性与染毒剂量有良好的剂量反应关系;相同剂量情况下,纳米PbO2处理后,MDA含量明显大于普通PbO2处理组P<0.01),而SOD、GSH-PX的活性明显低于普通PbO2处理组(P<0.01)。4.4小鼠脑组织的氧化应激状态4.4.1小鼠大脑皮层MDA含量和SOD、GSH-PX活性的变化各处理组小鼠大脑皮层中MDA含量与对照组比较显著升高(P<0.01),而SOD和GSH-PX活性则显著降低(P<0.01);大脑皮层中MDA含量、SOD、GSH-PX活性与染毒剂量有良好的剂量反应关系;相同剂量情况下,纳米PbO2处理组后,MDA含量明显大于普通PbO2处理组(P<0.01),而SOD、GSH-PX的活性明显低于普通PbO2处理组(P<0.01)。4.4.2小鼠海马组织中MDA含量和SOD、GSH-PX活性的变化各处理组小鼠海马组织中MDA含量与对照组比较显著升高(P<0.01),而SOD和GSH-PX活性显著降低(P<0.01),但普通PbO2处理组SOD活性未见明显改变;海马组织中MDA含量、SOD、GSH-PX活性与染毒剂量有良好的剂量反应关系;相同剂量情况下,纳米PbO2处理后,MDA含量明显大于普通PbO2处理组(P<0.01),而SOD、GSH-PX的活性明显低于普通PbO2处理组(P<0.01)。4.4.3小鼠海马细胞活性氧(ROS)的变化各处理组小鼠海马细胞中ROS水平与对照组比较显著升高(P<0.01),且有良好的剂量反应关系;相同剂量情况下,纳米PbO2处理后,海马细胞中ROS水平明显高于普通PbO2处理组(P<0.01)。4.4.4 PbO2对海马细胞DNA的氧化损伤作用各处理组小鼠海马中8-OHdG/dG比值与对照组相比显著升高(P<0.01),且有明显剂量反应关系;相同剂量情况下,纳米PbO2处理后,海马中8-OHdG/dG比值明显高于普通PbO2处理组(P<0.01)。结论:1纳米PbO2染毒后,铅可以广泛分布于肝、肾、脑组织中,且随着染毒剂量的增加,体内铅含量随之增加;相同剂量下纳米PbO2更易进入体内并在体内蓄积。2纳米PbO2染毒后,可对小鼠的肝肾功能产生损害,且纳米PbO2的损害作用大于普通PbO2。3纳米PbO2染毒后,可以使小鼠血液、肝脏、肾脏、脑组织的抗氧化功能受损,使机体出现氧化性损伤,且随着染毒剂量的增加,其对各组织氧化损伤作用也随之增强;相同剂量下纳米PbO2的氧化损伤作用大于普通PbO2
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