背景和目的纳米氧化锌(nano zinc oxide)是一种多功能的新型无机材料,广泛应用于纺织、陶瓷、国防、橡胶、化妆品、动物饲料等领域。可以通过呼吸道、消化道和皮肤等途径进入机体。目前纳米氧化锌的毒理学研究主要集中于其对机体的肺和肝肾等器官的毒性,结果显示经呼吸道暴露纳米氧化锌后,可以引起实验动物肺部炎症损伤；经口接触高剂量纳米氧化锌,可引起小鼠的肾、肝、肺、小肠等器官广泛性损伤,并导致严重的出血、淤血、细胞变性坏死和大量细胞核固缩碎裂等病理变化。国内外已有许多研究发现一些纳米材料,如纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳、纳米镍等可以引起心血管的损伤,但具体机制尚不清楚。目前认为可能通过以下几个途径：1、引起肺部或／和全身炎症反应,导致血管内皮功能紊乱和内皮损伤,进而形成前凝聚状态,促进动脉粥样硬化(atherosclerosis; AS)的发生发展。2、引起或加重机体脂代谢紊乱,增加AS发生的风险。3、进入血液循环后与血管内皮细胞直接接触,诱导炎症或损伤,促进血栓形成,影响动脉粥样斑块的稳定性,最终导致心血管疾病的恶化。但目前有关纳米氧化锌的心血管毒性研究却很少,只有一些体外实验发现纳米氧化锌可以损伤人脐静脉内皮细胞,鉴于此研究现状,开展纳米氧化锌的心血管毒性研究非常有必要。肺部炎症常用乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase, LDH)和总蛋白含量这2个指标来评价；而血清中总胆固醇(total cholesterol, TC)、低密度脂蛋白(low density lipoprotein, LDL)、高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)常用于评价机体脂代谢情况；血清中肿瘤坏死因子a (tumor necrosis factor-α, TNF-α)和血红素加氧酶-1(heme oxygenase-1, HO-1)水平常用来评价全身炎症反应,尤其是对于颗粒物介导的损伤。因此本研究采用动物实验,以气管灌注的方法给予Wistar大鼠不同浓度的纳米氧化锌悬液,通过测定大鼠肺部和全身炎症因子水平、血清脂质水平,观察内脏脂肪堆积情况及主动脉病理变化,来明确纳米氧化锌对心血管系统的影响,从而丰富纳米氧化锌的毒理学资料,为其安全性评价提供依据。方法用磷酸盐缓冲液(PBS)将纳米氧化锌配成低、中、高3个浓度的悬浮液,分别为1.25mg/ml、2.5mg/ml、5.0mg/ml。50只清洁级6周龄的雄性Wistar大鼠称重并编号,用随机数字表法分为5组：PBS溶剂对照组(1ml/kg)、低剂量组(1.25mg/kg)、中剂量组(2.5mg/kg)、高剂量组(5.0mg/kg)、高脂组(PBS溶液1 ml/kg)。每周用气管灌注的方法染毒1次,共12周。最后一次染毒结束后,实验动物禁食12h,不禁水；测定各组大鼠体重,10%水合氯醛0.4ml/kg腹腔注射麻醉,心脏取血,分离血清,酶联免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)测定各组大鼠血清TC、LDL、HDL、TNF-α和HO-1的水平；收集支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid, BALF),考马斯亮蓝法测其总蛋白含量,ELISA法测其乳酸脱氢酶活性。分离双侧附睾脂肪组织,称重,计算其与体重的比值；取主动脉,分别以肉眼和光镜观察其形态变化；采用SPSS12.0软件进行分析。定量资料以均数±标准差(x±s)表示组间比较采用单因素方差分析,组内比较采用Dunnetts和LSD法,检验水准a=0.05。结果1实验大鼠的一般情况随着染毒时间的增长,染毒组大鼠逐渐出现毛发蓬松,精神状态差、活动量减少等。与用正常饲料喂养的大鼠相比,用高脂饲料喂养的大鼠在实验初期体重增长较快,皮下脂肪厚；但随着实验进程,其体重增长放缓,而且出现毛发色泽暗淡、进食量减少、精神状态差等情况。第2周～7周,高脂组大鼠体重均高于对照组和纳米氧化锌染毒组(P<0.01)；第9周～12周,高脂组体重低于对照组,但仍高于纳米氧化锌染毒组(P<0.01)；从第4周开始,各纳米氧化锌染毒组体重均低于对照组(P<0.01)。2血清指标变化：随着染毒剂量的增加,血清TC、LDL逐步增高,且高脂组最高(P<0.01)：而HDL逐步降低(P<0.01),且.高脂组最低(P<0.01)。各染毒组大鼠血清中TNF-α和HO-1水平均高于PBS对照组(P<0.01)；高脂组TNF-α水平高于对照组,但低于纳米氧化锌染毒组(P<0.01)；高脂组HO-1水平低于纳米氧化锌染毒组(P<0.01),但和对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。3BALF中蛋白含量：纳米氧化锌中、高剂量组均高于PBS对照组、低剂量组和高脂组(P<0.01),而低剂量组和高脂组与对照组相比,差异没有统计学意义(P>0.05)。4BALF中LDH活性：各纳米氧化锌染毒组大鼠BALF中LDH的活性高于对照组和高脂组(P<0.01),且随着染毒剂量的增加,LDH活性也逐步升高(P<0.01)。5各组大鼠双侧附睾周围脂肪组织／体重：中高剂量组和高脂组均高于PBS对照组相比(P<0.01),且随着染毒剂量的增高,比值也是逐步增高的(各染毒组间两两比较,P<0.01),且高脂组最高(与各染毒组比,P<0.01)。6主动脉形态变化光镜所见：PBS对照组主动脉内皮细胞完整连续且光滑,表而未见细胞粘附,内膜下间隙较小,中膜平滑肌走行清晰,细胞排列整齐,无增生纳米氧化锌中低剂量组内膜较光滑,局部有少量单核细胞粘附,可见内皮细胞缺失,平滑肌细胞增生,中低剂量组之间主动脉形态变化相似。纳米氧化锌高剂量组和高脂组血管壁增厚,内膜不光滑,内皮细胞不完整,呈连续性缺失,底层胶原纤维暴露,大量单核细胞粘附于内皮表面或潜入内皮下,内皮下间隙增宽,内弹力板分离断裂,中膜浅层平滑肌细胞增生,排列紊乱,可见中膜平滑肌细胞向内膜迁移趋势。结论对Wistar大鼠气管灌注纳米氧化锌悬液5.0mg/kg,1次／周,染毒12周,纳米氧化锌可以对心血管系统产生明显的毒性作用,主要表现为引起机体肺部和全身炎症反应,脂代谢紊乱及主动脉病理损伤,且主动脉的病理变化主要表现为早期动脉粥样硬化样改变。