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目的：纳米二氧化钛(nanoparticle titanium dioxide，Nano-TiO2)作为一种新型光催化剂、抗紫外线剂和光电效应剂而被广泛用在化妆品、抗菌防霉、环境污染治理、抗老化和汽车表面漆等领域。近来研究表明Nano-TiO2暴露于小鼠，以其小粒径可穿透细胞膜进入细胞内诱发炎症反应进而导致DNA受损，Nano-TiO2甚至可以穿透核膜进入细胞核，直接与遗传物质DNA结合形成加合物，从而大大增加接触者患肿瘤的风险。不同晶型和表面特征的Nano-TiO2对多种体外培养的细胞均可造成不同程度的DNA损伤（包括DNA断裂、微核形成、DNA加合物形成等），这不仅和纳米颗粒本身的物理特性有关，还和纳米材料所致的遗传毒作用机制密切相关。虽然目前的研究对Nano-TiO2所引起的DNA损伤特点和类型进行了较为细致的研究，但是其中所涉及的分子机制至今尚未阐明，因此对于Nano-TiO2诱导DNA损伤的可能机制成为人们关注的焦点。方法：1细胞培养及细胞模型建立人胚肝细胞株L02(中国武汉典型培养物保藏中心)于含10%热灭活小牛血清的DMEM培养基中，37℃，5%CO2饱和湿度下培养。选对数生长期的细胞，用粒径为25nm的Nano-TiO2染毒处理24小时，剂量为0.1μg/mL、1μg/mL、10μg/mL；以DMEM为阴性对照。2细胞形态观察通过倒置显微镜观察Nano-TiO2染毒后L02细胞形态的改变。3流式细胞术检测荧光探针标记的ROS水平以2,7-二氢二氯荧光黄双乙酸钠(DCFH-DA)作为荧光探针，采用流式细胞检测技术检测不同剂量的Nano-TiO2处理L02细胞6h、24h后细胞内活性氧(ROS)含量。4彗星试验检测DNA损伤应用彗星试验检测L02细胞DNA损伤程度。5宿主细胞恢复活性实验（HCR）检测细胞修复能力氯化镉(2μmol/L)常温损伤pGL3-Control质粒2小时，乙醇沉降法回收受损质粒，TE溶解沉淀，质粒浓度定容为1μg/μl。瞬时转染受损质粒和pRL-TK质粒，以不同浓度的Nano-TiO2处理L02细胞24小时后，采用双荧光素酶报告基因检测试剂盒检测样品中双荧光素酶的表达情况，以荧光强度/μg蛋白含量分别表示虫荧光素酶和海肾荧光素酶的表达量，以虫荧光素酶和海肾荧光素酶的比值来反应DNA修复能力。6荧光定量PCR检测FOXO3a、ChK2、GADD45α及XRCC1基因mRNA水平纳米二氧化钛处理细胞后，Trizol提取细胞总RNA，TIANScript cDNA第一链合成试剂盒反转录生成第一链cDNA，实时荧光定量PCR检测FOXO3a-ChK2/XRCC1信号通路中FOXO3a、ChK2、GADD45α及XRCC1基因mRNA水平的表达。7Western blot检测FOXO3a、ChK2、GADD45α及XRCC1蛋白表达水平纳米二氧化钛处理细胞后收获，RIPA裂解液裂解细胞提取蛋白，采用Western blot方法检测FOXO3a-ChK2/XRCC1信号通路中FOXO3a、ChK2、GADD45α及XRCC1蛋白表达情况。结果：1Nano-TiO2对L02细胞形态的改变倒置显微镜下观察发现：正常培养的L02细胞为菱形，贴壁紧密生长，折光率高。染毒处理后，部分细胞皱缩为圆形，折光率减弱，贴壁能力下降，漂浮于培养液中。2Nano-TiO2对L02细胞内ROS水平的影响随着Nano-TiO2浓度的增加，ROS水平逐渐升高。当Nano-TiO2浓度为0.1μg/mL，染毒6h和24h后，与对照组相比差异无统计学意义(P>0.05)。当Nano-TiO2浓度为1μg/mL、10μg/mL，染毒6h和24h后，与对照组相比差异有统计学意义(P<0.05或P<0.01)；其中染毒6h后细胞内ROS水平高于24h(P<0.05)。3Nano-TiO2对L02细胞DNA损伤的影响Nano-TiO2处理细胞以后，各剂量组Olive尾矩增加，与对照组相比，差异具有统计学意义(P<0.05或P<0.01)，并有良好的剂量反应关系（r=0.997，P<0.05）。4Nano-TiO2对L02细胞修复能力的影响随着Nano-TiO2浓度的增加，虫荧光素酶和海肾荧光素酶的比值逐渐降低，L02细胞对DNA的修复能力逐渐降低，与对照组相比，差异有统计学意义（P<0.05）。5Nano-TiO2对L02细胞中FOXO3a、ChK2、GADD45α基因mRNA水平的表达不同浓度的Nano-TiO2处理L02细胞后，随着Nano-TiO2浓度的增加，FOXO3a基因mRNA的表达水平呈降低趋势，与对照组相比，差异有统计学意义（P<0.05）；ChK2基因mRNA的表达水平在1μg/ml和10μg/ml剂量组明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；GADD45α基因mRNA的表达降低，其中1μg/ml和10μg/ml剂量组明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；XRCC1基因mRNA的表达水平0.1μg/ml剂量组升高，与对照组相比，差异有统计学意义（P<0.05），1μg/ml和10μg/ml剂量组明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。6Nano-TiO2对L02细胞中FOXO3a、ChK2、GADD45α、XRCC1蛋白的表达水平L02细胞经不同浓度的Nano-TiO2处理后，随着Nano-TiO2浓度的增加，FOXO3a蛋白的表达降低，其中10μg/ml剂量组明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；ChK2蛋白表达水平在0.1μg/ml剂量组高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），而1μg/ml和10μg/ml剂量组明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；GADD45α蛋白的表达显著降低，与对照组相比差异有统计学意义（P<0.05）； XRCC1蛋白表达在1μg/ml、10μg/ml剂量组明显低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。结论1纳米二氧化钛作用于L02细胞时，可以使细胞出现氧化应激，诱导细胞出现氧化损伤。2纳米二氧化钛可以诱导L02细胞发生DNA损伤并影响细胞对DNA损伤的修复能力。3纳米二氧化钛染毒后，抑制了氧化应激因子FOXO3a和生长阻滞与DNA损伤诱生蛋白45(GADD45α)的表达，抑制FOXO3a的抗氧化作用，减少FOXO3a/GADD45α复合物的形成，影响DNA修复的进行。4低剂量的纳米二氧化钛可诱导细胞周期检测点激酶2(ChK2)和X射线交叉互补基因1(XRCC1)的表达，由于受到FOXO3a/GADD45α复合物的调控作用，并不能启动DNA损伤修复机制，然而高剂量的纳米二氧化钛抑制了这种诱导作用，细胞对DNA的修复能力下降。