纳米氧化锌对雄性幼龄大鼠的毒性作用及基于氧化应激和内质网应激的机制研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tangwu2007
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纳米氧化锌(Zinc oxide nanoparticles,ZnO NPs)由于尺寸微小(<100 nm)、生物相容性以及抗菌性良好,在医药、化妆品、食品包装等领域具有广泛的应用,特别是近年来在婴幼儿以及儿童用品中发现ZnO NPs的存在,引起了人们对其安全性的担忧。儿童处于高速生长发育阶段,并非简单的“缩小版”成人,许多器官如肝脏、肾脏及生殖器官功能尚未发育成熟,对外来毒物较敏感,并且器官在儿童阶段受到毒性损伤极有可能影响成年后的正常功能。目前大多数纳米毒理学研究都基于成年个体,针对断奶后至性成熟这一阶段的毒理学研究不充分。因此,评估纳米粒子对儿童的安全风险刻不容缓。本论文探究了暴露不同剂量的ZnO NPs对雄性幼龄大鼠Sprague Dawley(SD)睾丸、肝脏及肾脏的毒性以及氧化应激和内质网应激在其中发挥的作用,并且进一步采用抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸(N-Acetyl-cysteine,NAC)和内质网应激抑制剂Salubrinal(Sal)对以上机制进行验证,探究这两种抑制剂在ZnO NPs对幼龄大鼠毒性的缓解作用。各章内容分述如下:第一章综述了纳米材料对幼龄哺乳动物的生殖器官(睾丸)以及主要代谢器官(肝脏和肾脏)的影响。第二章探究了经口暴露ZnO NPs对雄性幼龄SD大鼠睾丸的影响及其作用机制。本研究对出生后第21天(Postnatal day,PND 21)的雄性大鼠连续28天经口暴露68、203、610 mg/kg ZnO NPs。结果发现,暴露ZnO NPs并未影响性成熟时间,但是会引起雄性大鼠睾丸损伤,其中包括生殖细胞凋亡、生精受到抑制和睾丸激素减少,并且ZnO NPs激活了睾丸中氧化应激以及内质网应激。此外,在灌胃610 mg/kg ZnO NPs之后腹腔注射抗氧化剂NAC或内质网应激抑制剂Sal,结果发现NAC和Sal均减轻了ZnO NPs引起的雄性生殖毒性。NAC降低了活性氧(Reactive oxygen species,ROS)水平,并进一步缓解了内质网应激,而Sal在缓解内质网应激中起更明显的作用。本研究证明,经口暴露ZnO NPs会激活氧化应激和内质网应激,从而损害大鼠睾丸正常结构及功能,最终可能影响成年后的生殖能力。第三章探究了经口暴露ZnO NPs对雄性幼龄大鼠肝脏的影响及其作用机制。本研究对PND 21的雄性大鼠连续经口暴露28天68、203、610 mg/kg ZnO NPs,探究ZnO NPs对幼龄大鼠肝脏的影响。结果发现,暴露ZnO NPs后大鼠肝脏脏器系数上升,并出现结构损伤以及肝功能指标的改变。同时,ZnO NPs能够引起肝脏中氧化损伤并激活内质网应激。为了进一步验证氧化应激和内质网应激在致毒过程发挥的作用,后续实验对雄性幼龄大鼠灌胃610 mg/kg ZnO NPs之后腹腔注射抗氧化剂NAC或者内质网应激抑制剂Sal,结果发现NAC和Sal均减轻了ZnO NPs引起的肝脏损伤。NAC消除了ZnO NPs诱导产生的过量ROS,并缓解了内质网应激,而Sal具有相似的作用,在减轻氧化损伤的同时显著抑制内质网应激。本章研究证明,经口暴露ZnO NPs会激活氧化应激和内质网应激,从而损害幼龄大鼠肝脏正常结构及功能,从而引起幼龄大鼠肝脏损伤。第四章探究了经口暴露ZnO NPs对雄性幼龄大鼠肾脏的影响及其作用机制。本研究对PND 21的雄性大鼠经口暴露28天68、203和610 mg/kg的ZnO NPs。结果表明,ZnO NPs以剂量依赖的方式引起肾脏组织病理学损伤、肾功能损害,并且激活氧化应激和内质网应激。补充抗氧化剂NAC和内质网应激抑制剂Sal发现,NAC和Sal均能显著减轻ZnO NPs引起的肾脏毒性。NAC明显消除了氧化损伤,并在一定程度上缓解了内质网应激,而Sal降低内质网应激的效果远胜于降低氧化应激。本研究证明,ZnO NPs诱发过多ROS并引起氧化应激以及激活内质网应激,从而引起幼龄大鼠肾脏损伤。
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