【摘 要】
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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
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(编号 81771658);
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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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