纳米二氧化钛（TiO₂）由于它独特的光化学特性，已广泛应用于各个方面如涂料、染料、印刷、医药和化妆品等，可通过空气、食物链进入人体，它的应用安全性也引起科学界的广泛关注。目前，国内外已开展纳米TiO₂对肝毒性的研究，但对其产生毒性的分子机制尚未深入。鉴于此，本论文以不同剂量（5、10和50mg/kg体重）的纳米TiO₂（锐钛型5nm）灌胃小鼠60天，对其引发的肝细胞炎症信号通路以及肝氧化损伤机制进行研究；另外以纳米TiO₂（10mg/kg体重）灌胃处理小鼠90天，结合基因芯片技术深入研究肝损伤多基因共同作用的分子机制，探寻纳米TiO₂毒性生物标志物。本研究可为纳米材料的安全评估提供重要的理论依据。论文主要涉及以下内容：（1）纳米TiO₂可导致小鼠肝脏发生炎症反应，但其触发的炎症信号通路途径尚不明朗。本实验以不同剂量（5、10和50mg/kg）的纳米TiO₂（5nm）持续灌胃小鼠60天，分析肝脏中Toll样受体2、4（TLR2、TLR4）、核转录因子–κB（NF–κB）、NF–κBP52、NF–κBP65、NF–κB诱导激酶（NIK）、IκB激酶–α（IKK–α）、IκB激酶–β（IKK–β）、肿瘤坏死因子–α（TNF–α）、NF–κB抑制蛋白（IκB）和白细胞介素2（IL–2）的表达水平，并测定肝功能生化指标，评估其肝组织病理变化。结果显示在纳米TiO₂处理组Ti元素积累于小鼠肝脏中，肝组织发生病变，并且肝功能受损。RT-PCR和ELISA进一步显示纳米TiO₂可显著诱导小鼠肝脏中TLR2、TLR4、NF–κB、NF–κBP52、NF–κBP65、NIK、IIKK–α、IKK–β和TNF–α的上调表达，并抑制IκB和IL–2的表达。此结果增加了对纳米TiO₂诱导肝毒性的了解，进而推测其触发炎症的信号通路为：纳米TiO₂→TNF–α→↑→TLRs（TLR2、TLR4）↑→NIK↑→IKKs（IKK–α、 IKK–β）↑→IκB↓→NF–κB（NF–κBP52、NF–κBP65）↑→促炎细胞因子↑→炎症发生→肝损伤。（2）为了更深入研究纳米TiO₂造成肝细胞凋亡的分子机制，我们以不同剂量（5、10和50mg/kg）的纳米TiO₂持续灌胃处理小鼠60天，分析肝细胞凋亡和氧化应激生化指标，检测小鼠肝脏中多种氧化应激物或酶以及与应激有关的基因表达水平。研究发现小鼠在纳米TiO₂暴露60天后，肝细胞凋亡，活性氧自由基积累，且与应激相关的基因（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、金属硫蛋白、热休克蛋白70、谷胱甘肽S转移酶、P53和铁转运蛋白）表达水平下降；而细胞色素p4501A的表达水平显著提高。说明纳米TiO₂造成肝细胞凋亡与氧化应激基因表达水平的改变有关，也显示肝对纳米TiO₂解毒/代谢以及自由基的清除能力下降。因此纳米TiO₂的应用，尤其低剂量长期暴露于人类造成肝毒性影响需要引起足够的重视。（3）急性毒理实验已证明高剂量纳米TiO₂可造成肝毒性效应，但对于低剂量长期暴露所造成肝损伤及其多基因共同作用的分子机制研究却知之甚少。在本部分研究中，利用基因芯片技术检测10mg/kg剂量纳米TiO₂长期灌胃处理小鼠90天后导致的肝基因表达谱变化。结果显示长期暴露后导致Ti元素在肝中积累，纳米TiO₂颗粒进入肝细胞甚至进入核中，导致肝炎症反应，肝细胞凋亡，以及肝功能破坏。另外，基因芯片数据显示纳米TiO₂长期暴露后有785个基因的表达变化与免疫/炎症反应、细胞凋亡、氧化应激、代谢过程、应激反应、细胞周期、离子转运、信号传导、细胞增殖、细胞骨架以及细胞分化有关。尤其纳米TiO₂长期暴露后显著降低了补体因子D（Cfd）的表达，这与小鼠免疫能力下降和肝炎症反应疾病有着密切关系。因此我们推测Cfd也许是纳米TiO₂长期暴露导致肝毒性效应的一个生物标志物。