【摘 要】
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本研究采用自主研发的雾化呼吸暴露装置,对实验动物昆明小鼠进行碳黑纳米颗粒染毒,通过对脾脏和血液中相关免疫指标的检测,旨在探究碳黑纳米颗粒对不同龄小鼠的免疫毒性效应。实验动物分别选择4、8、12周龄的昆明小鼠;暴露时间选择2周和4周;暴露浓度以碳黑国家标准排放浓度18 mg/m~3为基准,设定9、18、27 mg/m~3三个浓度组。其中,暴露时间2周,小鼠选择三个不同周龄,暴露浓度选择18 mg/m
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本研究采用自主研发的雾化呼吸暴露装置,对实验动物昆明小鼠进行碳黑纳米颗粒染毒,通过对脾脏和血液中相关免疫指标的检测,旨在探究碳黑纳米颗粒对不同龄小鼠的免疫毒性效应。实验动物分别选择4、8、12周龄的昆明小鼠;暴露时间选择2周和4周;暴露浓度以碳黑国家标准排放浓度18 mg/m~3为基准,设定9、18、27 mg/m~3三个浓度组。其中,暴露时间2周,小鼠选择三个不同周龄,暴露浓度选择18 mg/m~3,同时设空白对照组和阴性对照组,共9组;暴露时间4周,小鼠选择三个不同周龄,暴露浓度选择9、18、27 mg/m~3,同时设空白对照组和阴性对照组,共15组;每组暴露小鼠6只,共144只。脾脏检测指标包括组织结构、细胞发育、细胞凋亡程度,免疫分子水平、氧化应激水平;血液检测指标包括巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等白细胞的数量与组成,趋化因子、白介素、免疫球蛋白、炎症因子等免疫分子的水平,评估呼吸暴露对免疫器官、免疫细胞、免疫分子的毒性效应影响。通过检测与分析,结果表明呼吸暴露碳黑纳米颗粒对小鼠免疫系统具有不同程度的浓度效应、时间效应和周龄效应,并进一步探讨了引起免疫毒性的机制。研究主要结果如下:1.呼吸暴露碳黑纳米颗粒对小鼠免疫器官的毒性效应。实验组小鼠脾脏组织结构生发中心（主要由B淋巴细胞构成）、淋巴滤泡面积和数量显著增加（P＜0.05）,分化簇3（Cluster of differentiation 3,CD3）和分化簇19（Cluster of differentiation 19,CD19）表达减少,红髓（含大量巨噬细胞）和动脉淋巴鞘（主要由T淋巴细胞构成）发生细胞凋亡,较长时间暴露组（4周）显著高于短时间暴露组（2周）（P＜0.05）,但三个浓度实验组无显著差异、三个周龄实验组无显著差异。这表明暴露导致小鼠脾脏B淋巴细胞增殖并转化为浆细胞,白髓T淋巴细胞凋亡,红髓巨噬细胞凋亡,有显著时间效应,无浓度效应和周龄效应。2.呼吸暴露碳黑纳米颗粒对小鼠免疫细胞的毒性效应。实验组小鼠血液巨噬细胞和中性粒细胞比例显著增加（P＜0.05）,脾脏巨噬细胞数量显著增加（P＜0.05）,这种影响在4周龄小鼠中大于8周龄和12周龄（P＜0.05）,两个不同暴露时间实验组有显著差异（P＜0.05）,而三个浓度实验组无显著差异。这表明暴露导致巨噬细胞和中性粒细胞产生免疫应答,有显著周龄效应和时间效应,无浓度效应。3.呼吸暴露碳黑纳米颗粒对小鼠免疫分子的毒性效应。呼吸暴露引起小鼠血液中募集单核/巨噬细胞的单核蛋白趋化蛋白-1（Monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1）、募集中性粒细胞的白介素-8（Interleukin-8,IL-8）、增强吞噬细胞吞噬功能的C反应蛋白（C-reactive protein,CRP）、抑制单核/巨噬细胞的白介素-10（Interleukin-10,IL-10）等免疫分子水平升高（P＜0.05）,同时也导致脾脏中MCP-1和IL-8水平升高（P＜0.05）,这种影响在4周龄小鼠中大于8周龄和12周龄（P＜0.05）,短时间暴露组显著低于长时间暴露组（P＜0.05）,三个浓度实验组无显著差异。这表明暴露引起免疫分子募集、增强吞噬细胞以响应外来刺激。4.碳黑纳米颗粒对小鼠免疫毒性效应机制初探。呼吸暴露引起脾脏中氧化还原平衡失调,表明碳黑纳米颗粒可能是通过引起过量活性氧（Reactive oxygen species,ROS）进而导致细胞毒性。暴露引起血液和脾脏中巨噬细胞增殖（P＜0.05）,主要由巨噬细胞所分泌的免疫分子MCP-1、IL-8、CRP及IL-10水平升高（P＜0.05）,这表明巨噬细胞是免疫系统对碳黑纳米颗粒响应的主要参与者。综上所述,呼吸暴露碳黑纳米颗粒引起小鼠吞噬细胞募集和增殖、脾细胞凋亡、脾脏B淋巴细胞增殖并转化为浆细胞。碳黑纳米颗粒进入机体后可能引起过量ROS产生细胞毒性,主要通过巨噬细胞引起机体免疫毒性效应,对4周龄小鼠毒性效应大于8周龄和12周龄小鼠,且具有时间依赖性,无浓度依赖性。本研究结果可为科学评价含有一定浓度的碳黑纳米颗粒大气环境对不同龄人群免疫系统的影响提供科学参考。
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