随着科学技术的不断进步,越来越多的纳米材料的研制成功和纳米产品的生产上市增加了纳米材料进入环境和人们接触纳米材料的机会。有关纳米材料生物安全性及其对人类健康的潜在影响的问题开始受到人们的广泛关注。已有一些研究发现对于同种物质,粒径较小的颗粒物的毒性效应更强,这是否就意味与微米级的颗粒物相比,纳米颗粒具有更强的心血管毒性?由于纳米颗粒的生产是种新兴的技术且颗粒的种类繁多,人们对纳米颗粒的心血管毒性效应及其相关机制的认识还比较局限,需要进一步研究。　　第一部分：纳米颗粒致人脐静脉内皮细胞毒性作用的比较实验　　目的:通过体外实验比较三种不同类型的颗粒对血管内皮细胞的毒性效应,并探讨颗粒物参数对其心血管毒性效应的影响。　　方法:选择nano-SiO2、nano-TiO2和标准石英三种颗粒作为染尘颗粒物,其中nano-TiO2和标准石英分别作为nano-SiO2的成分对照和粒径对照。将不同剂量的三种颗粒分别和人脐静脉内皮细胞共培养24h,用CCK法检测颗粒物致血管内皮细胞的细胞毒性,并计算细胞半数抑制剂量,确定后续指标的染尘剂量为40、20、10、5、0μg/ml。将上述剂量的三种颗粒物分别作用于人脐静脉内皮细胞24h,观察细胞形态学变化,收集培养液上清,用相应的试剂盒测定LDH活力、SOD活性、NO、IL-6、TNF-α和ICAM-1的含量,观察不同颗粒物对上述指标的影响。　　结果:随着染尘剂量的增加,细胞变圆,体积缩小,表面附着的颗粒物增加,细胞数量明显减少。nano-SiO2、nano-TiO2和标准石英致人脐静脉内皮细胞存活率随染尘剂量的增加而降低,除5和10μg/ml的标准石英,与对照组相比,各染尘剂量组的细胞存活率明显低于对照组(p<0.05)。三种颗粒致培养液中LDH活力随染尘剂量的增加而增加,当染尘剂量大于5μg/ml时,与对照组相比差异有统计学意义(p<0.05)。nano-SiO2组的SOD的活力先增加后降低,与对照组相比差异均有统计学意义(p<0.05);当nano-TiO2剂量为40μg/ml及标准石英剂量大于10μg/ml时,培养液中SOD活力较对照组显著增高,存在统计学意义(p<0.05)。nano-SiO2组致TNF-α和IL-6的释放量随染尘剂量的增加而增加,当染尘剂量大于5μg/ml时,与对照组相比差异有统计学意义(p<0.05)。nano-TiO2组致TNF-α的释放量随染尘剂量变化不明显,但各剂量组明显高于对照组(p<0.05)。nano-TiO2剂量大于10μg/ml时,IL-6的释放量明显高于对照组(p<0.05)。当标准石英的剂量为40μg/ml时致TNF-α和IL-6释放量明显高于对照组(p<0.05)。三种颗粒物对培养液中NO和ICAM-1含量的影响不明显(p>0.05)。不同颗粒物相比较:与nano-TiO2和标准石英相比较,nano-SiO2所致的细胞存活率较低(p<0.05),且其细胞形态变化明显。另外两种颗粒相比较,当染尘剂量为10和25μg/ml,细胞存活率以nano-TiO2组较低,50μg/ml和100μg/ml时,以标准石英组较低,差异有统计学意义(p<0.05)。nano-SiO2致培养液中LDH、SOD活力、TNF-α及IL-6释放量明显高于另外两种颗粒物(p<0.05),但在40μg/ml时,nano-SiO2组致SOD活力低于另外两种颗粒物(p<0.05)。另外两种颗粒相比较,在较低的染尘剂量(5和10μg/ml)nano-TiO2致TNF-α释放量明显高于标准石英、致IL-6释放量低于标准石英,在较高的染尘剂量nano-TiO2组致LDH和SOD活力明显低于标准石英组,而致IL-6的释放量高于标准石英组,均存在统计学意义(p<0.05)。　　结论:随染尘剂量的增加,三种颗粒都能够对细胞产生一定的毒性效应,其中以nano-SiO2颗粒的毒性最强,nano-TiO2和标准石英颗粒的细胞毒性表现不一。颗粒物毒性与其粒径和成分有关。　　第二部分：SiO2纳米颗粒致血管内皮细胞损伤与钾离子通道的关系　　目的:利用钾离子通道阻断剂,研究血管内皮细胞钾离子通道活性在纳米SiO2颗粒诱导的细胞损伤中的作用和意义。　　方法:将离子通道阻断剂氯化四乙铵(TEA,终浓度为2.5mM、5mM、10mM、20mM)和4-氨基吡啶(4-AP,终浓度为0.625mM、1.25mM、2.5mM、5mM、)分别和20μg/ml纳米SiO2颗粒同时处理人脐静脉内皮细胞,以只加入纳米SiO2颗粒物未加入阻断剂的处理组为对照组,培养24h,测定培养液中LDH活性、TNF-α释放量以及细胞存活率。　　结果:培养液中LDH的活力分别随TEA和4-AP浓度的增加先降低后升高,与单独nano-SiO2颗粒处理细胞相比,除TEA浓度为20mM时,都能够明显降低LDH的活力(p<0.05)。以单独nano-SiO2颗粒处理细胞时LDH活力为100％,TEA最大程度降低培养液中LDH活力至52.8%,4-AP至15.0%。TNF-α释放量随TEA浓度的变化不明显,只有在20mM剂量下,TNF-α释放量明显低于单独染尘nano-SiO2颗粒,差异有统计学意义(p<0.05)。随4-AP浓度的增加TNF-α释放量逐渐降低(p<0.05)。以单独nano-SiO2颗粒诱导TNF-α释放量为100%,TEA最大程度降低TNF-α释放量至60%,4-AP至4.2%。细胞存活率分别随TEA和4-AP浓度的增加,HUVECs细胞存活率先上升后降低,与单独加入nano-SiO2颗粒相比,差异存在统计学意义(p<0.05)。若以单独nano-SiO2颗粒处理时细胞存活率为量为100%,TEA最大程度增加细胞存活率至117.2%,4-AP增加至129.2%。　　结论:血管内皮细胞膜上钾离子通道与nano-SiO2颗粒诱导的细胞膜损伤和细胞毒性和TNF-α释放量有关,可能在nano-SiO2颗粒诱导的早期细胞损伤中发挥一定的作用。