ZnO纳米材料对衰老小鼠毒性及机制的研究

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纳米科技的飞速发展使得纳米材料广泛应用于工业、生活和医疗等领域。与此同时,纳米材料的广泛应用也增加了纳米材料暴露于人体和环境的机会,这种暴露带来的潜在危险不容忽视。因此作为研究纳米材料与生物系统之间相互作用的学科,纳米毒理学已经成为一个重要的研究领域。全球范围内衰老人群所占的比列逐年增加,人类已经进入了全球老龄化的时代。衰老的过程伴随着细胞和有机体功能的退化,蛋白质降解和再生功能被破坏,抗氧化能力和免疫功能下降。纳米材料造成毒性的主要方式是产生氧化应激以及引发炎症反应,因此研究纳米材料对于衰老人群的毒性以及毒性的机制非常有必要。ZnO纳米材料具有独特的催化能力,光电性能,抗菌能力和优良的紫外吸收以及反射能力,因此被广泛应用于机械制动器、传感器、太阳能电池、医用消毒用品和个人护理产品。目前关于ZnO纳米材料的毒性研究主要集中在ZnO纳米材料对生态环境和成年健康群体带来的潜在威胁,但是缺乏对于衰老人群毒性的研究。本课题以ZnO纳米材料为研究对象,以D-半乳糖诱导的雄性C57BL/6J衰老小鼠为评价模型,同时设置健康雄性成年小鼠为模型对照,首次研究了ZnO纳米材料对于衰老小鼠的系统毒性以及造成毒性的机制。研究发现,口服暴露ZnO纳米材料两周后,各组小鼠的体重都出现了下降,肝脏的脏器系数也出现了变化,说明ZnO纳米材料对于小鼠尤其是肝脏产生了一定的影响。进一步研究小鼠的血生化指标发现,ZnO纳米材料暴露引起血清转氨酶(ALT和AST)水平升高,造成了小鼠的肝功能异常,而且对于衰老小鼠的造成的肝脏功能影响更加显著。最后,各脏器的病理切片显示ZnO纳米材料造成了各组小鼠肝脏的广泛的水样变,除此之外,还引起了衰老小鼠肝脏内明显的炎性细胞浸润。其它脏器未发现病理改变。以上结果显示:ZnO纳米材料对于衰老小鼠造成了更加严重的肝脏毒性。此外毒性机制的研究发现,在小肠和肝脏中都有ZnO纳米颗粒的存在,且衰老小鼠肝脏中聚集的ZnO纳米材料的总量较成年小鼠中多,证实了是ZnO纳米颗粒造成的毒性,。氧化应激指标MDA和GSH含量以及免疫因子TNF-a和IL-1β水平显示ZnO纳米材料在衰老小鼠肝脏中产生了更高水平的氧化应激,引起了更严重的炎症反应。综上所述,ZnO纳米材料暴露于衰老小鼠体内后,由于代谢能力的下降,进入肝脏的ZnO纳米材料不能很快的排出,造成在肝脏中聚集的总量较成年小鼠中多。由于衰老小鼠抗氧化能力以及免疫功能的下降,不能很好地平衡ZnO纳米材料在小鼠肝脏内产生的氧化应激以及免疫反应,进而造成了更加严重的肝脏组织损伤。这显示了相同剂量的ZnO纳米材料暴露于衰老人群可能会造成比成年人群更加严重的影响,因此ZnO纳米材料对于衰老人群健康的威胁需要给予更多的关注。本研究将为评价ZnO纳米材料暴露于衰老人群的毒性提供重要的实验依据。
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