稀土氧化物（氧化钕/氧化镨）致肺损伤作用及机制研究

Pr203 and Nd203, important materials in rare earth industry, are selected as our study objects. And this is the first time that their biological effects will be studied at all level of animal integral experiments, cell, molecule and gene. And this area is still blank in both domestic and overseas, and our study is expected to fill this blank and to advance the research of biological safety in rare earch materials in China to reach internatioanal level. Our project proposed a hypothesis that praseodymium rare earth oxide and neodymium rare earth oxide have lung toxicity based on the prior stage cases observation of lung damage in rare earth smelting workers. The study model will be established by trachea unexposed perfusion of Pr203 and Nd203 respectively. This research is trying to verify the lung damage caused by Pr203 and Nd203 at animal integral level, and to compare the lung damage effect of Pr203 from Nd203. Then multi cell factor expression, cell apoptosis caused by Pr203 and Nd203, and lung damage mechanism will be studied during the lung damage process at cell level by means of rats pulmonary macrophage culture. And scientific evidence will be provided in Pr203 and Nd203 dust safety evaluation and the formulation of occupational exposure limit.

本研究选取稀土行业重要的原料- - 氧化钕、氧化镨作为研究对象，首次从动物整体、细胞、分子、基因水平上对氧化钕、氧化镨的生物学效应进行研究，以填补国内外在该领域研究的空白，促使我国在稀土材料生物安全性研究领域达到国际先进水平。本项目在我们前期观察到稀土冶炼工人出现肺损伤的基础上，提出稀土氧化钕（镨）粉尘具有肺毒性的假设。本研究以非暴露式气管内注入法给试验大鼠分别灌注稀土氧化钕、氧化镨粉尘，建立研究模型，拟从动物整体水平证实稀土氧化钕（镨）粉尘致肺损伤，并对稀土氧化钕、氧化镨致肺损伤的作用进行比较。利用大鼠肺巨噬细胞培养，在细胞水平上研究稀土氧化钕（镨）粉尘致肺损伤过程中，多种细胞因子表达及稀土氧化钕（镨）粉尘导致细胞凋亡及肺损伤机制。为稀土氧化钕（镨）粉尘的安全性评价和作业场所职业接触限值制定提供科学依据。

研究背景：我国拥有丰富的稀土矿产资源，探明的储量居世界之首。随着我国稀土产业的迅猛发展，稀土元素及其化合物通过各种途径进入人体的机会也必然增多，农业上长期施用稀土的环境生态效应问题和通过职业接触工人的健康效应等问题日益受到国内外社会和科技界的关注并进行了多方面的研究。研究内容：本研究以非暴露式气管内注入法给试验大鼠灌注稀土氧化钕粉尘，建立研究模型，拟从动物整体水平证实稀土氧化钕（镨）粉尘致肺损伤，并对稀土氧化钕致肺损伤的作用进行比较。利用大鼠肺巨噬细胞培养，在细胞水平上研究稀土氧化钕（镨）粉尘致肺损伤过程中，多种细胞因子表达及稀土氧化钕（镨）粉尘导致细胞凋亡及肺损伤机制。重要结果：稀土Nd2O3颗粒物通过非气管暴露的方式进入大鼠肺组织，可致大鼠发生急性肺组织损伤，早期表现以炎性损伤为主，晚期可形成纤维细胞性结节。促炎因子以及蛋白表达显著增加，NF-κB由细胞浆向细胞核转移并活化，NF-κB炎性通路被激活。细胞培养液上清中的炎性细胞因子及趋化因子的含量显著升高，肺泡巨噬细胞的p-NF-κBP65、p-IKKβ 蛋白表达显著升高，肺泡巨噬细胞的凋亡程度随着炎性细胞因子和趋化因子及Caspase-3表达水平的升高而升高，炎性细胞因子与Caspase-3呈正相关。NF-κB信号通路激活、肺泡巨噬细胞凋亡启动是稀土氧化钕颗粒物致肺损伤的重要机制。关键数据：氧化钕染尘组大鼠肺部炎症水平明显，肺BALF中IL-1和TNF-α的表达水平显著增加，p-NF-κB P65蛋白表达量的增加，NR8383细胞给予稀土氧化钕颗粒物刺激24h后，各染毒组细胞表达p-NFκBp65、 p-IκKβ、Caspase-3的量均高于对照组。科学意义：探究稀土氧化钕的肺损伤作用及机制，为接触人群的安全暴露和作业场所职业接触限值的制定提供科学依据，以保障劳动者在工作过程中的安全与健康，推动我国经济发展和社会文明程度。