纳米氧化钛对小鼠肝功能破坏的分子机制

目前各种形式的纳米氧化钛通过化妆品、防晒霜、外敷药、涂料、印刷和染料等多种途径甚至是通过空气、食物链进入人体，并易在肝脏中积累，因而担心引起各种毒副作用。纳米氧化钛进入体内在肝脏中富集并与肝DNA结合后，是否也像肝炎病毒或内毒素等一样引起核因子-κB的过度活化或基因过度表达进而引起炎症反应及肝功能的破坏？这方面亟待研究。本课题拟以纳米氧化钛进入小鼠体内并在肝脏中积累后引起肝功能破坏为依据，利用分子生物学手段研究纳米氧化钛对炎性细胞因子、肝功能蛋白等基因表达的影响及对炎性细胞因子基因表达的调控作用并同时也研究纳米氧化钛对免疫细胞活性的影响。本课题的研究旨在阐述纳米氧化钛在小鼠肝脏积累后引起肝脏毒害的分子机制，从生化分子水平上深入了解纳米材料的应用对人体健康可能带来的毒副作用。

目前各种形式的纳米氧化钛通过化妆品、防晒霜、外敷药、涂料、印刷和染料等多种途径甚至是通过空气、食物链进入人体，并易在肝脏中积累，因而担心引起各种毒副作用。本课题研究证实纳米氧化钛进入体内可在肝脏中富集并与肝DNA结合，导致其构象破坏或DNA断裂，进而导致小鼠肝脏发生炎症反应和细胞凋亡。炎症反应的作用机制研究表明纳米氧化钛可显著诱导肝组织中TLR2、TLR4、NF–κB、NF–κBP52、NF–κBP65、NIK、IIKK–α、IKK–β和TNF–α的上调表达，明显抑制IκB和IL–2的表达。肝细胞凋亡的作用机制研究表明纳米氧化钛暴露可引起肝组织活性氧自由基大量积累，导致与应激相关的基因（如SOD、CAT、 GSH-Px、MT、HSP70、GST、P53和TF）表达水平下降；而细胞色素p4501A的表达水平显著提高。纳米氧化钛可引起谷丙转氨酶、碱性磷酸酶、谷草转氨酶、乳酸脱氢酶、胆碱酯酶活性、总蛋白、甘油三酯和总胆固醇明显增加，而白蛋白和球蛋白的比例、总胆红素却下降;引起白细胞、红细胞、血小板、网织红细胞、T淋巴细胞亚群(CD3+、CD4+、CD8+）、自然杀伤细胞、B淋巴细胞数量、血红蛋白、平均血红蛋白浓度以及CD4与CD8比率等下降，而平均红细胞体积、平均红细胞血红蛋白、红细胞分布宽度、血小板压积、红细胞压积、血小板平均体积等明显增加，表明凝血系统和免疫系统破坏；纳米氧化钛 暴露也可抑制抗炎细胞因子IL-2的表达，促进NO的释放。提示纳米TiO2 对小鼠肝脏的损伤与凝血系统、免疫系统的损伤密切相关。利用基因芯片技术检测了10 mg/kg 剂量纳米氧化钛灌胃处理小鼠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，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氧化钛长期暴露后有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。尤其纳米氧化钛长期暴露后显著降低了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也许是纳米氧化钛长期暴露导致肝毒性效应的一个生物标志物。