纳米铜肝脏毒性的蛋白质组学研究

纳米材料的生物安全性问题已经引起世界各国高度关注。纳米铜是具有代表性的人造金属纳米材料之一，现有研究表明其具有潜在的肝脏毒性，但分子机制不明。本研究首先探索纳米铜的毒性作用与其纳米特性的相关性。在此基础上，选择毒性作用明显的纳米铜为研究对象，采取经口染毒大鼠方式建模，结合透射电镜和电感耦合等离子体质谱技术，检测纳米铜在肝组织的分布、蓄积和消除等颗粒动力学特征与肝脏毒性的关系。采用差异凝胶电泳蛋白质组学技术研究纳米铜引起肝脏蛋白质谱改变的量效特征和时效特征，揭示纳米铜与肝脏蛋白质的相互作用，并分析纳米铜与离子铜致肝脏损害过程中肝脏蛋白质表达的差异，最终与电镜观察到的肝脏超微结构变化相结合，分析纳米铜致肝脏损害的分子机制。在纳米材料生物安全性研究面临巨大挑战的现状下，本研究将进一步揭示纳米铜的毒性分子机制，并在纳米材料的安全性研究方法方面做出有益的探索。

纳米材料的生物安全性问题已经引起世界各国高度关注。纳米铜是具有代表性的人造金属纳米材料之一，本研究选择纳米铜为研究素材，利用蛋白质组学技术研究其肝脏和肾脏毒性作用机制。首先利用扫描电子显微镜和XRD技术对其理化性质进行鉴定，结果（平均粒径及分布为25nm (5~60nm)，比表面积为6.93 ± 0.03 m2 /g，纯度不低于99.9%等等）表明符合纳米材料安全性研究要求；然后，体外利用人工胃液和ICP-AES定量技术，体内采用电镜和特殊染色技术检测纳米铜在肝组织的颗粒动力学特征，结果表明（人工胃液纳米铜溶出率为2.1%），纳米铜进入体内所出现毒性反应与纳米颗粒密切相关。其次，利用急性毒性和5天重复给药毒性试验，经血液生化和组织病理学以及电镜检查确证了纳米铜致大鼠产生明显的肝脏和肾脏毒性；最后利用蛋白质组学技术，研究出纳米铜高剂量组肝脏鉴定出19个差异蛋白质，肾脏鉴定出54个差异蛋白质；对这些差异蛋白质生物信息学分析推测纳米铜的肝脏和肾脏毒性作用机制与氧化应激和能量代谢障碍密切相关，利用蛋白质表达技术和巯基和MDA含量检测技术进一步确证了氧化应激反应和能量代谢障碍，尤其是三羧酸循环和氧化磷酸化过程的抑制可能是纳米铜引起肝、肾毒性的机制之一；细胞内钙离子稳态的失衡，可能是纳米铜引起肾脏损伤的又一途径。. 完成本基金课题研究任务，获得了既定的研究结果；课题负责人于2011年参与中国毒理学会筹建成立的纳米毒理专业委员会，并于2012年当选为专业会委员。作为大会秘书长组织了2个国内学术会议《2012创新药物的供试品分析与毒代动力学研究高级培训班》和《2013年（第三届）中国药物毒理学年会暨药物非临床安全性评价研究论坛》，特别是后者是我国迄今为止规模最大的一次药物毒理学年会。发表文章2篇，接受和再审文章5篇；参加国内外会议报告5次，特别是报告《纳米药物的安全性评价研究》，反响良好；2011年课题负责人被遴选为国家食品药品监督管理总局药品审评中心新药评审专家、医疗器械评审专家，获得第十五届SERVIER 中国药理学会青年药理学工作者；2012年被选为国家农业部农药毒理学实验室资质检查专家和北京药学会药物安全性评价专业委员会委员，获得国际毒理协会（IUTOX）Senior Fellowship Travel Award；2013年被军事医学科学院遴选为硕士生导师。