2。3 其他吸入方式
纳米TiO2还可以通过支气管吸附、肠胃吸收等方式进入人体。肺部作为累计纳米TiO2毒性最为严重的器官,正是由于纳米TiO2颗粒通过支气管吸附的方式沉积在肺泡中,诱发肺部炎症,影响肺部功能。同时在食入含有纳米TiO2颗粒的食物时,纳米TiO2会通过大小肠的淋巴组织吸收进入血液循环最终达到心肌细胞产生心肌毒性。Mohammadi 等[8]经腹腔注射处以大鼠不同剂量(15、30、60 和 70 mg/kg) 的纳米TiO2,研究其对肺组织的毒性作用,结果发现纳米TiO2 引起肺泡壁毛细血管充血、出血,肺组织出现肉芽肿,含铁血黄素沉积在支气管附近的血管中,并伴有ROS 的生成。
3 纳米氧TiO2的生物学毒性
3。1 神经毒性
纳米TiO2可以穿过血脑屏障进入神经中枢,导致神经元的氧化损伤和功能障碍,引起神经系统功能性改变。Long等[9、10]将小胶质细胞暴露于纳米TiO2,发现细胞中产生了大量的活性氧自由基(ROS),线粒体发生肿胀;caspase-3和caspase-7表达增加;ATP合成下降。结果表明纳米TiO2引起小胶质细胞氧化应激导致其凋亡。Liu 等[11]用不同剂量(1、10、50和100 g/ml)的纳米TiO2处理PC12细胞发现细胞内ROS的含量明显增加并且细胞开始凋亡。结果表明纳米TiO2引起了ROS大量生成,进而导致细胞凋亡。Shin等[12]在研究纳米TiO2对小鼠的神经毒性时发现:炎性因子白色介素-1(IL-1)和肿瘤坏死因子(TNF)mRNA的表达明显增高。Sheng等[13]将不同剂量(5、15、30 g/ml)的纳米TiO2暴露在新生SD大鼠海马神经元,结果发现海马神经元细胞活性下降,线粒体电位膜显著下降,细胞色素c、caspase-3、caspase-12蛋白表达上调,bcl-2蛋白表达下调,神经元细胞凋亡。
3。2 心肌毒性
纳米TiO2进入血管会导致凝血现象,也有研究表明纳米TiO2有导致心血管疾病的危险。Sheng等[14]用不同剂量(2。5、5、10 mg/kg BW)的纳米TiO2滴鼻处理小鼠60天, 电镜下观察到5 mg/kg BW的纳米TiO2处理小鼠心肌纤维排列紊乱。10 mg/kg BW的纳米TiO2处理线粒体肿胀,心肌组织细胞出现明显的炎症和凋亡现象。除此之外,小鼠心肌组织中ROS含量表现为明显升高;丙二醛(MDA)、蛋白羰基含量也增高;抗氧化酶活性降低;非酶抗氧化剂的含量下降。最终结果表明,纳米TiO2降低了心肌细胞清除ROS的能力进而导致细胞凋亡。
3。3 生殖毒性
纳米TiO2会增加附睾中精子异常机率,减少生精细胞层和曲细精管空泡,降低血清睾丸素水平,并改变睾丸中17β-羟类固醇脱氢酶和P450 17α-羟类固醇脱氢酶以及细胞色素P450-19 的表达,最终使精子形成数量减少[15]。在纳米TiO2 暴露的小鼠体内观察到,睾丸损伤、精子畸形、血清性激素水平改变、参与精子发生的基因表达改变、类固醇和激素代谢异常;纳米TiO2 还能在睾丸支持细胞和曲细精管索中积累,引起氧化损伤和细胞凋亡[16,17]。已有研究证实,大鼠孕期暴露的纳米TiO2可对其子鼠产生毒性,表明纳米TiO2 具有生殖毒性[18, 19]。用0 - 20 μM 的纳米TiO2 处理中国仓鼠卵巢-K1 细胞(CHO-K1)24 小时可使细胞染色体姐妹染色单体交换(SCE)频率显著提高,而微核(MN)频率仅轻微改变[20]。Virgilio 等[21]研究发现纳米TiO2 能改变CHO-K1 细胞溶酶体和线粒体脱氢酶活性,并显著增加MN 和SCE 频率。当虹鳟鱼性腺组织(RTG-2)细胞暴露纳米TiO2(50 μg/ml)后,在UVA 的共同作用下,细胞溶酶体的完整性显著降低,DNA 严重损伤[22]。纳米TiO2 可影响睾丸组成细胞(Leydig TM3)活性、增值和基因表达,对其造成毒性作用[23]。