3。4 肝、肺等其他器官毒性

   Chen[24] 等用0。5 mg 的纳米TiO2 处理小鼠1 周，发现纳米TiO2 引起肺组织病理损伤，涉及肺气肿、巨噬细胞聚集和上皮细胞凋亡等现象；基因微阵列分析显示有关细胞周期、细胞凋亡、补体级联反应等的基因表达发生了改变。

Liu[25] 等发现5 nm 和21 nm 的纳米TiO2 暴露能引起大鼠肺损伤，并且5 nm 的纳米TiO2可抑制肺巨噬细胞的吞噬作用。Petkovic[26]等研究人肝细胞HepG2 发现，纳米TiO2 （<25 nm 锐钛型: TiO2-An；<100 nm 金红石型: TiO2-Ru）可使p53 表达上调、其下游DNA 损伤反应蛋白基因的表达改变；TiO2-An 增强DNA 损伤、引起胞内ROS 释放能力的增强。此外，大鼠肝细胞BRL-3A 在暴露纳米TiO2后，细胞死亡率有明显增加、细胞周期出现异常[27]。Botelho [28]等首次发现纳米TiO2暴露可导致人胃上皮细胞（AGS）呈现肿瘤样表型，即出现细胞增值增强、凋亡减少现象。还有研究表明，高浓度（100 μg/ml）的纳米TiO2 能够对人肠细胞（Caco-2 和 SW480）产生细胞毒性，并促使SW480 细胞中IL-8 释放、细胞死亡增加[29]。Shi 等[30]对人胚胎肝细胞（L02）的研究显示，低剂量的纳米TiO2与二氯二苯三氯乙烷（p, p'-DDT）协同作用可使细胞发生OS，促使8-OHdG 生成、DNA 断裂、染色体损伤现象发生，产生细胞基因毒性和导致细胞凋亡。食品级纳米TiO2 能引起人小肠细胞微绒毛减少，影响细胞功能。论文网

4 研究思路

  本论文在国内外对纳米氧TiO2心肌毒性大量研究的基础上，对涉猎比较少的线粒体损伤进行分子水平上的研究。用不同浓度的纳米(1。25、2。5、5 mg/kg BW）氧TiO2滴鼻处理小鼠，通过电镜观察心肌细胞的超微结构变化；通过荧光共聚焦显微镜观察线粒体膜电势变化；通过分析心肌细胞的氧化应激水平、抗氧化能力和线粒体功能相关生化指标及其线粒体介导的细胞凋亡相关因子蛋白表达变化，以证实纳米TiO2长期暴露是否引起线粒体结构和功能损伤并探讨其分子作用机制。

5 本论文创新点

  （1）在线粒体水平研究纳米氧TiO2对心肌损伤的分子机制。

  （2）阐明了长期低剂量纳米TiO2 暴露的心血管毒性作用。

第二部分：纳米氧TiO2诱导小鼠心肌细胞线粒体损伤的分子机制

1前言

近年来，由于纳米TiO2特殊的高稳定性、耐腐蚀性和高效的光催化活性，它已被广泛应用于印刷、建筑涂料、食品添加剂、化妆品和医药等诸多领域。纳米TiO2可通过呼吸道、注射、皮肤吸收和胃肠道吸收等多种途径进入机体，经血液循环进入心血管系统，进而对心血管造成影响。颗粒物暴露是当前公共卫生事业亟需关注和解决的问题，尤其是对心血管系统的影响。研究表明，人长期暴露于颗粒物下可引起一系列心血管疾病[31,32]，如心肌梗死[33,34]、动脉粥样硬化（AS）[353,6]和冠心病[37,38]等。

值得关注的是，纳米TiO2暴露已被证明可引起心脏毒性作用。体外研究大鼠心肌细胞，发现纳米TiO2暴露引起细胞膜动作电位和静息电位稳定性下降、肌节缩短受损；活性氧自由基（ROS）释放、肌原纤维损伤、细胞功能障碍[39]。Sha等研究了纳米TiO2单独暴露或在氧化应激条件下暴露对大鼠心脏的影响。结果发现，心率、心脏搏输出量指数和心脏指数等心脏生理参数水平明显降低；心肌损伤标志物，即心肌肌钙蛋白I（TnI）和肌酸激酶（CK）-MB含量显著升高 [40]。Nurkiewicz等用纳米TiO2吸入暴露大鼠4-12小时后，表明纳米TiO2引起微血管氧化应激，降低内皮依赖的小动脉舒张作用，减少微血管一氧化氮（NO）的产生，引发炎症反应和系统微血管功能紊乱[41]。对ApoE(-/-)小鼠(AS敏感动物模型)的研究发现，纳米TiO2能对主动脉粥样硬化斑块的形成和血管舒张功能产生一定影响[42]。此外，纳米TiO2暴露可导致ApoE(-/-)小鼠发生系统炎症反应，如引起C-反应蛋白(CRP)水平改变；内皮功能紊乱，如使NO含量改变；脂质代谢异常，如改变总胆固醇(TC)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平，可促使AS形成[43]。我们实验室之前的研究也表明，纳米TiO2暴露可导致小鼠心肌功能损伤(如肌酸激酶，乳酸脱氢酶，天冬氨酸转氨酶和-羟丁酸脱氢酶活性明显增加) [44]; 心组织ROS大量积累，脂质、蛋白质和DNA过氧化水平上升，抗氧化系统破坏[45]; 心肌炎症[46-48]和冠状动脉硬化发生，但这些还缺乏对心肌细胞损伤的进一步研究。