纳米TiO对大鼠肺泡巨噬细胞的免疫毒性研究

• 作 者: 李艳芬
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 二氧化钛

纳米TiO2以其优良的性质有着广泛的商业用途，如化妆品、染料、印刷、织物、抗菌材料等，它的广泛应用将使得研究者、生产者和消费者有更多的机会与之接触，纳米粒子可经多种途径进入人体，其对人类健康的影响也引起了科学研究工作者的关注。以往对纳米TiO2的研究多集中在对肺部毒性上，已证明纳米TiO2可引起明显的肺部炎症反应，且更容易迁移到肺间质组织，并出现间质纤维化病灶。而对纳米TiO2引起的免疫毒性的研究甚少。为了进一步加深对纳米TiO2免疫毒性和毒作用机制的认识，本研究以纳米TiO2材料(5nm、21nm、50nm)为受试物，同时设置空白和300nmTiO2两个对照组，对原代大鼠PAM进行体外染毒，在细胞和分子水平上对PAM免疫功能损伤进行了探讨。在此基础上对大鼠行气管注入染毒，通过对大鼠肺组织病理学和酶学改变、BALF酶学改变、PAM的吞噬功能、ACP活性、趋化功能、细胞因子释放量、细胞膜表面Fc受体表达量、MHC-II类分子表达量测定等，观察上述纳米TiO2致大鼠急性肺毒性和致大鼠PAM免疫毒性，为深入研究其潜在危害提供实验基础。
体外细胞试验研究表明：与对照组比较，300nmTiO2染毒组、纳米TiO2染毒组PAM的吞噬、趋化能力降低，释放细胞因子量增加，Fc受体表达量、MHC-II类分子表达量减少；纳米TiO2染毒组与300nmTiO2染毒组比较，大鼠PAM的吞噬功能、趋化功能及表面受体表达量更低，而细胞因子释放量相对较高；纳米TiO2染毒组间随着粒径减小、剂量增加，大鼠PAM的吞噬能力、趋化能力、表面受体表达量有降低趋势，细胞因子释放量有升高趋势。
动物试验研究表明，TiO2气管注入后造成大鼠肺组织充血和炎症反应，300nmTiO2染毒组各脏器系数无明显改变，纳米TiO2染毒组中，5nmTiO2高剂量染毒组、21nmTiO2高剂量染毒组与50nmTiO2中剂量染毒组出现肺脏或脾脏脏器系数的改变。肺组织匀浆、BALF内LDH、ACP、AKP活性纳米TiO2染毒组高于300nmTiO2染毒组，且5nmTiO2高剂量染毒组LDH、AKP酶活性最高，与5nmTiO2高剂量染毒肺脏器系数升高一致。
对试验动物BALF中PAM免疫功能测试结果显示：与对照组比较，300nmTiO2染毒组、纳米TiO2染毒组大鼠PAM的吞噬能力被激活、ACP活性升高、趋化能力降低、表面受体表达量减少；纳米TiO2染毒组与300nmTiO2染毒组比较，大鼠PAM的吞噬功能、ACP活性、趋化能力及表面受体表达量更低，而细胞因子释放量相对较高。随着纳米TiO2粒径减小，大鼠PAM吞噬能力、ACP活性、趋化能力降低、MHC-II类分子表达量减少，而细胞因子释放量、Fc受体表达量与粒径间的关联性不明显。纳米TiO2染毒组中各指标变化与剂量间的关系方面，仅大鼠PAM趋化功能、MHC-II类分子表达量随着剂量增大而降低。细胞因子释放量改变结果为，与对照组比较，300nmTiO2染毒组大鼠PAM的TNF-α、IL-6释放量降低，纳米TiO2染毒组TNF-α分泌量升高、IL-6分泌量降低、NO分泌量升高。
以上研究结果表明：体外染毒时TiO2对PAM有免疫毒性，体内染毒时TiO2对试验大鼠有肺部毒性，对PAM有免疫毒性，且纳米TiO2染毒组的毒性效应较300nmTiO2染毒组更为严重，纳米TiO2染毒组对大鼠PAM的免疫毒性与纳米TiO2的粒径及剂量有一定关系，粒径越小、剂量越高，PAM的免疫功能损伤越严重。体内外染毒结果比较，PAM免疫功能的改变体外染毒大于体内染毒，某些免疫指标受损程度与TiO2粒径、剂量之间的关联性体内染毒不如体外染毒明显。体内外染毒时PAM的功能改变也不完全一致，如体外染毒时吞噬功能下降，而体内染毒时吞噬功能升高等。体内外试验结果存在差异，是毒理学试验中经常出现的一个问题，由于体内染毒时环境复杂，影响因素众多，TiO2粒子的粒径、剂量、作用方式，还有机体免疫系统的协调功能都与体外染毒时存在明显不同，最终导致体内外结果不是很符合。可见纳米TiO2引起的PAM免疫功能的改变受其粒径、剂量、暴露方式等多因素的影响。
综上所述，纳米TiO2可引起肺部炎症反应，可使大鼠PAM的免疫功能受到损害，其损害程度比300nmTiO2染毒组更为严重，这为确切评价纳米TiO2危害，进一步研究纳米TiO2免疫毒性及其机制提供了科学依据。