纳米氧化锌对大鼠血脂和血清炎症因子水平的影响*

梁 宁，李 冰，燕 贞，王 威，吴逸明，吴卫东

郑州大学公共卫生学院劳动卫生学教研室郑州450001

纳米氧化锌是一种纳米材料，直径介于1～100 nm之间，广泛应用于涂料、油漆、橡胶轮胎工业、化妆品的生产中［1］。在生产使用过程中，纳米氧化锌颗粒可通过呼吸道和皮肤进入体内。关于纳米氧化锌的一般毒性的研究［2-4］主要集中于肺部，吸入肺部的纳米颗粒物，能在24 h内进入血液，纳米颗粒物可与血管内皮细胞直接接触，诱导炎症或损伤，促进血栓形成［5］;也可能穿越血管壁，加速动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)的发生。作者采用气管滴注纳米氧化锌，观察其对Wistar大鼠血清总胆固醇(total cholesterol，TC)、高密度脂蛋白(high density lipoprotein，HDL)、低密度总蛋白(low density lipoprotein，LDL)、肿瘤坏死因子 α(tumor necrosis factor，TNF-α)、血红素加氧酶1(heme oxygenase 1，HO-1)水平的影响。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器 纳米氧化锌购自南京海泰纳米有限公司，纯度 99.9%，直径 30 nm。血清 TC、HDL、LDL及炎症因子 TNF-α和 HO-1试剂盒和PBS购于北京鼎国生物技术有限公司;Sunrise Remote酶标仪购于奥地利TECAN公司;台式离心机购于北京医用离心机厂。

1.2 动物分组与处理 清洁级6周龄雄性Wistar大鼠40只，购自河南省实验动物中心，合格证号SCXK(豫)2010-0002，体质量(180 ±20)g，动物在室温20～25℃，相对湿度40% ～75%，12 h/12 h明暗交替的标准条件下分笼饲养，每笼5只，饲喂普通饲料，除染毒期间外，大鼠自由摄食饮水。40只大鼠按随机数字表方法分为纳米氧化锌低、中、高剂量组和对照组，每组10只。纳米氧化锌低、中、高剂量组大鼠分别用 1.25、2.50、5.00 mg/kg 的纳米氧化锌悬液染毒，对照组大鼠灌注PBS溶液。具体方法为:根据大鼠体质量，用1 mL的注射器吸取相应的纳米氧化锌悬液(现配现用，用之前高压灭菌，并用漩涡式振荡器混悬5 min)，等大鼠乙醚麻醉后，把气管滴注套针从口腔插入气管，把灌注液打进气管，然后直立10 s左右，使灌注液在肺内分布均匀。每周用气管灌注的方法染毒1次，共12周。

1.3 血清 TC、HDL、LDL、TNF-α和 HO-1 水平的测定 最后一次染毒结束，各组大鼠均禁食12 h，不禁水。大鼠称量后，体积分数10%水合氯醛4 mL/kg进行腹腔注射麻醉后，打开胸腔，用5 mL的一次性注射器进行心脏取血，取得的血液放入非抗凝管中，室温静置20 min，待血液凝固后，4 000 r/min离心15 min，分离出血清，－80℃保存。ELISA法测定血清中 TC、HDL、LDL、TNF-α 和 HO-1 的水平。

1.4 统计学处理 采用SPSS 12.0进行数据分析。各组大鼠血清中 TC、HDL、LDL、TNF-α、HO-1 的水平比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验，检验水准 α =0.05。

2 结果

2.1 一般情况 随着染毒时间增长，纳米氧化锌组大鼠逐渐出现毛发不顺、活动减少、精神状态较差和生长缓慢等体征。

2.2 各组大鼠血清中 TC、HDL、LDL、TNF-α、HO-1的水平 见表1。

表1 各组大鼠血清中 TC、HDL、LDL、TNF-α、HO-1的水平(n=10)

3 讨论

目前已有许多动物实验［6-8］发现纳米颗粒物进入机体后，可以引起或加重AS，从而对心血管系统造成损伤。纳米颗粒物引起AS的作用机制包括以下几个方面:①纳米颗粒物进入机体后，引起肺部和(或)全身的炎症反应，这种炎症反应可引起血管内皮功能紊乱，导致内皮损伤，进而容易形成前凝聚状态，促进AS的发生发展［9-10］。②纳米颗粒物可以引起或加重机体脂代谢紊乱，增加 AS发生的风险［7，11］。③纳米颗粒物进入血液循环后可与血管内皮细胞直接接触，诱导炎症或损伤，促进血栓形成，影响动脉粥样斑块的稳定性，最终导致心血管疾病的恶化。

脂代谢紊乱是AS的一个重要的危险因素［12］，血清中LDL的升高和HDL水平的降低与AS的发病率呈正相关。LDL的增加可以大大促进AS的发生，升高的LDL被内皮细胞、平滑肌细胞、单核细胞氧化修饰成ox-LDL，后者被内皮细胞、平滑肌细胞的无反馈调节的清道夫受体识别，导致胆固醇大量堆积形成泡沫细胞。HDL是 AS的抑制因子［13］。该研究结果表明，纳米氧化锌染毒大鼠血清中TC、LDL高于对照组，而HDL低于对照组，提示纳米氧化锌引起了实验动物脂代谢的紊乱。

TNF-α是一种前炎性细胞因子，主要由单核巨噬细胞产生，可以直接损伤内皮细胞，增加内皮的通透性，加速脂质过氧化;此外，TNF-α还可促进IL-1的炎性作用，并通过抑制脂蛋白酶的产生干扰脂质代谢参与AS的形成［14］。HO-1是测定氧化应激的一个敏感性指标，尤其是对于颗粒物介导的毒理学损伤，且可通过不同途径降低 AS 的形成［9，15］。该研究结果表明，纳米氧化锌染毒组TNF-α和HO-1水平均高于对照组和高脂组，提示纳米氧化锌进入大鼠体内后，引起实验动物全身炎症反应。

总之，纳米氧化锌可引起大鼠脂代谢紊乱和全身炎症反应。

［1］张鹏，李吉广，佟健，等.纳米ZnO的研究现状［J］.辽宁大学学报:自然科学版，2006，33(4):339

［2］徐磊，燕贞，吴卫东，等.纳米氧化锌对人呼吸道上皮细胞白细胞介素-8表达的诱导作用［J］.郑州大学学报:医学版，2010，45(1):39

［3］刘子宏，王翔，王海芳，等.气管滴注纳米氧化锌对小鼠的急性毒性作用［J］.环境与职业医学，2008，25(4):360

［4］Grassian VH，O＇shaughnessy PT，Adamcakova-Dodd A，et al.Inhalation exposure study of titanium dioxide nanoparticles with a primary particle size of 2 to 5 nm［J］.Environ Health Perspect，2007，115(3):397

［5］Nemmar A，Vanbilloen H，Hoylaerts MF，et al.Passage of intratracheally instilled ultrafine particles from the lung into the systemic circulation in hamster［J］.Am J Respir Crit Care Med，2001，164(9):1665

［6］胡洁琼，陈春英，白茹，等.气管滴注纳米二氧化钛对载脂蛋白E基因敲除小鼠脂代谢的影响［J］.中国预防医学杂志，2010，44(9):780

［7］Zhu MT，Wang B，Wang Y，et al.Endothelial dysfunction and inflammation induced by iron oxide nanoparticle exposure:Risk factors for early atherosclerosis［J］.Toxicol Lett，2011，203(2):162

［8］Kang GS，Gillespie PA，Gunnison A，et al.Long-term inhalation exposure to nickel nanoparticles exacerbated atherosclerosis in a susceptible mouse model［J］.Environ Health Perspect，2011，119(2):176

［9］Montecucco F，Mach F.Atherosclerosis is an inflammatory disease［J］.Semin Immunopathol，2009，31(1):1

［10］Suwa T，Hogg JC，Quinlan KB，et al.Particulate air pollution induces progression of atherosclerosis［J］.J Am Coll Cardiol，2002，39(6):935

［11］Sun Q，Yue P，Deiuliis JA，et al.Ambient air pollution exaggerates adipose inflammation and insulin resistance in a mouse model of diet-induced obesity［J］.Circulation，2009，119(4):538

［12］Manduteanu I，Simionescu M.Inflammation in atherosclerosis:a cause or a result of vascular disorders?［J］.J Cell Mol Med，2012，16(9):1978

［13］Burillo E，Martin-Fuentes P，Mateo-Gallego R，et al.O-mega-3 fatty acids and HDL:how do they work in the prevention of cardiovascular disease?［J］.Curr Vasc Pharmacol，2012，10(4):432

［14］Hamada N，Miyata M，Eto H，et al.Loss of cluster in limits atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient mice via reduced expression of Egr-1 and TNF-alpha［J］.Atheroscler Thromb，2011，18(3):209

［15］Král A，Kovarnik T，Kralik L，et al.Genetic variants in heme oxygenase-1 and endothelial nitric oxide synthase influence the extent and evolution of coronary artery atherosclerosis［J］.Folia Biol(Praha)，2011，57(5):182