納米ZnO對小鼠肺的毒性效應

王群林 李巖 許聰 卞偉華 張小華

摘要 [目的]采用長期納米氧化鋅腹腔內注射，初步測定納米氧化鋅顆粒對小鼠一般狀態、肺及炎癥介質的慢性影響。[方法] 取25 g左右健康小鼠22只，雌雄各半，隨機分為空白對照組和試驗組，每組11只。試驗組小鼠給予腹腔注射83 mg/ml納米氧化鋅懸濁液各0.15 ml，連續注射7 d，對照注射等量生理鹽水，注射藥物結束3 d后觀察小鼠一般狀態并取材，肺葉稱重測定濕干比（W/D），采用HE染色在光學顯微鏡下觀察肺組織形態。采用ELISA法檢測支氣管肺泡灌洗液及血清中細胞間粘附分子1（ICAM1）和腫瘤壞死因子α（TNFα）含量。 [結果] 與對照組小鼠相比，試驗組小鼠死亡率增加，平均體重明顯減輕，肺的濕干比增高；血清及灌洗液中炎癥因子TNFα及ICAM1 含量顯著升高，存在顯著性差異（P<0.05）；顯微鏡下可見肺組織有損傷。 [結論] 長期納米氧化鋅腹腔注射可對小鼠肺產生慢性不良影響。

關鍵詞 納米氧化鋅；ICAM1；TNFα

中圖分類號 S181；R994.6 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）31-10976-03

Chronic Effects of Nano Zinc Oxide in Mice

WANG Qunlin1， LI Yan2， XU Cong3， ZHANG Xiaohua3* et al （1. Department of Clinical Medicine， Binzhou Medical college， Yantai 264003；2.Respiratory Department，Affiliated Hospital of Binzhou Medical College，Binzhou，Shandong 256603；3.College of Pharmacy，Binzhou Medical College，Yantai，Shandong 264003）

Abstract [Objective] By longterm intraperitoneal injection of nanozinc oxide， preliminary determine chronic effects of nanozinc oxide particles on the general state of the mice， changes of liver and lung， and inflammatory mediators. [Method] Taking 22 healthy mice weighed about 25 g which were randomly divided into two groups， control group and the experimental group， 11 mice per group. The mice in experimental group were intraperitoneally injected nanozinc oxide suspension（0.83 mg / ml， 0.15ml） for 7 days， and the mice in control group were disposed of saline injection. 3 days after the end of injection， the general state of the mice was observed and specimens were drawn， lung weighing measured W/D. ELISA was used to test the content of intercellular adhesion molecule 1 （ICAM1） and tumor necrosis factorα （TNFα） in the bronchoalveolar lavage fluid and serum. Liver and lung tissue was obtained by means of anatomy and then stained with HE， morphology was observed under the microscope. [Result] Compared with the mice in control group， mice in the experimental group had increased mortality， significantly reduced average， weight W/D significantly increased； inflammatory cytokine TNFα and ICAM1 content in serum and lavage fluid were significantly increased， and the results are statistically significant （P<0.05）； liver and lung tissue damage could be visible in varying degrees under the optical microscope. [Conclusion] Longterm intraperitoneal injection of nanozinc oxide can produce chronic adverse effects on mice.

Key words Nano Zinc Oxide； ICAM1； TNFα

納米氧化鋅為一種新型無機多功能材料，是粒徑介于1～100 nm的金屬氧化物微粒^[1]。由于納米氧化鋅具有特殊優異的性能^[2]，使其在許多研究領域具有重要應用價值和廣闊應用前景。目前，納米氧化鋅已被廣泛應用于紡織^[3]、化妝品^[4]和醫藥等領域，不可避免地進入自然環境和生命體中^[5-6]，但其安全性一直廣受爭議。研究表明，納米材料對人類身體健康和周圍生態系統可能造成潛在危害，隨著納米毒理學的興起和發展，納米氧化鋅的生物安全性被相關領域學者關注^[7]。筆者利用小鼠腹腔注射納米氧化鋅，通過觀察小鼠一般狀況（存活率、體重）和肺濕干質量比，觀察小鼠肺組織形態學改變，檢測支氣管肺泡灌洗液及血清中ICAM1和TNFα含量變化，以探索納米氧化鋅對小鼠肺毒性的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 清潔級健康昆明小鼠，6～8周齡，體重（25±2）g，雌雄各半，購自煙臺綠葉制藥有限公司。

1.2 試驗試劑 納米氧化鋅，購自Sigma公司（貨號96479），臨用前配制濃度83 mg/ml懸濁液；生理鹽水，購自濱州醫學院；細胞間粘附分子1（ICAM1）及腫瘤壞死因子α（TNFα）的ELISA試劑盒，購自上海太陽生物技術有限公司；其他試劑，均為分析純，購自商業試劑公司。

1.3 動物分組及處理 取25 g左右健康昆明小鼠22只，將其隨機分為空白對照組和試驗組，并用電子秤稱取各小鼠試驗前體重。飼養3 d后，給予試驗組小鼠腹腔注射0.15 ml已配制納米ZnO懸濁液。空白對照組注射0.15 ml生理鹽水。連續注射7 d。

1.4 小鼠一般情況觀察 觀察包括生存狀態、生存率和體重改變，注射7 d后繼續飼養3 d，然后抓取小鼠稱重并麻醉、解剖和取材。

1.5 肺組織病理切片HE染色 各組小鼠腹腔注射生理鹽水或納米ZnO懸濁液后3 d，眼球取血并處死小鼠，開胸取右肺上葉，修剪為小塊，迅速固定于4%甲醛溶液中，72 h后進行石蠟切片及常規HE染色，光學顯微鏡下觀察肺組織病理改變。

1.6 肺組織濕/干質量（W/D）比值 每組小鼠處死后，取全肺，稱濕重，然后將小鼠肺置于60 ℃恒溫箱中干燥，72 h后取出稱干重，計算肺W/D比值。

1.7 血液及灌洗液炎癥因子檢測 采用ELISA法檢測支氣管肺泡灌洗液及血清中細胞間粘附分子1（ICAM1）和腫瘤壞死因子α（TNFα）含量。小鼠眼球取血，靜置30 min后，3 000 r/min 離心10 min，上清凍存待檢。解剖頸部和胸部，氣管和右側肺葉結扎，左側肺部灌洗，用穿刺針插入氣管上端，0.5 ml生理鹽水（NS）反復沖洗3遍，3 000 r/min 離心10 min，取上清凍存待檢。按照ELISA試劑盒說明書（上海太陽生物技術有限公司）操作，每個樣本重復3次。

2 結果與分析

2.1 小鼠一般生存狀況觀察和存活率比較 觀察試驗過程中對照組小鼠精神狀態良好，活動自如，攝食、飲水無明顯異常，毛發光亮，反應靈敏；注射納米氧化鋅試驗組小鼠出現精神不佳，蜷縮成團，攝食、飲水減少，反應遲鈍，活動減少。與正常對照組相比，試驗組小鼠存活率降低（表1）。

3 結論與討論

納米氧化鋅可以通過口服、吸入、注射或者皮膚滲透等途徑進入人體，對人體的各個系統產生影響。據報道，納米氧化鋅顆粒可對人體正常細胞有毒性作用，如可損傷單核細胞系、肺腺癌細胞系、肺成纖維細胞、肝細胞等^[8-10]。吳誠等^[11]采用孫氏改良寇氏法誘發小鼠急性毒試驗，配制6個梯度的納米氧化鋅藥液以灌胃方式一次性供給試鼠。結果表明，高劑量納米氧化鋅可對小鼠的腎臟、小腸、肺臟和肝臟等組織器官造成廣泛性損傷，并引起嚴重的瘀血、出血、細胞變性壞死、大量細胞核固縮碎裂等病理變化。Liu等^[12]報道3種納米材料（氧化鋅、銀、二氧化鈦）氣管灌注大鼠后均可引起肺部氧化應激損傷。筆者利用納米氧化鋅腹腔內注射小鼠，初步探討納米氧化鋅顆粒對小鼠肺組織及炎癥介質的影響。結果表明，對照組相比，注射納米氧化鋅小鼠生存狀態變差、存活率降低、體重減輕，肺的濕干比增高，肺組織出現一定程度損傷，血清、肺泡灌洗液中TNFα 及ICAM1含量明顯升高。綜上所述，納米氧化鋅對小鼠產生一定毒性作用，導致小鼠生存狀態、肺組織形態學發生改變，同時納米氧化鋅可刺激小鼠機體產生炎性反應，促使炎癥因子TNFα 及ICAM1 含量明顯升高。納米氧化鋅通過如何機制導致肺損傷是今后進一步研究方向。

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