纳米二氧化硅毒性机制研究

ＺＨＡＯ ａ — ｕ Ｗ ｎ ｙ ｎ，ＹＡＮＧ ｕ— ａ ｇ Ｈ ｉ ｎ ｆ （ ｈ ｏ ｆＰ ｂ ｉ ａ ｔ Ｓ ｏ ｌ ｕ ｌ Ｈｅ ｌ ｏ ｃ ｈ，Ｎｉ ｇ ｉ ｅ ｉａ ｉ ｅ ｓｔ ，Ｎｉ ｇ ｉ ｎ ｈ ａ ０ ４，Ｃｈ ｎ ） ｎ ｘ ａ Ｍ ｄ ｃ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉｙ ｎ ｘ ａ Ｙｉ ｅ ｕ ｎ ７ ０ ０ ５ ｉ ａ
纳 米二氧化硅 毒性 机制研 究
赵婉 云（ 综述 ） 杨 惠 芳 （ ， 审校 ）
（ 夏 医 科 大 学 公 共 卫 生 学 院 ， 夏银 川 ７０ ０ ） 宁 宁 ５ ０ ４
摘 要 ： 着 纳 米 技 术 在 世 界 范 围 内的 迅 速 发 展 ， 米 颗 粒 在 生 产 生 活 中 运 用 越 来 越 普 遍 ， 中纳 米 二 氧 化 硅 材 料 广 泛 随 纳 其
导氧化 损 伤 、 症 、 纤 维 化 以及 细胞 毒性 ， Ｒ 炎 肺 而 ＯＳ 的产生 以及 氧化 应 激 可 能是 纳 米 颗 粒诱 导 细胞 毒性 的关 键 根 源［ １ 靳 翠 红 等 ［ 的 研 究 则 证 明 纳 米 。 １ ＳＯ 致肝 、 、 ｉ 肾 脑组 织氧化 损伤 作用 较微米 Ｓ０ 明显 。 ｉ。 １ １ 纳米 ＳＯ 导致 靶器 官氧化 损伤 及炎 症反应 应 ． ｉ： 杏秋 等＿］ 实 验 研 究 发 现 ， 鼠 经 不 同 剂 量 纳 米 １的 ５ 大 ＳＯ。 标准 ＳＯ 急性 染 尘后 引 起 了 一定 程 度 的 肺部 ｉ 或 ｉ
大体 有 氧化损 伤及 炎症 反应 、 对细 胞凋 亡 和 细胞周 期
的影 响 、 细胞 膜 毒 性 以 及 ＤＮ 损 伤 等 ， 文 也 将 从 Ａ 本
以上几个 方 面加 以 阐述 。 １ 纳 米 ＳＯ： 致氧化 损伤 及炎 症反 应 ｉ 导
项 目来 源 ： 夏 回族 自治 区 自然科 学 基 金 （ ． １ ９ ） 宁 Ｎｏ ＮＺ ０ ８ 通 信 作 者 ： 惠 芳 ， 授 ．Ｅ ｍａｌＹａ ｇ ｆ ｎ ｍｕ ｅ ｕ ｃ 杨 教 ～ ｉ ｎ ｈ＠ ｘ ． ｄ ．ｎ ： 作 者 简 介 ： 婉 云 （９ ８）女 ， 士 在 读 ． 究 方 向 ： 动 卫 生 赵 １ ８一 ， 硕 研 劳
反应 。二 者 同一 剂 量组 间 比较 结 果 显示 纳 米 组 ＳＯ ｉ
得活性 氧 和活性 氮产 物增加 ， 变促 炎 基 因 。细胞 因 改
子释放 不仅 对小胶 质 细胞功 能有 不 利影 响 ， 而且 影 响

周 围神经 。纳 米 ｓ０ 诱 导线 粒 体 Ｄ ｉ ＮＡ 编 码 蛋 白表 达 的中断 ， 粒体 减少 而导 致能 量生 产 和减 少 细胞 存 线
国 外 医 学 医 学 地 理 分 册
第 ３ ２卷
平衡 ， 量 的活性 氧 自由基 （ Ｓ 在某 些生 理 现象 的 微 ＲＯ ）
纳 米 ｓＯ 颗 粒 的小 胶 质 细 胞 ， 现 纳 米 ＳＯ。 ｉ。 发 ｉ 颗粒 使
调 节 中发 挥重 要 的 作用 ， 但在 病 理 条 件 下 ， 种 平 衡 得 细胞 内活 性氧及 活性 氮产 物增 加 ， 观 察 到在 所 有 这 并
点 ［ｓ。对 生殖 系 统 等 产 生 毒性 作 用 ， 可对 中 枢 神 ４］ － 并
Ｄ ：０ ３ ６Ｉ ．ｓ ．０ １８ ８ ． ０ １ ０ ． １ ＯＩ１ ． ９ ＳＪｉ ｎ １０ —８ ３ ２ １ ．４ ０ ７ ／ ｓ
收 稿 日期 ： ０ ｌＯ — ０ ２ ｌ — ８２ 修 回 日期 ： ０ 卜Ｏ —３ ２ １ ９ ２
ＡＢＳ ＴＲ ＡＣＴ ：Ｗ ｉｈ ｔ ｅ ｒ ｐｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｎ ｎ ｍｅｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｏ ｎ ｈ ｒｄ ｎ ｎ ｐ ｒｉｌｓａ ｅ ｗｉｅｙ ｔ ｈ ａ ｉ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ａ ｏ ｔｒ ｔｃ ｎ ｌｇ ｒ ｕ ｄ ｔ ｅ ｗｏ ｌ ， ａ ｏ ａ ｔ ｅ ｒ ｄ ｌ ｃ
活／ 殖信 号传 导＿ 增 ２ 。
２ 纳米 Ｓ（ 影 响细胞凋 亡及 细胞 周期 ｉ２ ）
皮肤 接触 是纳米 ＳＯ 的 靶 器官 ， 究 发 现 ， 孔 ｉ 研 介
比微 米组 ｓ０ 有 更 强 的脂 质 过 氧 化 、 害 抗 氧 化 系 ｉ。 损 统 防御功 能倾 向 。王磊 石口 等通 过 小 鼠呼吸 道 吸 人 纳米 级和 微米级 ＳＯ 颗 粒 实 验建 立 模 拟人 类 长 期 低 ｉ 剂量 反复 接触 粉尘 的暴露模 型 ， 发现 纳 米粒 子 和常 规 粒子 都可 以使肺 脏 发生炎 症反 应 。美 国 Ｌ Ｎ 等口］ Ｉ 研 究 了 １ ｍ 和 ４ ｍ 尺寸 的 ＳＯ 颗粒 对人 肺癌 细 胞 ５ｎ ６ｎ ｉ 的 体外毒 性 证 明二 者 均 有 明 显 的 细胞 毒 性 ， 在 剂 存
ＫＥＹ ＯＲＤＳ：ｎ ｎ － ｉ ；ｔｒ ｅ ｒ ａ Ｗ ａ ｏ ＳＯ２ ａ ｇ ｔｏ ｇ ｎ；ｓｃ ｎ ａ ｙｌｍｐ ｏｄｏ ｇ ｎ；ｔ ｘｃ ｌｇ ｃ ａ ｉｍ ｅ ｏ ｄ ｒ ｙ ｈ ｉ ｒ ａ ｏ ｉｏｏ ｙｍｅ ｈ ｎ ｓ
随着 纳米技 术 的广泛运 用 ， 纳米 颗 粒在 生产 生 活 中接融 的 越来越 多 。 已有研 究 显示 ， 纳米 颗 粒 能够 在 动物 整体 水平 、 细胞 水平 、 亚细胞 水 平 、 白及基 因水 蛋
统有 明显 效 应［ １ 。在 同 质 量 浓 度 下 ， ｉ 纳 米 粉 尘 ＳＯ。 比同材料 微米 粉尘起 更 严重 的生 殖损 害作 用 ， 纳米 粉 尘 的生 物 学 行 为 与 其 粒 径 大小 和 表 面特 性 有 关＿ １ 。 目前 研 究结果 显示 纳 米 Ｓ０ 对 机 体损 伤 的毒 理机 制 ｉ。
经 系统 造成 损 害 。国 内外 研 究 表 明 ， 米 ＳＯ。 纳 ｉ 的靶 器 官有 肺脏及 脾 脏［川。在 一项 研究 多尺 度纳米 ＳＯ ｉ。
对 小 鼠的急性 全 身 毒 性 氧 化损 伤 作 用 的 实 验 中观 察 到在各 组织器 官 中期对 小 鼠肝 脏 的影 响最 显 著 ， 脾 对
血屏 障 、 一脑屏 障 引起 中枢 神经 毒性 效 应＿ 。纳 米 血 １ ］ ＳＯ。 为纳 米颗粒 中的重要 一员 ， 应 用范 围已经 扩 ｉ 作 其 展到生 物 医学 和生物 技术领 域 ， 特殊 的 结构 使得 纳 米 ＳＯ 颗粒 具有 高 表 面 活 性 ， 更 强 的脂 质 过 氧 化 、 ｉ 有 损
Ｅ ｍａｌｚ ａ ｗａ ｙ ｎ ０ ＠ １ ６ ｃ ｍ － ｉ ｈ ｏ ｎ ｕ ２７ ： ２． ｏ
正 常机 体 内 自由基 的产 生 与 清 除 时 刻 处 于动 态
ｈｔ ：／ ｗ ｘｙ ．ｅｉｄｃ ｌ ｎ ｔｃ ；Ｅ ｍａｌｍｅ ｇｏ ｒｐ ｙ ｔ ／ｇ ｙ ・ｘ ｐ ｒ ｉ ｓ ｅ．ｎ ｐ ｏ ａ． — ｉ ： ｄ ｅ ｇａ ｈ ＠ｍａｌ ｊ ．ｄ ．ａ ｉ ｘｔ ｅ ｕ ｃ ． ｕ
运 用 于 生 物 医 学 领域 ， 殊 的 理 化 特 性 导 致 其 对 机 体 的 毒 理 作 用 也 与 常 规 材 料 不 尽 相 同 。国 内外 研 究 显 示 纳 米 二 氧 特 化 硅 对 机体 的毒 作 用 机 制 主要 有 氧 化损 伤及 炎症 反 应 、 响 细 胞 凋 亡 改 变 细 胞 周 期 、 胞 膜 毒 性 以 及 Ｄ 影 细 ＮＡ 损 伤 几 个 方 面 ， 文将从以上几个方面进行综述 。 本
脏 的影 响次之 ， 肾脏 的影 响最 小［ 。有 研究 显示 潜 对 ８ ］ 在 纳米 颗粒 可通 过 干 细 胞 进一 步 迁 移 至 子 宫 、 胎 、 胚 胚胎 早 期及胚 胎形 成 期Ｌ 。动物 体 内实 验 结果 提 示 ， ９ ］
平对 生物 体造 成 毒性 损 伤 。纳 米 材 料 可 以透 过 肺 一
害抗 氧化 系统倾 向［ ， 引 起 多 器 官 的 改 变 ， 细 胞 ２ 可 ］ 对
纳米 ＳＯ 对 大 鼠 的心 血 管 系统 的毒 性 较 弱 ， 人 群 ｉ 而
探 索性研 究并 没 有 发 现其 对职 业 接 触 人群 心 血 管 系
造成损 伤 ， 影响 细胞 复 制 、 录 、 殖 ， 定 条 件 下 可 转 增 一 以转移 到 细胞 核 内Ｌ 。其 主要 通 过 呼 吸道 、 化 道 、 ３ ］ 消 皮 肤进 入机 体 ， 可 以通过 各种途 径 进 入血 液循 环 和 并 淋 巴循 环 而 后 分 布 到 全 身 ， 达 潜 在 的 敏 感 靶 位 到
关 键 词 ： 米 二 氧 化 硅 ； 器 官 ； 发 器 官 ； 性 机 制 纳 靶 继 毒 中 图 分 类 号 ： ３ Ｒ１５ 文 献标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １８ ８ （ ０ １０ —２ １０ １ ０ —８ ３２ １） ４０ ８ —３
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｉ ｏ ｏ ｙ ｍ ｅ ｈ ｎｉｍ ｆ Ｎａ 。 ｉ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｘ ｃ ｌ ｇ ｃ ａ ｓ ｏ ｎｏ Ｓ Ｏ２
第３卷第４ ２ 期 ２ １ 年 １ 月 Ｏ １ ２
国 外 医 学 医 学 地 理 分 册
Ｆ０ＲＥＩ ＧＮ ＥＤＩ Ｍ ＣＡＬ Ｓ ＥＮＣＥ ＥＣＴ１ ＣＩ Ｓ ０Ｎ ＯＦ ＭＥＤＧＥＯＧＲＡＰ ＨＹ
ＶＯｌ３２ Ｎ Ｏ． ＿ ４ Ｄｅ ２ １ ｃ． ０１ 。 ２８１ ・
能被 破坏 ， 多 的 自由基 则 可引发链 式 脂 质过 氧化 反 过
浓 度测试 中 ＴＮ卜ａ显著增 高 以及在 最 高纳米 ｓＯ 浓 ｉ
应 ， 响细胞 功能 的正 常 发挥 ， 可使 蛋 白质 变 性 和 度 中环氧酶一 因表 达 显 著增 高 。研 究 显 示 极 低 水 影 还 ２基 酶 失活［ １ 引。石 英 以及 其 他 职业 性 粉 尘 的暴露 能够 诱 平 的 纳米 ＳＯ 颗 粒 能够 改 变小 胶 质 细 胞 的功 能 ， ｉ 使
ａ ｐ ｉｄ ｉ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｉ ｅ ， ｅ ｐ． ｗｉｈ ｎ ｎ — ｉ ａ ｅ ｉ ｌｗｉ ｅ ｙ ｕ ｅ ｎ ｂ ｏ ｄ ｃ ｌ ｆｅ ｄ ． Ｉ ｓ ｓ ｅ ｉ ｌ ｐ ｌ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ａ ｌ ｌ ｓ ｓ ｅ ｏ ｙ ｖ ｔ ａ ｏ Ｓ Ｏｚ ｍ ｔ ｒａ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ｉ ｍｅ ｉａ ｉ ｌ ｓ ｔ ｐ ｃ ａ ｐ ｙ ｉｏ ｈ ｍｉ ａ ｒ ｐ ｒｉ ｓ ｍａ ｅ ｉ ｅ ｙ ｄ ｆ ｅ ｅ ｔ ｆ ｏ ｈ ｓ ｃ ｅ ｃ ｌｐ ｏ ｅ ｔｅ ｃ ｋ ｔ ｒ ｉｆ ｒ ｎ ｒ ｍ ｔ ｅ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌ ｍ ａ ｅ ｉｌ ｎ ｔ ｘ ｃ ｌ ｇｃ ｌ ｅ ｆ ｃ ｐ ｎ ｖ ｈ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｏ ｔ ｒａ ｓ ｉ ｏ ｉ ｏ ｏ ｉａ ｆ ｅ ｔ ｕ ｏ ｏ ｇ ｎ ｓ ．Ｔｈ ｏ ｓ ｉ ｎ ｏ ｅ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓ ｈ ｖ ｈ ｗｎ ｔ ｅ ｔ ｘ ｃ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓｏ ａ ｏ Ｓ Ｏｚｕ ｏ ｃ ａ ｉｍ ｒ ａ ｉｍ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｆ ｒ ｉ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ａ ｅ ｓ ｏ ｈ ｏ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆ ｎ ｎ ・ ｉ ｐ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｃ ｍａ ｎ ｙ ｉ ｃ ｕ ｅ ｏ ｉ ａ ｉ ｅ ｄ ｍａ ｅ ａ ｄ ｉ ｆａ ｉ ｌ ｎ ｌ ｄ ｘ ｄ ｔ ａ ｇ ｎ ｎ ｌ ｍｍａ ｉ ｎ， ｔ ｅ ｉ ａ ｔ ｏ ｅ ｌ ａ ｏ ｔ ｓｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｌ ｃ ｃ ｅ ｍｅ ｒ ｎ ｖ ｔ ｏ ｈ ｍｐ ｃ ｎ ｃ ｌ ｐ ｐ ｏ ｉ ｎ ｈ ｅ ｌ ｙ ｌ ， ｍｂ ａ ｅ ｔｘｃｔ ｎ ｏ ｉｉｙ ａ ｄ ＤＮＡ ａ ｇ ，ｅ ｃ ｄ ｍａ ｅ ｔ ．Ｔｈ ｓ ｐ ｐ ｒｗｉ ｋ ｅ ｉｉ ｎ ｃ ｎ ｅ ｎ ｎ ｈ ｓ ｓ ｅ ｔ ． ｉ ａ ｅ ｌ ｍａ ｅ ａ ｒ ｖ ｓｏ ｏ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ａ ｐ ｃ ｓ ｌ