标志”src=

毒理学杂志》
PDF
毒理学杂志》/2019年/文章

研究文章|开放获取

体积 2019年 |文章的ID 5767012 | https://doi.org/10.1155/2019/5767012

泽维尔Valentini, Pascaline Rugira, Annica夫人,凡妮莎Tagliatti,拉斐尔Conotte,苏菲劳伦,让-玛丽•Colet,丹尼斯Nonclercq, ”TiO引起的肝和肾毒性2纳米粒子在老鼠身上:一个形态和Metabonomic研究”,毒理学杂志》, 卷。2019年, 文章的ID5767012, 19 页面, 2019年。 https://doi.org/10.1155/2019/5767012

TiO引起的肝和肾毒性2纳米粒子在老鼠身上:一个形态和Metabonomic研究

泽维尔Valentini,1 Pascaline Rugira,1 Annica夫人,1 凡妮莎Tagliatti,2 拉斐尔Conotte,2 苏菲劳伦,3,4 让-玛丽•Colet,2 和 丹尼斯Nonclercq1

1组织学实验室,蒙斯大学健康科学和技术研究所的医学和制药、23 du帕洛阿尔托研究中心,7000隆起,比利时

2人类生物学和毒理学实验室,蒙斯大学健康科学和技术研究所的医学和制药、23 du帕洛阿尔托研究中心,7000隆起,比利时

3实验室通用、有机化学和生物医学核磁共振分子成像实验室,蒙斯大学健康科学与技术研究所和生物科学学院医学和制药、23 du帕洛阿尔托研究中心,7000隆起,比利时

4显微镜和分子成像中心(CMMI), 6041 Gosselies,比利时

客座编辑:Nikhat j . Siddiqi
收到了 2018年9月17日
修改后的 2018年11月13日
接受 2019年1月21日
发表 2019年3月3日

文摘

二氧化钛(TiO2)纳米颗粒(NPs)产生丰富和经常用作白色颜料制造油漆、食物、纸,和牙膏。尽管大范围的使用,缺乏信息NPs在动物和人类健康的影响。在目前的研究中,老鼠被暴露于TiO的不同剂量2纳米颗粒和牺牲,分别4天,1个月,2个月后治疗。TiO的剂量2组织是由icp - aes和显示TiO的重要积累2在肝脏。纳米颗粒诱导的肝脏和肾脏的形态和生理改变。在肝脏中,这些变化主要影响小叶中央静脉周围的肝细胞定位。这些细胞氧化应激的网站就是采用免疫检测4-hydroxynonenal (4-HNE)。枯氏细胞也是一个重要的氧化应激后大TiO的内化2纳米粒子。酶标记的肝脏和肾脏功能(如AST和尿酸)也打乱了只有在动物暴露于最高剂量。metabonomic方法允许我们在尿液中发现修改已经检测到4天后在动物的最低剂量治疗。这个metabonomic模式证明了一个氧化应激以及肾和肝的改变。

1。介绍

目前,纳米技术的使用,包括纳米粒子,大大增加了在不同领域如医学、化妆品、能源、化工、和纺织工业(1]。从1到100 nm纳米材料大小不同2]。二氧化钛纳米颗粒(TiO2NPs)大多是用于制造塑料等大型面板的应用,作为辅助药物药物成分;他们也广泛应用在造纸工业漂白剂,生产油漆、化妆品,防晒霜,和牙膏3]。近十年以来,TiO的近600万吨2是全球生产色素(4)和nano-TiO的百分比2接近生产总数的5% (5]。相同的报告表明,到2023年,TiO 50%2可能在nanoform生产。在面板的应用程序,这些纳米颗粒大量用作食品添加剂(6]。尽管广泛的应用和日常接触这些粒子,缺乏信息对动物和人类健康和对环境的影响。人体可以通过不同的路线暴露于这些NPs接触如吸入,摄入,皮肤渗透,和注射7]。

现在,是不可能否认NPs是对人体健康有害。例如,焊工或矿工死于疾病后暴露于纳米金属氧化物或硅(8]。Ferin et al。9)首先描述,纳米材料可能引发不良生理反应。这项研究强调了TiO的尺度依赖的毒性2NPs导致肺部急性炎症反应而微粒。在体外和在活的有机体内研究表明,nanoparticle-induced肺损伤和肺纤维化可能与活性氧(ROS)的生产(10]。包括超氧化物阴离子自由基(活性氧 ),羟基自由基(∙哦),过氧化氢(H2O2)。正常的细胞产生的活性氧不断事件,主要来源是有氧呼吸,但ROS产生这些事件通常是抵消了抗氧化分子(11]。几项研究已经表明,TiO2NPs可以诱导氧化应激通过活性氧的生成,减少谷胱甘肽(GSH)损耗,降低线粒体膜电位导致细胞死亡。氧化应激发生时,有一个细胞内的氧化剂和抗氧化剂之间的不平衡(12]。巨噬细胞的激活增加细胞中氧化生成过氧化物阴离子转化为羟基自由基(∙哦)。具有不成对电子的分子(s)是高度不稳定的。这项研究还表明,细胞执行吞噬作用的外源性物质可以产生活性氧。ROS的产生和氧化应激的产生非常有害的细胞减少导致的代谢和炎症介质的产生增加。这可能与疾病如哮喘,心血管疾病,甚至肿瘤形成(13]。

NPs大表面积的增加他们的能力产生过氧化氢和羟基自由基等活性氧。ROS生产导致细胞毒性和基因毒性。活性氧的积累引发氧化损伤大分子包括脂质,蛋白质和DNA过氧化反应。如果氧化应激发生在一个细胞,它可以导致信号转导和基因表达改变新陈代谢和有丝分裂原通路(14]。梁等。15)表明,TiO之后2NP曝光,血浆超氧化物歧化酶(SOD)活性和肾脏中的谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活动显著减少,丙二醛(MDA)水平的肝脏和肾脏都显著增加。Pelclova et al。16]证明了存在不同标记的脂质过氧化反应,如丙二醛(MDA), 4-hydroxyhexenal(7)和4-hydroxynonenal (HNE)呼出的气息凝结和尿液的工人暴露于空气污染物包括TiO2NPs。

氧化应激诱导许多有毒物质导致中断的几个主要代谢途径在靶器官如肝脏或肾脏(17]。这些代谢障碍引起尿代谢物的变化。metabonomic指纹越来越作为一种手段,早期发现毒性即使毒性药物管理以非常低的剂量(18]。然而,metabonomic方法很少用于研究TiO的细胞代谢障碍引起的2纳米粒子。只有一个在体外研究小鼠成纤维细胞进行微扰的氨基酸合成途径(19]。另一项研究中执行秀丽隐杆线虫演示了一个修改metabonomic签名TiO引起的2NPs (20.]。目前,没有在活的有机体内研究已经进行尿metabonomic接触TiO相关变化2纳米粒子在哺乳动物或人类。另一方面,细胞的位置最容易氧化应激在靶器官如肾脏和肝脏也在很大程度上仍未知以及TiO的病理学损伤2纳米粒子。

在目前的研究中,其目的是确定TiO的毒性2NPs在老鼠暴露在不同剂量和安乐死后不同时间间隔。本文给出的结果指出,早期破坏动物的尿液metabonomic签名的暴露在最低剂量时显示没有迹象表明形态学和超微结构的改变。另一方面,在高剂量治疗的老鼠,我们的结果显示免疫细胞化学氧化剂压力之间的关系证明了这一点的干扰线粒体代谢组学活动证明了。这些数据通过多学科方法(ICP、免疫组织化学、TEM和metabonomic)给我们的工作更好地理解一个创意氧化应激之间的关系,代谢改变,TiO引起的组织学病变2NPs曝光。

2。材料和方法

2.1。纳米粒子特性

TiO2纳米颗粒(ca N°1317.70.0):买来Sigma-Aldrich®,英国。指定的供应商,TiO2NPs在这项研究中的应用是氧化钛(IV),锐钛矿的纯度为99.7%,基于痕量金属分析。悬浮液都准备在无菌磷酸盐缓冲盐水(PBS)。为了减少纳米颗粒聚集规模,NPs在探针用超声发生器(UP200S, dr.Hielscher超声波技术(GmbH) 50/60Hz;230 v) 3运行30分钟详细在以前的出版物(21,22]。TiO的形状和总体的平均尺寸2NPs被透射电子显微镜评估使用蔡司®狮子座906 e电子显微镜在80千伏。聚合物的平均尺寸是20日评估随机选出的TEM照片覆盖超过100的总量。形态学分析的使用软件的图片是由蔡司®KS400。粒径分布的测量也由动态光散射(DLS)方法。DLS,泽塔潜在的纳米粒子悬浮在水介质上进行Zetasizer Nano z(莫尔文仪器®、英国)使用氦氖激光(633海里)。电动电势是决定直接在生理盐水(氯化钠0.01毫米)和pH值调整通过添加HNO 0.1 - -0.001毫米3或氢氧化钠溶液。

2.2。动物和治疗

所有实验进行2个月大的雄性Wistar鼠体重200 - 250 g (22,23]最初来自查尔斯河(比利时)。动物治疗根据指定的准则比利时贸易和农业和控制UMons-ethical委员会(协议LA1500021)。当他们到达目的地的时候,老鼠被转移到一个动物设施,提交定期12:12h光/暗周期。食物和水都是随意提供的。接待后,老鼠分布在12个动物实验5组(n = 5)。TiO的不同剂量2被管理实验动物腹腔内注射的细节在一项研究22]。四种不同剂量的TiO2纳米粒子分别测试,0.5;1;4;和16克/公斤体重,对于每一个剂量,3种不同的时间间隔后的动物安乐死,分别4天,1个月,2个月后的治疗。三个对照组(n = 5)收到了盐水注入和牺牲,分别在4天之后,1月,2个月后,同样的时间表。所有动物都是安乐死的腹腔内注射戊巴比妥钠(戊巴比妥,60毫克/毫升)。完整的心脏的逮捕之前,静脉静脉血液收集(22,23]。30分钟的凝固后,血液离心收获血清15分钟3000 g。

安乐死之后,肾脏和肝脏很快被固定在Bouin酒精浸2天。固定组织集团在分级脱水乙醇和丁醇和嵌入Paraplast +®石蜡根据标准程序。石蜡的5μ米厚度被削减Microm®HM 360切片机,安装在silane-coated玻璃幻灯片。肾脏组织病理学检查进行染色后定期acid-Schiff (PAS), hemalun, luxol蓝色(24]。肝片沾着马森的三色的。

2.3。透射电子显微镜法

超微结构特征的细胞学过程详细后改变了以前的出版物(25,26]。简而言之,肝脏或肾脏组织块(max。1毫米3)安乐死后立即解剖,并在室温下保存2 h在固定剂(2%戊二醛和甲次砷酸盐缓冲0.08 M;pH值:7.4),此后后缀OsO在1%4在相同的缓冲区。在分级乙醇脱水,之后,终于嵌入块Spurr树脂(性欲低粘度嵌入设备;Sigma-Aldrich®)。Semithin部分(1μ米厚的)用玻璃刀被削减LKB三世超微切片机,与甲苯胺蓝染色。TEM,超薄部分削减在徕卡®Ultracut开普敦大学超微切片机配有钻石刀。超薄部分与铀酰乙酸酯和柠檬酸铅染色检查在蔡司®狮子座906 e电子显微镜在80千伏。

2.4。免疫组织化学

免疫组织化学方法遵循一个协议详细的在以前的出版物(22,27]。之前,疣状脱蜡部分患者,在蒸馏水冲洗。特定抗原存在于组织揭露了微波预处理在0.01 m柠檬酸缓冲(pH值:6.2)2 x 5分钟在900 w。冲洗后,内源性过氧化物酶活动是由一个5分钟接触淬火0.5% H2O2。申请前的主要抗体,使用部分在PBS (0.04 Na冲洗2HPO40.01米,KH2阿宝47.4和0.12 M氯化钠,pH值)和孵化0.5%酪蛋白溶液以集团非特异性的抗原。一夜之间,组织部分被孵化在4°C主要抗体(多克隆(兔子)anti-4-Hydroxynonenal (Abcam,剑桥,英国)]在1:75在PBS稀释。在PBS冲洗后,片治疗anti-rabbit /过氧化物酶溶性复杂(ImmPress™试剂盒;向量,伯林盖姆,CA)在室温下为30分钟。绑定过氧化物酶活动被沉淀3可视化,3 '在PBS -diaminobenzidine 0.02%含有0.01% H2O2。快速制备复染色hemalum和luxol蓝色、脱水和安装一个永久的媒介。immunolabeling的特异性的基础上确定几个标准。在每种情况下负控制在参考省略第一或第二抗体或替换的多发地血清主要抗体。没有染色观察这些部分在这种情况下。这个过程是按照采用免疫程序和消极控制详细在之前的出版物(22]。

2.5。的形态学分析

表面被细胞的百分比显示免疫组织化学的氧化应激是评估肝部分使用一个anti-4 hydroxynonenal (4-HNE)抗体。对于每一个肝脏滑动,所占据的区域(4-HNE)阳性细胞被400 x放大的形态学分析量化。形态测量学和色彩分析过程利用软件设计(KS 400成像系统,卡尔蔡司视觉GmbH是一家,慕尼黑,德国)(22]。计算机辅助图像测量系统能够分析采用免疫染色的基础上不同的色彩和对比。对于每一个肝脏的组织切片,随机挑选5微观领域代表总扫描面积1.8毫米2。结果表示为平均比例的免疫反应性的区域±SD和表中给出的值2。

2.6。电感耦合等离子体原子发射光谱(icp - aes)

所有肾脏和肝脏样品(分别为500和600毫克)分析之前储存在-80°C。消化组织,每个样本加入2毫升H的混合物2所以496%,2毫升HNO365%,200毫克NH4Cl和放置在尼龙微波炉容器。消化程序250 w的5分钟5分钟在400 w,在650 w 5分钟,5分钟在250 w。完全冷却后,解决方案被转移的马特拉毕业10毫升。添加蒸馏水是为了达到10毫升。每个解决方案是稀释5倍,放置在冰箱里,直到他们与icp - aes分析5°C。分析方法的校准使用钛执行标准ICP的1000 ppm (1000 mg / l)(美国丙烯酰胺分析)。6标准的0.05,0.1,0.5,1、5和50 ppm被光谱仪分析(icp - aes Jobin Yvon,司法院38 +,HORIBA Jobin Yvon) (28]。后获得的校准曲线,光谱仪校准之前样品的分析。检查数据的重现性,3措施实现先后在同一样本。

2.7。血液分析

分析血清样本进行临床手术使用试剂条设备如Kidney-2 (Arkray NL)测试肌酐、白蛋白、总蛋白、尿酸、血尿素氮、和STAT-1 (Arkray NL)测试乳酸脱氢酶、血尿素氮,总胆红素,丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸转氨酶(AST)、肌酸酐磷酸激酶强调一些肝脏和肾脏损伤的标志。每个系列前化验分析器校准,校准曲线建立了从公司提供的标准(Arkray问)。试剂条由多层测试区域包含试剂,反应所需的酶。反应产物的颜色强度是由反射分光光度法测量使用SPOTCHEM分析器(MENARINI SPOTCHEM™EZ sp - 4430)作为以前的出版物(详细29日]。

2.8。Metabonomic分析

(一)尿液收集和1H NMR分析。24小时之前安乐死老鼠被安置在代谢笼收集尿液样本冷冻管包含1毫升的叠氮化钠1%。

500年μ与250年l的尿液样本混合μl(磷酸盐缓冲剂(0.2 Na2HPO4/ 0.04米不2阿宝4混合H, pH值7.4)准备2O / D (80%)2O (20%) pH值变化降到最低。然后样品在13000 g离心10分钟。650μl的上层清液转移到埃普多夫管,50μl(3 -(三甲基硅烷基)propionic-2 14毫米,2,3,3-d4酸(TSP)解决方案准备100%氧化氘是补充道。

700年μl(样本成5毫米NMR管和转让1核磁共振光谱被记录使用力量核磁共振光谱仪500 MHz (11.8 T)。

一维频谱使用收购NOESYPRESAT脉冲序列(64扫描)。自由感应衰减(FID)傅里叶转换和谱线增宽0.3赫兹的应用。光谱的自动相位和基线修正使用MestReNova 5.2.0软件(Mestrelab研究,圣地亚哥德孔波斯特拉,西班牙)。光谱校准反对d4-TSP任意放置在0.00 ppm的参考。

(b)多变量分析。多变量分析,光谱范围0.08 - 10.0 ppm分为条件相同的宽度(0.04 ppm),曲线下的面积每个248光谱条件的集成和转换为ASCII格式。输出ASCII数据下一个出口到Microsoft Excel (Microsoft Office®)。相对应的区域残余水和尿素共振(4,50 - 5,00;5,分别50到6日00)被排除在分析抑制残余水信号,去除尿素经历恼人的昼夜变化的信号。每个集成次区域当时规范化总光谱区域。由此产生的数据集被出口到SIMCA + 12.0软件(Umetrics AB、瑞典)多元数据分析。主成分分析(PCA)提供两种类型的图形简化复杂的数据集的概述。在“阴谋”,每个点对应一个观察,意义的核磁共振光谱样本。这个简化的二维视图的数据集允许快速识别潜在的收集或分离群体。 The second plot is called a “loadings plot” and highlights what variables (metabolites) are responsible for the discriminations between groups (each point corresponds to the mean chemical shift of a particular spectral subregion of 0.04 ppm width and consequently to the corresponding urine metabolites). These variables are finally annotated from a database to identify the corresponding metabolites. After mean-centering of the data without scaling, multivariate analysis was conducted. Principal component analysis (PCA) and partial least square discriminant analysis (PLS-DA) were carried out to discriminate the metabolic patterns between treated rats and controls as detailed in a previous publication [29日]。

2.9。统计分析

血液参数进行分析,统计治疗大鼠之间的比较数据与控制是由unipaired双尾学生t (p≤0.05)显著性水平是固定的。比较两组以上的(对于ICP-AEC值)是通过方差分析(方差分析)其次是Dunnett事后测试。意义的概率是任意设定在0.05 ( p≤0.05)或0.01 ( p≤0.01)。

3所示。结果

3.1。NPs的表征

平均总TiO的大小2NPs分析电子显微镜和动态光散射(DLS)和数据总结表1。TiO2纳米颗粒显示球面形状和显示低水平的聚集(图1(一))。NPs总量由DLS的平均尺寸是52±15 nm(图1 (b))和平均尺寸morphometrical TEM照片的分析得到的是34±9 nm(表1)。TiO的电动电势2纳米粒子是- 20 mV (pH = 7)。x射线光电子能谱(XPS)测量证实,只有氧化钛(TiO2),没有金属钛的痕迹。
NPs 骨料的平均大小(nm)由TEM决定 意思是水动力直径(nm)由DLS决定 Z潜在的pH值(mV): 7
TiO2 34±9 52±15 -20.1±0.5
物理特性的TiO2-NPs TEM和DLS方法。值表示平均值±标准偏差(SD)为每一个参数。
表1
%的表面被4-HNE阳性细胞在肝实质4天 %的表面被4-HNE阳性细胞在肝实质后1个月 %的表面被4-HNE阳性细胞在2个月后肝实质
控制 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
TiO20.5克/公斤体重 - - - - - - - - - - - - - - - - - -
TiO21克/公斤体重 0.07±0.03 0.05±0.04 0.12±0.03
TiO24克/公斤体重 0.83±0.34 0.78±0.28 1.02±0.45
TiO216克/公斤体重 3.83±1.04 4.25±1.53 4.17±1.67
% 4-hydroxynonenal所占据的区域(4-HNE)在肝实质进行了评估的形态学分析。值表示的意思是百分比±标准差(SD)。
表2
(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
图1
(一)表征TiO的(大小和形状)2NPs总量由透射电子显微镜(TEM)。聚合计算的平均大小随机挑选20日执行的形态学分析微观领域(n≥100总量)。的意思是用这种方法评估纳米尺寸34±9 nm。(b) DLS分析表明,纳米粒子的模式和分散模式是52±15海里。
3.2。TiO的剂量2内部组织

钛浓度肾(500毫克)和肝提取物(600毫克)组织控制和治疗动物通过icp - aes测定。原始数据(毫克/升)的转换μg (Ti / g的组织考虑组织的质量和稀释采样。Ti的分布在肾脏和肝脏后4天,1个月,2个月的接触是如图2。钛更有效地积累在肝脏肾脏与一个因素在每一个时间间隔10疲软的剂量(1克/公斤体重),中间一个因素100剂量(4克/公斤体重),和一个因素1000高剂量(16克/公斤体重)。肾脏的积累是只在4和16克/公斤体重明显比控制。Ti的浓度在肝脏可比与1和2个月后4天表明钛不是有效地消除。在肾脏,显著增加钛积累发生在4天,1月动物暴露在最高剂量。这个英明更可能持续肾循环TiO的捕捉2NPs在第一个星期后管理。然而,两个月后,肾功能水平的钛相比显著降低动物安乐死后1个月露出一进步肾消除有毒化合物。


图2
水平的钛(μg / g的组织)来衡量电感耦合等离子体原子发射光谱(icp - aes)在肾和肝组织的控制和治疗动物,牺牲后4天,1个月,2个月。值给出了semilogarithm图。值记录在每组的均值图下表中指定。每个测量进行了一式三份。数据均值±SE (n = 5)。显著不同于控制( p≤0.05; p≤0.001)。显著差异1个月和4天(p≤0.05号)和2个月和1个月(◊p≤0.05)。
3.3。组织病理学损伤

在肝脏组织病理学改变已经在治疗动物(低倍镜下可见的数字3 (b)和3 (d))相比,控制(数据3(一个)和3 (c))。腹腔内注射后,TiO2NPs通过血液循环到达肝脏。NPs聚集在枯氏细胞内化,可能吞噬溶酶体,局部肝血窦以及外围的门户系统(数字3 (f)和3 (h))。这些总量出现球面折射的夹杂物(数字3 (f)和3 (h))。一些肝细胞中含有NPs在密集的细胞质内含物(图3 (g))。观察超微结构水平证实存在的密集NPs聚集在肝细胞的溶酶体舱(数字4(一),4 (b),4 (c)),而且TiO的焦点存在小集群2纳米颗粒在细胞质中(图4 (c))。在高剂量(4,16 g /公斤体重),有增厚的连接胶囊周围的肝脏。这肥大是由于巨噬细胞的增殖在邻近肝实质的胶囊。小叶中心的周围区域,显示肝细胞水肿的变性细胞质hypervacuolization(图的特征3 (f))。信用证欺诈,更严重的肝实质病变观察肝细胞坏死等位于中心区域的肝小叶和血窦内水肿的形成。众多picnotic细胞核和细胞碎片以及淋巴细胞浸润是注意到在这些受损的肝实质(图领域3 (e))。上述不同的组织学和超微结构改变动物暴露在最高剂量(4和16克/公斤体重)最早出现在肝脏治疗后4天。水平的改变长期保持在1和2个月后动物牺牲。此外,在这些长期牺牲动物,包膜下,观察门静脉周的纤维化的发展。

(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
(c)”name=
(c)
(d)”name=
(d)
(e)”name=
(e)
(f)”name=
(f)
(g)”name=
(g)
(h)”name=
(h)
图3
形态控制老鼠的肝脏(a、c)或动物暴露于TiO2纳米颗粒(16 g / kg)和牺牲后4天(b, d - h)。(f)石蜡切片沾着马森的三色的;(g h) semifine部分与甲苯胺蓝染色。低倍镜下,暴露于TiO的动物肝实质2(b)提出了组织病理学改变与控制组织(a)。这些形态学改变是主要位于小叶中央静脉周围(简历)。在这个领域,大量液泡(箭头)是可见的在对待动物的肝细胞(d),但不是控制(c),有针对性,二氧化钛纳米颗粒诱导坏死的肝细胞板(e)。这些坏死区域的特点是肝实质细胞溶解和存在大量致密的原子核(箭头)(e),高倍镜下TiO2总量(箭头)枯氏细胞内可见位于正弦曲线(f、h)。里面的二氧化钛纳米颗粒被内化和聚合吞噬溶酶体和出现球面折射的夹杂物(箭头所指)。许多明显液泡(箭头)(f)和一些球面折射的夹杂物(箭头)(g)也存在于肝细胞治疗的动物。(PT:门静脉分支)。
(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
(c)”name=
(c)
(d)”name=
(d)
(e)”name=
(e)
(f)”name=
(f)
图4
肝细胞的超微结构(a, b, c)和肾近端小管细胞(d, e, f)的动物暴露在每公斤体重1克(d, e)或16 g / Kg BW (a - c、f)和牺牲结束后4天的治疗。低倍镜下(a),肝细胞显示大量溶酶体与异构的内容。高倍镜下观察(b, c)致密纳米颗粒聚集在溶酶体(箭头)和一些较小的孤立的总量是确定自由在细胞质(箭头)。在肾脏的动物暴露在低剂量(d, e), NPs TiO的聚合物2近端小管细胞内部是非常罕见的。以下一些孤立的骨料被确定在胞浆刷状缘(箭头)或在溶酶体舱(箭头所指)。在高剂量(f),纳米粒子聚集更频繁和增加大小。聚合物主要是局部溶酶体(箭头)的大液泡内吞作用(白色箭头)。

相比之下,肝脏、肾脏弱影响治疗。即使在高剂量,没有观察到严重的组织学改变肾皮质(图5 (b)外髓质(图)或5 (f))治疗动物的动物相比,(数字5(一个)和5 (e))。在低剂量没有变化形态除了刷状缘的焦点消失在近端小管细胞和一些孤立的小NPs骨料免费在细胞质(图4 (d))或在溶酶体舱(图4 (e))。动物治疗高剂量显示一些焦管状损害,主要影响大脑皮层区域和一定程度上的髓质区。在急性期(4天),骨料的NPs观察水肿的皮质小管(图之间的区域5 (c))。存款PAS-positive材料在收集管的内腔可见表明glycoproteinuria(图5 (b))。细胞碎片也凌乱的腔远端和收集小管(图5 (d))。长短期的近端小管似乎是受影响最严重。在电子显微镜中,致密纳米颗粒的聚集经常被观察到液泡旁边刷状缘也在溶酶体舱(图4 (f))。亚致死的改变如PAS-positive胞浆内包涵体(图5 (d))和单个细胞坏死,出现核固缩的近端小管上皮细胞内,是经常发生的。这些不同引起的肾损伤的最高剂量的纳米颗粒是可见的在动物安乐死在短期内(治疗结束后4天)。组织学改变的程度减少动物牺牲后1个月,更重要的是2个月后的治疗。从长远来看,只有非常焦点改变如刷状缘脱落或一些孤立的凋亡细胞仍可见肾近端小管的皮层。

(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
(c)”name=
(c)
(d)”name=
(d)
(e)”name=
(e)
(f)”name=
(f)
(g)”name=
(g)
(h)”name=
(h)
图5
肾脏的形态控制老鼠(a, e)或动物暴露于TiO2纳米颗粒(16 g / kg)和牺牲后4天(罪犯,f-h)。(模拟)石蜡切片沾,hemalun, Luxol快速蓝色;(e-f)的免疫细胞化学检测4-hydroxynonenal (4-HNE)。与控制(a),肾皮质TiO的2暴露动物(b)通常呈现低水平的组织病理学改变。这些焦点改变特点是凋亡细胞核(箭头)在近曲小管(PT)和收集管道(CD)和PAS-positive材料存在的一些收集管的内腔(箭头)。有丝分裂(大箭头)经常观察到的图像在近端小管。坏死的小管(NT)的特点是肾小管上皮细胞的脱屑和大型TiO的存在2聚集在流明异常(c)。外条纹外髓质(OSOM) (d)也不影响治疗。近端小管海峡(S3段)有一个正常的形态。只有收集管道(CD)呈现一些PAS-positive细胞质内含物(箭头)和异常坏死细胞腔(箭头所指)。4-HNE免疫反应性控制(e)和不存在是只有几个数字中发现的小管(箭头)在治疗动物(f)。高倍镜下这些积极的小管(g, h)被确定为收集管道(箭头)和远端小管(箭头所指)。偷:肾小球;DT:远端小管。
3.4。Immunodetection 4-Hydroxynonenal(氧化应激的标记)

氧化应激的评估是由免疫组织化学使用anti-4 hydroxynonenal抗体(4-HNE)。没有免疫反应性控制动物的肝小叶中心的区域(图6(一)比周围的门户空间(图)6 (e))。没有氧化应激的迹象证明了免疫组织化学检测4-HNE在动物的肝脏暴露剂量的0.5克/公斤体重,只有极少数阳性细胞的数量,确认为枯氏细胞,是存在于老鼠的肝脏暴露在BW(表1克/公斤2)。相比之下,观察脂质过氧化在老鼠暴露在两个最高剂量的TiO2 NPs(4和16克/公斤体重)和影响,分别1到3%的肝实质(表2)。这些%沿着时间保持稳定。在16 g / kg治疗大鼠氧化应激影响肝内肝细胞呈现异构分布(数字6 (b)和6 (f))。事实上,免疫染色是限于中央静脉周围肝细胞局部(数字6 (c)和6 (d))。枯氏细胞在购物中心的空间周围胆管(数字6 (g)和6 (h))也显示强烈的免疫反应性。在肾脏,外条纹外髓质(OSOM)是受影响最严重的地区。积极4-HNE细胞主要定位在远端和收集小管(数字5 (f),5 (g),5 (h))。

(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
(c)”name=
(c)
(d)”name=
(d)
(e)”name=
(e)
(f)”name=
(f)
(g)”name=
(g)
(h)”name=
(h)
图6
免疫细胞化学检测的4-hydroxynonenal (4-HNE)在肝脏的控制(a, e)和大鼠暴露toTiO2纳米颗粒(16 g / kg)和牺牲后4天(罪犯;f-h)。氧化应激诱导的4-HNE生产一些治疗大鼠肝细胞(b)与控制(a)。在对待动物(c, d),肝细胞表现出氧化应激(箭头)是完全位于小叶中央静脉周围(简历)。没有检测到免疫反应性在门户三合会(PT)的控制老鼠(e)相反对待动物显示出一些深染色细胞(箭头)在这一领域(f),高倍镜下(g, h)这些4-NHE阳性细胞(箭头)枯氏细胞主要是局部出现在商场周围的空间胆管(B)。PV:门静脉分支;答:肝动脉的分支。
3.5。肾和肝酶的用量

在劝劝参数中,只有天冬氨酸转氨酶(AST)和尿酸显著区别对待动物和控制无论剂量或曝光时间(表3)。4天,2个月,AST动物接受高剂量(4,16 g /公斤体重)显著增加。在4天的尿酸水平显著增加剂量最高的。相比之下,动物牺牲后2个月显示显著增加尿酸的浓度每公斤体重1克/公斤,16 g。
控制 0.5克/公斤
二氧化钛		 1克/公斤
二氧化钛		 4 g /公斤
二氧化钛		 16 g /公斤
二氧化钛
4天 肝的功能 总胆红素(mg / dl) 0.2±0.01 0.22±0.04 0.2±0.01 0.22±0.04 0.32±0.1
白蛋白(g / dl) 3.38±0.3 3.34±0.15 3.16±0.31 3.04±0.33 2.92±0.31
AST (IU / L) 62.6±12.4 63±12.8 84.4±21.7 101.2±26.3 120.2±20.1
ALT (IU / L) 15.6±6 10±0.1 15.6±10.3 10±0.1 11±2.24
肾功能 总蛋白(g / dl) 5.32±0.28 5.06±0.015 5.16±0.15 4.52±0.33 4.72±0.28
包子(mg / dl) 13±4.1 20.4±4.9 8.8±1.8 9.8±3.35 22.8±11.5
尿酸(mg / dl) 1.1±0.17 1.04±0.05 1.18±0.13 1.14±0.17 1.4±0.16
肌酐(mg / dl) 0.32±0.04 0.3±0.01 0.3±0.01 0.32±0.04 0.38±0.08
1个月 肝的功能 总胆红素(mg / dl) 0.22±0.04 0.22±0.04 0.22±0.04 0.22±0.05 0.2±0.01
白蛋白(g / dl) 3.56±0.34 0.06±0.01 4.08±0.45 3.75±0.6 3.4±0.7
AST (IU / L) 68±20.6 64.5±13.1 62.6±26.3 58.75±15.8 97±35.8
ALT (IU / L) 14±3.8 13.5±0.3 13.4±3.2 12±4 19±7.8
肾功能 总蛋白(g / dl) 5.84±0.7 4.36±0.21 6.3±0.63 5.75±0.8 5.43±0.9
包子(mg / dl) 20.2±4.1 20.5±3.8 15.8±1.9 18±2.6 19.66±3.05
尿酸(mg / dl) 1.34±0.19 1.33±0.08 1.02±0.04 1.1±0.14 1.26±0.12
肌酐(mg / dl) 0.46±0.1 0.43±0.11 0.42±0.13 0.4±0.2 0.5±0.1
2个月 肝的功能 总胆红素(mg / dl) 0.2±0.01 0.2±0.01 0.2±0.01 0.23±0.01 0.2±0.01
白蛋白(g / dl) 3.36±0.08 3.3±0 3.26±0.15 3.42±0.1 3.39±0.1
AST (IU / L) 46.66±9.01 64±8.8 65.4±14.1 88.6±19.3 81.75±15.6
ALT (IU / L) 17±2 12.4±1.9 18.8±7 16.2±5.7 15±2.1
肾功能 总蛋白(g / dl) 6.03±0.31 5.6±0.04 5.7±0.2 5.35±0.08 5.6±0.1
包子(mg / dl) 20±3.33 22.8±2.24 21.8±0.64 16.5±1.65 19.5±2.3
尿酸(mg / dl) 1.06±0.08 1.18±0.1 1.5±0.2 1.23±0.1 1.67±0.14
肌酐(mg / dl) 0.43±0.08 0.5±0 0.46±0.07 0.48±0.08 0.55±0.07
汇总表的平均肾和肝酶水平(如均值±SD) TiO根据不同的曝光时间2NPs。显著不同于控制( p≤0.05)。
表3
3.6。Metabonomic分析

后腹腔内TiO的政府2NPs, 1 h - nmr光谱的分析尿液收集24小时之前牺牲在第四天显示一些代谢物水平的变化。最重要的变化出现在高剂量的TiO2NPs(图7)。偏最小二乘判别分析(PLS-DA)被用来分析尿液的metabonomic概要文件。分数(图7(一))强调了一个清晰的分离控制样本收集的动物收到4或16克/公斤体重。多变量分析,主成分分析(PCA)显示,三组分别聚集,以84.8%的总方差中三组由前两个主成分(pc)、主成分1 (PC1)和PC2解释方差的70.4%和14.4%,分别为(图7)。这种分离是统计学意义(p < 0.05)。尿液成分的变化被确定使用载荷图(图7 (b))显示肌酸增加,肌酐,尿囊素,氨基乙磺酸,hippurate,和三甲胺N-oxide (TMAO)和柠檬酸,减少α酮戊二酸、transaconinate乙酸和琥珀酸。总结数据的尿液代谢物水平的变化控制和治疗动物暴露在表4。动物暴露于高剂量相比,0.5克/公斤,在第四天牺牲了metabonomic形象截然不同,增加了α酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酸transaconinate,醋酸和减少尿囊素和牛磺酸。这metabonomic签名没有中伤肝或肾功能损害,因为它是高剂量的情况。然而,不同尿代谢物的波动已经出现在低剂量建议一个早熟的适应的细胞代谢TiO引起的氧化应激反应2NPs。metabonomic签名的时间进程研究动物暴露于0.5克/公斤之间也进行4天,2个月,呈现在图8。多变量分析,主成分分析(PCA)透露,四组分别聚集,以63%的总方差中四组由前两个主成分(pc)、主成分1 (PC1)和PC2解释方差的46.1%和16.9%,分别为(图8)。的1 h - nmr光谱分析尿液的动物治疗低剂量(0.5克/公斤体重)显示大尿代谢物的变化时间(数字8(一个)和8 (b))。在图9动物的尿液样本,1 h - nmr光谱处理0.5克/公斤体重在不同时间的暴露显示下降α酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酸、牛磺酸、肌酐和甜菜碱。这种演变电源演员metabonomic签名的克雷布斯循环提出了一个渐进退化的充满活力的生产时间。
代谢物 化学位移 TiO20.5克/公斤
BW		 TiO24 g /公斤
BW		 TiO216 g /公斤
BW
尿囊素 5.38 ↘ ↗ ↗
肌酸酐 3.05 → ↗ ↗
肌酸 3.93,3.04 → ↗ ↗
氨基乙磺酸 3.44,3.40 ↘ ↗ ↗
TMAO 3.28 → ↗ ↗
Hippurate 7.84,7.64,7.56,3.96 → ↗ ↗
α酮戊二酸 3.44,3.00 ↗ ↘ ↘
柠檬酸 2.64,2.56 ↗ ↘ ↘
甜菜碱 3.27 ↘ → →
葫芦巴碱 9.1,8.8,8.1,4.4 ↗ → →
琥珀酸 2.43 ↗ ↘ ↘
Transaconitate 6.66 ↗ ↘ ↘
醋酸 1.95 ↗ ↘ ↘
总结尿液代谢物的变化引起腹腔内管理TiO2 NPs在治疗结束后的第四天。↗:增加与控制;↘:减少与控制;→:不改变。
表4
(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
图7
(一)来自PLS-DA分数阴谋1H NMR谱的尿液样本后第四天TiO的腹腔内管理2NPs在剂量的控制(黑),4 g / kg BW(紫色),16 g / kg BW(红色)。(b) PLS-DA载荷图对应于(a)双组分PCA模型进行解释的总方差84.8% (PC1 = 70.4%, PC2 = 14.4%)。PCA的阴谋,15个样本明显分为三个集群标记为组1(控制黑色),2 (TiO24 g / Kg BW紫色),3 (TiO2分别在红色)16克/公斤体重。情节的SIMCA-P +软件(版本12.0)。椭圆显示95%的置信区间。
(一)”name=
(一)
(b)”name=
(b)
图8
(一)来自PLS-DA分数阴谋1H NMR光谱尿样的剂量的0.5克/公斤体重根据不同的曝光时间:控制(黑),4天(红色),1个月(蓝色),2个月(绿色)。(b) PLS-DA载荷图对应于(a)双组分PCA模型进行解释的总方差63% (PC1 = 46.1%, PC2 = 16.9%)。PCA分数情节,20样品被清楚地分为四个集群标记为组1(控制黑色),2 (TiO24天为红色),3 (TiO21月蓝色)和4 (TiO22个月的绿色),分别。情节的SIMCA-P +软件(版本12.0)。椭圆显示95%的置信区间。

图9
1H NMR谱的尿液样本(2.45 - -4.1)在不同时期的接触(控制(a)、(b) 4天,(c) 1个月,和(d) 2个月)后TiO的管理2NPs在剂量的0.5克/公斤体重。

4所示。讨论

相关的毒性作用在人类的氧化钛纳米粒子主要是由不同的路线慢性暴露所造成的长期影响(吸入、摄入和经皮的通道从防晒霜或内部生产钛义肢)。人类TiO的接触2通过不同的消费者产品估计5毫克每人每天在西方国家(30.]。这平均消费可以增加10到100倍的一些组织风险吸入大量的这些粒子在他们的工作场所(纸张漂白、涂料制造、等等),或者涂上这些粒子消耗大量的产品。一旦纳入组织,TiO2纳米粒子并不是消除积累随着时间的推移,这可能导致非常高剂量的后几克几十年的曝光。很难重现这种慢性暴露在啮齿动物模型有一个短的寿命不超过两年。因此,大多数动物毒理研究这些纳米粒子在一个时间或使用不同的剂量相对有限的一段时间。

在目前的研究中,动物暴露于TiO2NPs在不同剂量(0,0、5、1、4和16克/公斤体重)交付在一个脉冲。动物安乐死后不同时间间隔(4天,1和2个月),以观察TiO的急性和慢性毒性效应2。在我们的研究中使用的剂量范围是按照其他毒理学和药代动力学研究22,31日- - - - - -34]。形态和生理损伤诱导由单个ip TiO的注入2NPs是很弱的剂量劣质或等于1克/公斤体重。事实上,在这些剂量我们通过免疫组织化学方法观察没有氧化压力的迹象,也没有重大修改的肾和肝的生理标记功能。为了观察形态损伤,我们选择了一个中间剂量(4克/公斤体重),高剂量(16克/公斤体重)。这两个低剂量(0.5和1克/公斤体重)使用,以检测早熟metabonomic变化。这个明智的方法允许我们检测代谢物的修改没有形态变化。

尽管口服时更相关的风险评估食品添加剂,药理参数ADME(吸收、分布、代谢和排泄)经常进行知识产权管理暴露的生化模式。所以我们选择了这条路线的政府经常用于TiO上执行类似的毒理学研究2NPs (22,31日,34,35]。事实上,这种给药途径可以精确控制时的剂量而复合管理每个操作系统很难估计恰恰是被肠道吸收。

肝脏是主要的分销网站由于其高血灌溉和NPs枯氏细胞的吞噬作用。其他主要的靶器官是脾脏、肾脏和肺(8,35,36]。TiO的数量2NPs在小鼠肝、脾、肺、肾达到较高水平后14天腹腔内管理(34]。口服后,王et al。37)也报道TiO的积累2NPs在肝脏、肾脏、脾和肺。如图所示在目前的研究中,浮肿的变性和参差不齐的坏死的肝细胞在肝脏中发现的动物暴露于高剂量的4和16克/公斤体重。这些病变主要集中在小叶中心的静脉。这些改变很明显与氧化应激在同一地区本地化的肝脏。这个地区是最低的含氧肝小叶的一部分。可能是中央静脉周围肝细胞出现的原因TiO引起的氧化压力特别敏感2。实际上,组织缺氧和氧化应激之间的正相关关系已经证明在其他器官38,39]。枯氏细胞也在很大程度上受到氧化应激的影响。这种现象的结果更有可能从这些细胞内化的高倾向纳米颗粒存在于肝血窦门户空间(33]。

在肾脏形态学改变的特点是蛋白质物质积累一些远端小管的内腔和收集管也是一种肾肾小球肿胀。氧化应激只是证明在某些远端小管和收集管道存在于肾髓质。这部分的肾元也比近端部分(小含氧40),因此可能更容易受到氧化应激诱导TiO2。

几项研究已经证明了生产TiO暴露后的氧化应激2NPs。梁等。15强调一个氧化应激和脂质过氧化作用在肝脏和肾脏。这是由于减少的超氧化物歧化酶(SOD)活性和还原性谷胱甘肽过氧化物酶的增加(氧化酶)和丙二醛(MDA)水平。小鼠口服TiO2NPs展出调节8-hydroxyl脱氧鸟苷(8-OHdG)水平和肝脏中DNA损伤(41]。此外,ROS生产增加,以及抑制氧化酶和SOD的活动。与此同时,甲烷二羧基的醛(MDA)含量升高的肝脏和肾脏可能导致细胞凋亡。最近的一项研究表明,老鼠的肝脏和肾脏的ROS水平为Nrf2淘汰赛(- / -)增加42]。Nrf2主监管机构对多种抗氧化基因的表达。Nrf2的丧失导致DNA损伤增加,从而增加患癌症的风险。为了应对DNA损伤,细胞启动DNA修复机制或触发细胞周期阻滞和细胞凋亡。

Pelclova et al。16)表明,一些生物标记与氧化应激相关的调节在呼出的气息从工人暴露于TiO冷凝收集2NPs。这表明TiO2NPs在人类可以诱导氧化应激。

在活的有机体内研究证实存在氧化应激的主要器官如脑、肝、肺、肾、脾后TiO的政府2NPs通过几个路线(胃内的、吸入和腹腔内管理)(2]。这证实了许多在体外研究。NPs可以内化,在体外和在活的有机体内通过内吞作用,吞噬作用和微胞饮现象43]。

氧化应激中起关键作用的发生接触TiO相关的毒性作用2NPs,负责细胞反应如细胞凋亡、细胞周期扰动,炎症反应。如今,它被接受抗氧化分子(维生素E、肌肽、槲皮素)可以减轻TiO的接触引发的毒性作用2NPs (44]。

最近的一些研究已经证明了毒素引起的氧化压力之间的直接关系或金属氧化物纳米粒子,线粒体活动的破坏,细胞凋亡的诱导45- - - - - -48]。这些机制的特点是降低超氧化物歧化酶(SOD)的活性,减少主要Krebs-cycles代谢物的快速下跌ATP生产。这些不同的研究报道也显著增加甲烷二元羧酸醛(MDA)含量、线粒体膜去极化,线粒体渗透性转换孔开放注射(MPTP药物)。这些线粒体的改变导致Cyt还存在c的释放和激活3和9是直接参与细胞凋亡的诱导45]。

在这项研究中,metabonomic方法加上血液学和组织病理学强调TiO可能的毒性作用2NPs。Metabonomic分析允许检测尿液中的生化变化早熟地组织病理学检查时没有显示损伤。首先,一些代谢产物参与能量代谢的变化如克雷布斯循环观察。克雷布斯循环允许生产的线粒体ATP释放的能量的氧化乙酰辅酶a。在目前的研究中,TiO的最低剂量2引起了快速增长的主要代谢产物参与三羧酸循环,反映细胞新陈代谢的增加反应温和氧化应激引起的这些低剂量。相比之下,政府TiO的高剂量2明显降低克雷布斯循环引起的代谢物。所涉及的一些关键酶的活性下降克雷布斯循环显示的线粒体呼吸功能和功能障碍可能引起肾脏或肝脏等器官衰竭(49]。类似的观察报告唐和合作者50在metabonomic研究等离子体从大鼠暴露于TiO收集样品2NPs吸入。醋酸是一种内源性代谢物β脂肪酸在肝脏的氧化。尿液可以解释的增加水平的代谢产生的乙酰辅酶aβ氧化脂肪酸(51]。牛磺酸和肌酸的同时增加可能反映肝脏病变如坏死(52]。修改级别的甜菜碱(osmolyte)也可以被解释为蚀变枯氏细胞的肝和更特别。甜菜碱生产维持肝血流量,可以受到枯氏细胞体积的增加在吞噬作用[53]。尿液中甜菜碱的损失可以被解释为一个更高的招聘在肝脏枯氏细胞的完整性和功能。肌酐来源于肌酸的降解。高水平的尿肌酐可解释为肌肉损伤或肾脏损伤肾小球参与或肾缺血等。脂质过氧化的发生可能会损害细胞的完整性。TMAO尿液中与膜完整性的丧失导致的氧化应激(54]。Hippurate是苯甲酸酯的代谢产物。当动物暴露于药物,几项研究已经表明,增加尿液中hippurate的干扰是由于肠道微生物能合成苯甲酸。TiO2NPs能够破坏菌群在肠道55]。尿囊素是一个产品的免费radical-induced尿酸的氧化,有效地在尿液中排出,用作生物标记的氧化应激和脂质过氧化作用56]。葫芦巴碱是由烟酸的新陈代谢(维生素B3)和随着尿液排出。葫芦巴碱量的增加是由于烟酸代谢通路中的一个缺陷机制(57]。

在目前的研究中,动物暴露于TiO的最高剂量2(4和16克/公斤体重)显示显著不同的代谢控制同行。波动在尿液代谢物(肌酸增加,肌酐,尿囊素,氨基乙磺酸,hippurate,和三甲胺N-oxide (TMAO)和柠檬酸盐减少,α酮戊二酸、琥珀酸、甜菜碱)表明氧化应激和肝和肾毒性。我们的研究结果是一致的布鲁里溃疡的研究等。58)发现了一个类似metabonomic签名在动物暴露于强饲法TiO的每日剂量2纳米颗粒的0.16、0.4和1克/公斤体重/天在2周。在短期内,动物暴露于低剂量(0.5克/公斤体重)显示无论是metabonomic肝或肾功能障碍的迹象。然而,有波动在不同尿代谢物的反映,而快速适应细胞新陈代谢。适应包括改性酶活动的参与克雷布斯循环反映了暂时的增加细胞代谢迅速抵消温和的氧化应激的影响。动物暴露于低剂量显示低退化的充满活力的生产时间减少的主要证明了克雷布斯循环代谢物。我们所有的观测表明,metabonomic方法是相关的和敏感的方法研究与暴露于纳米材料相关的代谢影响。

5。结论

目前的研究突显了一个事实,二氧化钛纳米颗粒导致检测组织学变化只在高剂量治疗的动物。在肝脏,肝细胞和枯否细胞病变影响都显然是immunodetection 4 hydroxynonenal与氧化应激相关的证明了这一点。在肾脏,影响最大的近端管TiO的暴露于高剂量2NPs。这些改变是伴有肾和肝函数参数的变化,长期坚持。相比之下,动物治疗低剂量没有组织学改变光学显微镜或肾和肝脏功能参数的重要变化。然而,非常敏感的metabonomic方法允许我们展示一个非常早期的代谢的变化,甚至在动物暴露于TiO的最低剂量2。这些修改反映早期氧化应激诱导更可能TiO的积累2纳米粒子在肝脏和肾脏细胞可以通过icp - aes和电子显微镜观察。结果的基础上,我们试图总结氧化应激之间的复杂关系,代谢改变,TiO引起的组织学病变2NPs在示意图的形式呈现在图10。


图10
示意图总结氧化应激之间的复杂关系,代谢改变,TiO引起的组织学病变2NPs在低或高剂量接种疫苗。

缩写

4-HNE: 4-Hydroxynonenal
4-HHE: 4-Hydroxyhexenal
8-OHdG: 8-Hydroxyl脱氧鸟苷
ALT: 丙氨酸转氨酶
AST: 天冬氨酸转氨酶
cox - 2: Cyclooxygenase-2
轻拍: 3.3“-Diaminobenzidine
DLS: 动态光散射
GCLC: 谷氨酸半胱氨酸连接酶
谷胱甘肽: 减少谷胱甘肽
氧化酶: 谷胱甘肽过氧化物酶
第三期: 谷胱甘肽还原酶
GSSG: 氧化谷胱甘肽
HO-1: Heme-oxygenase-1
icp - aes: 电感耦合等离子体原子发射光谱
MAPK: 增殖蛋白激酶
MDA: 丙二醛
NADPH: 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
NFκB: 核因子k B
NPs: 纳米粒子
Nrf2: 核转录因子2红细胞两个相关因素
不是: 周期性acid-Schiff
主成分分析: 主成分分析
PLS-DA: 偏最小二乘判别分析
ROS: 活性氧
SOD: 超氧化物歧化酶
透射电镜: 透射电子显微镜法
TLR4: toll样受体4
TMAO: 三甲胺N-oxide
茶匙: 3 -(三甲基硅烷基)propionic-2 2 3, 3-d4酸。

数据可用性

所有数据用于支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突的有关版权,本文研究和出版的权利。

确认

作者感谢全国基础研究(F.R.S.-FNRS),菲德尔,瓦隆地区(Holocancer和Gadolymph项目),操作成本,显微镜和分子成像中心(CMMI)欧洲区域发展基金支持的瓦隆地区,弧,Interreg, UIAP项目。

引用

  1. m . c . Botelho c·科斯塔s席尔瓦et al .,“二氧化钛纳米粒子的影响在人类胃上皮细胞体外,”生物医学和药物治疗,卷68,不。1,59 - 64年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  2. t y z . Chen Wang英航et al .,“基因毒性评价的二氧化钛纳米颗粒在体内和体外,”毒物学字母,卷326,不。3、341 - 349年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  3. 堰,p . Westerhoff l .腔上囊k . Hristovski n·冯·Goetz,“二氧化钛纳米颗粒在食品和个人护理产品,”环境科学与技术,46卷,不。4、2242 - 2250年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  4. b . Jovanović”评论二氧化钛的公共卫生法规,人类的食品添加剂,”综合环境评估和管理,11卷,不。1,10 - 20,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  5. c . o . Robichaud a . e . Uyar m . r . Darby l·g·朱克和m·r·威斯纳“上界的估计和趋势在纳米二氧化钛生产作为暴露评估的基础,“环境科学与技术,43卷,不。12日,第4233 - 4227页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  6. l . Rashidi和k . Khosravi-Darani”,纳米技术在食品工业中的应用”,食品科学与营养的关键评论,51卷,不。8,723 - 730年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  7. h·史,r . Magaye诉Castranova, j .赵“二氧化钛纳米粒子:回顾目前毒理学数据,”粒子和纤维毒理学,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  8. e·费边r . Landsiedel l . Ma-Hock k . Wiench w . Wohlleben和b . van Ravenzwaay”组织分布和毒性大鼠静脉注射二氧化钛纳米粒子的“档案的毒理学,卷82,不。3、151 - 157年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  9. j . Ferin g . Oberdorster, d . p . Penney“肺保留超细和微粒的老鼠,”美国呼吸系统细胞和分子生物学》杂志上》第六卷,没有。5,535 - 542年,1992页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  10. j·d·伯恩和j·a·鲍格“纳米颗粒在粒子诱导肺纤维化的意义。”麦吉尔医学杂志,11卷,不。1,43-50,2008页。视图:谷歌学术搜索
  11. m . Valko d . Leibfritz j . Moncol m·t·d·克罗宁m . Mazur和j .上“自由基和抗氧化剂在正常生理功能和人类疾病,”国际生物化学与细胞生物学杂志》上,39卷,不。1,44 - 84,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  12. w·马克尼“氧化应激在呼吸道疾病和肺部炎症,”欧洲药理学杂志,卷429,不。1 - 3、195 - 207年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  13. k·唐纳森,诉石头,p . j . a还是婚后et al .,“氧化应激和钙信号环境的不利影响粒子(PM10)”自由基生物学和医学,34卷,不。11日,第1382 - 1369页,2003年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  14. g . Ermak k·j·a·戴维斯,“钙和氧化应激:从细胞信号传导到细胞死亡,”分子免疫学,38卷,不。10日,713 - 721年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  15. g .梁y Pu、l .阴et al .,“不同大小的二氧化钛纳米颗粒对小鼠肝脏和肾脏功能对氧化应激相关,”《毒理学和环境卫生,当前的问题,卷72,不。11 - 12,740 - 745年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  16. d . Pelclova诉Zdimal z Fenclova et al .,”标记的核酸和蛋白质的氧化损伤工人暴露于二氧化钛粒子(纳米),“职业与环境医学,卷73,不。2、110 - 118年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  17. r·h·维斯和k金,“代谢组学在肾脏疾病的研究,”自然评论肾脏学,8卷,不。1,22-33,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  18. 灰鼬鼠,g .最爱m .紧身衣et al .,“代谢组学揭示剂量低剂量长期接触铀的影响在老鼠:识别候选生物标志物的尿液样本,”代谢组学,12卷,不。154年,2016年。视图:谷歌学术搜索
  19. w . y . Bo, c·金,y Liu Yu和h康,“代谢组分析TiO的毒理学效应,“毒理学机制和方法,24卷,不。7,461 - 469年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  20. c . Ratnasekhar m . Sonane a Satish, m . k . r . Mudiam“代谢组学揭示了扰动的代谢物秀丽隐杆线虫暴露于二氧化钛纳米粒子,“纳米毒理学,9卷,不。8,994 - 1004年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  21. x Valentini, l . Absil g·劳伦et al .,“二氧化钛纳米颗粒的毒性NRK52E肾细胞,”分子和细胞毒理学,13卷,不。4、419 - 431年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  22. x Valentini, p . Deneufbourg, p . et al .,奶嘴”引发的形态学改变接触二氧化钛纳米颗粒的主要的大脑皮质神经元的文化和老鼠,”毒物学报告5卷,第889 - 878页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  23. 诉邻里,A.-E。Decleves诉休伯特et al .,“保护对postischaemic Wistar-Furth大鼠急性肾损伤:角色一氧化氮和血栓素?”临床和实验药理学和生理学第41卷。。11日,第920 - 911页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  24. g . Laurent诉Yernaux d Nonclercq et al .,“组织损伤和增生性反应诱导的大鼠肾cis-diamminedichloroplatinum (II),“菲尔绍档案B:细胞病理学,55卷,不。1,第145 - 129页,1988。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  25. d . Nonclercq g . Toubeau g .劳伦·Maldague p . m . Tulkens和j·a . Heuson-Stiennon“光和增生性反应的电子显微镜表征妥布霉素诱导的大鼠肾皮质,”实验和分子病理学,48卷,不。3、335 - 352年,1988页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  26. d . Nonclercq g . Toubeau p . Tulkens j . a . Heuson-Stiennon g·劳伦特,“肾组织损伤和增生性反应与衍生品和妥布霉素抗癌铂连续治疗后,“菲尔绍档案B细胞病理学包括分子病理学卷,59号1,第158 - 143页,1990。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  27. d . Nonclercq d .反向g . Toubeau et al .,“现场演示在成年男性睾丸生殖细胞凋亡在diethylstilbestrol-induced回归叙利亚仓鼠,”生物的繁殖,55卷,不。6,1368 - 1376年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  28. t . n . Parac-Vogt l . Vander Elst k Kimpe et al .,“药代动力学和体内评价的自组装钆(III)铁(II)造影剂relaxivity高,“对比媒体与分子成像,1卷,不。6,267 - 278年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  29. m·迪凯纳A.-E。j . Nortier Decleves e·德·普雷兹,j . m . Colet”兴趣metabonomic方法的环境nephrotoxicants:应用程序暴露于马兜铃酸,”食品和化学毒物学卷。108年,19-29,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  30. m . Skocaj m . Filipic j .佩特科维奇,s·诺瓦克二氧化钛在我们的日常生活;它安全吗?”放射学和肿瘤学,45卷,不。4、227 - 247年,2011页。视图:谷歌学术搜索
  31. d . g . Olmedo d . Tasat m . b . Guglielmotti和r·l·卡布里尼”钛通过血液运输。一个在老鼠身上试验研究”材料科学杂志:材料在医学,14卷,不。12日,第1103 - 1099页,2003年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  32. d . g . Olmedo d·r·Tasat m . b . Guglielmotti和r·l·卡布里尼“Biodistribution生物隔间的二氧化钛,”材料科学杂志:材料在医学,19卷,不。9日,第3056 - 3049页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  33. d . g . Olmedo d·r·Tasat p . Evelson m . b . Guglielmotti和r·l·卡布里尼“生物反应的组织巨噬细胞活性二氧化钛,”《生物医学材料研究的一部分,卷84,不。4、1087 - 1093年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  34. 赵j . j .陈董x, g .唐”体内二氧化钛纳米颗粒对小鼠的急性毒性intraperitioneal注射后,“应用毒理学杂志卷,29号4、330 - 337年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  35. l . h . Liu, j .赵et al .,“生化毒性nano-anatase二氧化钛粒子在老鼠身上,“生物微量元素研究,卷129,不。1 - 3、170 - 180年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  36. k . Sugibayashi h . Todo和e .木村,“安全性评价的二氧化钛纳米粒子的吸收和消除概要文件,”《毒理学科学杂志》上33卷,第298 - 293页,2008年,排错:毒理学杂志》的科学,33卷,第668 - 669页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  37. g . j . Wang, c . Chen等人“急性毒性和biodistribution不同大小的二氧化钛颗粒对小鼠口服后,“毒物学字母,卷168,不。2、176 - 185年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  38. l . Chen e . Einbinder问:张先生,j . Hasday c . w . Balke和s . m . Scharf“氧化应激与慢性间歇性缺氧大鼠左心室功能,“美国呼吸和重症监护医学杂志》上,卷172,不。7,915 - 920年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  39. 布朗诉Pialoux r . Mounier公元,c, d . Steinback j . m .披露信息和m·j·波林“氧化应激和HIF-1之间的关系α信使rna在人类持续缺氧。”自由基生物学和医学,46卷,不。2、321 - 326年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  40. f·h·爱泼斯坦,“氧气和肾脏的新陈代谢,”肾脏国际,51卷,不。2、381 - 385年,1997页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  41. b . Trouiller r . Reliene a·韦斯特布鲁克·Solaimani和r·h·Schiestl“二氧化钛纳米颗粒诱导的DNA损伤和遗传不稳定在老鼠体内,”癌症研究,卷69,不。22日,第8789 - 8784页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  42. y z Shi,妞妞,问:王et al .,“减少引起的DNA损伤二氧化钛纳米颗粒通过Nrf2体外和体内,”《有害物质卷,298年,第319 - 310页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  43. I.-L。萧,c c。Chang彭译葶。吴et al .,“间接影响neuron-glial二氧化钛纳米颗粒的细胞相互作用,“Chemico-Biological交互卷。254年,34-44,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  44. l·g·科斯塔,j . m .灰吕,p . j .罗克和c . Pellacani”由槲皮素的神经保护机制:抵消氧化应激,”氧化医学和细胞寿命卷,2016篇文章ID 2986796, 10页,2016。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  45. 钟x, x, r e da对峙Sa et al .,“辅酶q10不足可能表明线粒体功能障碍在铬(VI)毒性,”国际分子科学杂志》上,18卷,不。816年,页1 - 2017。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  46. 江y, z, d .雪et al .,“支原体ovipneumoniae诱发羊通过ERK signalling-mediated气道上皮细胞凋亡的线粒体途径,”BMC微生物学,16卷,不。222年,2016年。视图:谷歌学术搜索
  47. h·胡问:郭,c . Wang et al .,“二氧化钛纳米颗粒通过活性氧增加血浆葡萄糖种群在小鼠胰岛素抵抗,“应用毒理学杂志,35卷,不。10日,1122 - 1132年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  48. b .歌曲,y, j .刘冯x, t·周和l .邵”解开二氧化钛纳米颗粒的神经毒性:关注分子机制,“Beilstein纳米技术杂志》,7卷,不。1,第654 - 645页,2016。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  49. l . b . Tang j .叮,f . Wu, y,, f的歌。”1H NMR-based尿生化变化的代谢组学研究混合处理老鼠,”民族药物学杂志,卷141,不。1,第142 - 134页,2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  50. t . m . Tang, y雪et al .,“Metabonomic研究大鼠的血清的生化变化气管内的灌输二氧化钛纳米颗粒”纳米科学和纳米技术杂志》上,11卷,不。4、3065 - 3074年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  51. r . Conotte和人类。Colet”metabonomic评估monocrotaline-induced正弦阻塞综合症(SOS)的老鼠,”毒理学和药理学应用,卷276,不。2、147 - 156年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  52. j . a . Timbrell诉Seabra,,和c·j·沃特菲尔德”在活的有机体内和在体外牛磺酸的保护特性。”一般药理学:血管系统,26卷,不。3、453 - 462年,1995页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  53. 美国Warskulat f·张,d . Haussinger“牛磺酸是一种osmolyte在鼠肝巨噬细胞(枯氏细胞),“肝脏病学杂志,26卷,不。6,1340 - 1347年,1997页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  54. p . Byung”细胞防御活性氧伤害,”生理上的评论,卷74,不。1,第162 - 139页,1994。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  55. y y, h·胡史et al .,“1 h NMR-based重复剂量毒性代谢组学研究细颗粒物在大鼠气管内的滴剂,”科学的环境卷,589年,第221 - 212页,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  56. a . a . Tolun h·张,d . Ii 'yasova et al .,“在人尿中尿囊素量化UPLC-MS /女士,”分析生物化学卷,402年,第193 - 191页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  57. m . Neerathilingam d·e·沃尔克s Sarkar et al .,“1 h NMR-based metabonomic调查磷酸三丁酯暴露的老鼠,”毒物学字母,卷199,不。1,10到16,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  58. 邓问:Bu, g .燕,p . et al .,“NMR-based metabonomic sub-acute研究二氧化钛纳米颗粒的毒性大鼠口服后,“纳米技术,21卷,不。12篇文章ID 125105 2010。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权©2019 Xavier Valentini et al。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。

更多相关文章

PDF 下载引用 引用
下载其他格式更多的
ePub
XML
订单打印副本订单
的观点4032年
下载1482年
引用

相关文章

文章奖:2020年杰出的研究贡献,选择由我们的首席编辑。获奖的文章阅读。