纳米二氧化钛与脂多糖对小鼠肝脏抗氧化性能的影响

引用本文

段淑敏, 张永亮, 王云. 纳米二氧化钛与脂多糖对小鼠肝脏抗氧化性能的影响. 北京大学学报(医学版), 2018,50(3): 395-400
DUAN Shu-min, ZHANG Yong-liang, WANG Yun. Effects of titanium dioxide nanoparticles and lipopolysaccharide on antioxidant function of liver tissues in mice. Journal of Peking University(Health Sciences), 2018,50(3): 395-400. 复制到剪切板

Doi: 10.3969/j.issn.1671-167X.2018.03.002
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纳米二氧化钛与脂多糖对小鼠肝脏抗氧化性能的影响

段淑敏, 张永亮, 王云^Δ

北京大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系, 北京 100191

收稿日期: 2018-02-26

资助项目: 北京市自然科学基金(7172116)、国家自然科学基金(31400863)资助

摘要

目的:比较慢性经口暴露不同尺寸二氧化钛(titanium dioxide, TiO₂)对小鼠肝脏组织抗氧化性能的影响,并探讨纳米TiO₂在小鼠肝脏中对脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)易感性的影响。方法:将90只4 周龄清洁级雄性ICR小鼠分为18组,分别饲喂维持饲料、1%(质量分数)纳米TiO₂(34 nm)饲料、1%(质量分数)亚微米TiO₂(125 nm)饲料1个月、3个月、6个月,饲养结束后的第2天再分别灌胃给予0或10 mg/kg LPS,4 h后处死小鼠,记录体重及肝重,并计算肝脏系数,取肝组织制备匀浆测定抗氧化指标,包括总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)、总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase,T-SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-PX)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)。结果:小鼠的体重改变仅在染毒1个月的情况下出现,表现为各处理组的体重与对照组相比显著下降,肝脏系数在各组均未发生明显变化。染毒1个月、6个月小鼠纳米TiO₂+LPS处理组、亚微米TiO₂+LPS处理组与对照组、纳米TiO₂处理组、亚微米TiO₂处理组和LPS处理组相比,肝脏T-AOC、T-SOD、MDA三项指标有不同程度的升高。染毒3个月小鼠不同尺寸TiO₂处理组的肝脏MDA活性降低。染毒1个月与6个月小鼠不同尺寸TiO₂处理组下各项指标结果间差异无统计学意义,与对照组间差异也无统计学意义。结论:长期口服纳米TiO₂和亚微米TiO₂对成长期小鼠肝脏更容易产生损伤,且损伤既可能是还原损伤也可能是氧化损伤,小尺寸TiO₂会提高小鼠肝脏对LPS的易感性,并随着暴露时间的增加而提高。

关键词: 二氧化钛; 纳米颗粒; 抗氧化剂; 肝

中图分类号:R155.3 文献标志码:A 文章编号:1671-167X(2018)03-0395-06

Effects of titanium dioxide nanoparticles and lipopolysaccharide on antioxidant function of liver tissues in mice

DUAN Shu-min, ZHANG Yong-liang, WANG Yun^Δ

Department of Occupational and Environmental Health Sciences, Peking University of School of Public Health, Beijing 100191, China

Δ Corresponding author’s e-mail, wangyun@bjmu.edu.cn

Fund:Supported by the Beijing Natural Science Foundation (7172116) and the National Natural Science Foundation of China (31400863)

Abstract

Objective:To compare the effects of different sized titanium dioxide (titanium dioxide, TiO₂) on the antioxidant function of liver tissues in mice, and study the effect of TiO₂ nanoparticles on the susceptibility of lipopolysaccharide (LPS) on liver tissues.Methods:Ninety 4-week-old clean-grade male ICR mice were divided into 18 groups, in which the mice were fed for different feed involving ordinary feed, nanometer TiO₂ feed which meant the feed including 1% (mass fraction) TiO₂ nanoparticles, and submicron TiO₂ feed which meant the feed including 1% (mass fraction) TiO₂ submicron particles. Respectively, they were fed for 1 month, 3 months and 6 months. On the second day after the feeding, respectively, 0 and 10 mg/kg LPS were given by gavage. The mice were harvested after 4 h and the body weight and liver weight for calculating the liver coefficient were recorded. Then the liver tissue homogenates were prepared for determining the antioxidant indexes including the total antioxidant capacity (T-AOC), total superoxide dismutase (T-SOD), glutathione peroxidase (GSH-PX), and malondialdehyde (MDA).Results:The change of body weight in mice was only discovered in group fed for 1 month, which showed significant decrease of body weight in treatment groups compared with control group. And there was no significant change of the liver coefficient in each group. Compared with control groups, nanometer TiO₂ groups and submicron TiO₂ group, the activity of T-AOC, T-SOD and MDA of nanometer TiO₂+LPS group and submicron TiO₂+LPS group in which the mice were fed for 1 month and 6 months increased in different degree. And another result was also existing. The MDA activity of liver in different sized treatment groups fed for 3 months decreased. Neither significant difference between the results of different sized TiO₂ treatment groups, nor significant difference among different sized TiO₂ groups and the control groups were observed.Conclusion:Long-term peroral TiO₂ nanoparticles and TiO₂ submicron particles are more likely to cause damage to the liver in the growing mice, and the damage may be either reductive or oxidative. In addition, small sized TiO₂ can increase the susceptibility of mice liver to LPS and the susceptibility will increase with the increase of exposure time.

Key words: Titanium dioxide; Nanoparticles; Antioxidants; Liver

二氧化钛(titanium dioxide, TiO₂)是元素钛的天然氧化物, 为白色无味粉末, 又名钛白, 因为其具有较好的光泽度、高折射率、抗染色等特征, 在食品工业中作为食品添加剂被用于肉制品、乳制品、糖果、饮料、甜品、调味品等多种食品中, 也被用于个人护理品(如牙膏)中。当使用这些产品时, 会发生TiO₂的口腔暴露。20世纪80年代以来随着纳米技术的产生与发展, 纳米TiO₂在各行各业中的使用占比提升^{[1, 2, 3, 4, 5]}。食品中纳米TiO₂的使用使食品具有更好的口感、光泽等^[6], 因而纳米TiO₂在食品领域中也具有广阔的应用前景^[7]。已有研究证明, 食品级TiO₂即E171中至少有36%的颗粒尺寸小于100 nm^[2], 国内一项研究也发现, 在我国市售的不同种类口香糖中纳米TiO₂占TiO₂总含量的27.7%~43.7%^[8], 可见纳米TiO₂在食品中已经具有较高的占比。纳米TiO₂具有的小尺寸效应、表面效应、团聚效应^[3]等使其可能具有与常规TiO₂不同的生物学效应, 因此有必要对纳米TiO₂经口服入后对机体产生的生物学效应进行评估。

近年来, 关于纳米TiO₂口服毒性的研究^{[9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]}显示, 纳米TiO₂经口暴露后虽然大部分会随粪便排出体外, 一小部分(约 0.1%)仍会被肠道吸收并分布到各器官中, 其中在肝脏中分布最多, 并对肝脏的组织学及功能均有不同程度的损伤作用, 表现为肝细胞水肿、排列紊乱, 以及反映肝功能的指标升高, 如丙氨酸转氨酶(alanine aminotransferase, ALT)、天门冬氨酸转氨酶(aspartate transaminase, AST)等, 提示肝脏是纳米TiO₂作用的靶器官之一。Meng等^[16]的研究指出, 纳米材料易诱导机体产生过量活性氧自由基从而导致机体氧化应激反应的发生。已有的口服纳米TiO₂的毒性研究结果显示, 在小鼠肝脏中观察到了100 mg/kg(体重)剂量下显著的DNA氧化损伤, 可能与氧化应激有关^[14], 提示纳米TiO₂对肝脏可能存在氧化损伤, 因此纳米TiO₂经口暴露后对肝脏造成的氧化损伤值得关注。Yang等^[17]对国内外5种食品中的TiO₂进行表征的结果显示, 其粒径分别为(106± 38)、(122± 48)、(132± 56)、(124± 42)和(117± 41) nm, 说明现阶段食品级TiO₂多为亚微米级和纳米级的混合物。此外, Powell等^[18]分别用TiO₂、脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)、TiO₂与LPS联合培养炎症性肠病患者离体肠组织后, TiO₂与LPS联合培养比二者单独作用产生了更加强烈的免疫反应, 提示TiO₂的使用会提高机体对LPS的易感性。本研究拟从慢性染毒角度, 通过对小鼠进行纳米、微米级TiO₂与LPS染毒, 探讨纳米TiO₂与LPS对小鼠肝脏抗氧化能力的影响, 为进一步揭示其口服毒性提供依据。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)、总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase, T-SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-PX)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)测定均采用南京建成生物工程研究所试剂盒, 蛋白浓度测定采用碧云天Bradford蛋白浓度测定试剂盒, 离心机采用上海安亭科学仪器厂的LXJ-IIC安亭离心机, 光密度测定采用VIS-7220N可见分光光度计。

1.2 纳米材料与饲料制备

纳米TiO₂与亚微米TiO₂购于上海允复纳米科技有限公司, 均呈粉末状, 材料纯度不低于99.9%。纳米TiO₂平均粒径为(33.6± 11.5) nm, 比表面积为61.87 m²/g; 亚微米TiO₂平均粒径为(124.5± 46.1) nm, 比表面积为9.35 m²/g。

美国食品药品监督管理局(U.S. Food and Drug Administration, FDA)对食品中TiO₂的限量规定为不超过食品重量的1%, 我国现行国家标准(GB 2760-2014)中也明确规定了TiO₂在作为着色剂用于食品中的最高限量为10 g/kg, 即占食品总重量的1%。因此, 本研究选取了食品中最高限量1%作为染毒剂量, 并采用口服饲料方式进行染毒。喂养饲料订购于北京科奥协力饲料有限公司, 将占维持饲料1%(质量分数)的纳米TiO₂和亚微米TiO₂分别掺杂于维持饲料中制成纳米TiO₂饲料和亚微米TiO₂饲料。

1.3 实验动物染毒

90只3周龄(幼年)清洁级雄性ICR小鼠购于北京大学医学部实验动物科学部[实验动物生产许可证:SCXK(京)2016-001; 实验动物使用许可证:SYXK(京)2016-0041], 在温度(20± 2) ℃、湿度50%~70%条件下适应性饲养一周后, 分为3大组, 分别喂养1个月(A大组)、3个月(B大组)、6个月(C大组)。每大组给予3种不同饲料, 分别是维持饲料、纳米TiO₂饲料和亚微米TiO₂饲料, 喂养结束后第2天, 每个饲料组选取5只小鼠灌胃给予10 mg/kg LPS(E.coli 055:B7), 也就是每大组分为了6个亚组, 以A大组为例, 6个亚组分别为对照组(A1组)、LPS处理组(A2组)、纳米TiO₂处理组(A3组)、纳米TiO₂+LPS处理组(A4组)、亚微米TiO₂处理组(A5组)、亚微米TiO₂+LPS处理组(A6组), 每组5只小鼠, 详见表1。同理, B、C大组分别记为B1~B6组和C1~C6组。

表1 小鼠分组及染毒方式 (n=5) Table 1 The grouping and feed of mice (n=5)

LPS处理4 h后称量小鼠并处死, 立即取出肝组织称重后冻存于-80 ℃备用。计算各组小鼠的肝脏系数, 肝脏系数=(小鼠肝脏重量/小鼠体重)× 100%。实验过程中研究人员严格遵守各项实验动物伦理原则使用实验动物。

1.4 抗氧化性能指标测定

称取小鼠肝组织约0.15 g, 用0.86%(质量分数)生理盐水制备成10%(质量分数)的匀浆, 4 000 r/min离心15 min后取上清液备用。将10 μ L上清液用0.86%(质量分数)氯化钠溶液990 μ L稀释后采用Bradford蛋白浓度测定试剂盒测定样品蛋白浓度, 按照说明书将上清液进行不同浓度稀释后测定T-AOC、T-SOD、GSH-PX、MDA四项抗氧化性能指标并记录。

1.5 统计学分析

采用软件SPSS 20.0对数据进行统计学分析。各处理组生物学指标数值经过单样本K-S检验, 服从正态分布的数据以均数± 标准差表示。多组间比较采用方差齐性检验和单因素方差分析(one-way ANOVA), 进一步进行组间两两比较, 若方差齐则采用LSD-t检验, 若方差不齐则采用Games-Howell检验, P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 小鼠体重及肝脏系数

染毒不同时间后小鼠的体重及肝脏系数见表2。体重的改变仅在染毒1个月后出现, LPS处理组(A2组)、纳米TiO₂处理组(A3组)、纳米TiO₂+LPS处理组(A4组)、亚微米TiO₂处理组(A5组)的体重与对照组(A1组)相比显著降低(P值均< 0.05)。各染毒时间及各处理组肝脏系数与各自的对照组(A1组、B1组、C1组)相比, 差异均无统计学意义。

表2 不同染毒时间后小鼠的体重及肝脏系数(n=5,

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± s) Table 2 Body weight and liver coefficient of mice after fed for different time(n=5,

\overset{̅}{x}

± s)

Group	Body weight/g	Liver coefficient/%
Group A (1 month)
A1	40.7± 2.27	5.61± 0.46
A2	37.6± 0.89^*	5.92± 0.53
A3	36.1± 1.04^#	5.49± 0.26
A4	36.5± 2.25^#	5.10± 0.58
A5	37.1± 2.13^*	5.23± 0.30
A6	38.4± 3.01	5.49± 0.63
Group B (3 months)
B1	43.8± 4.18	5.30± 0.39
B2	46.1± 3.43	5.12± 0.11
B3	44.4± 4.02	5.04± 0.39
B4	43.5± 2.98	4.83± 0.68
B5	44.0± 4.32	4.78± 0.31
B6	44.0± 4.76	4.95± 0.54
Group C (6 months)
C1	45.2± 2.88	5.12± 0.46
C2	44.2± 3.11	4.86± 0.35
C3	43.9± 3.83	4.99± 0.40
C4	45.9± 3.82	4.60± 0.35
C5	46.2± 3.67	4.63± 0.25
C6	43.7± 2.91	5.39± 0.99

Grouping instructions are shown in Table 1. * P< 0.05, # P< 0.01, compared with each control group.

表2 不同染毒时间后小鼠的体重及肝脏系数(n=5,

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± s) Table 2 Body weight and liver coefficient of mice after fed for different time(n=5,

\overset{̅}{x}

± s)

2.2 不同尺寸TiO₂对小鼠肝脏组织抗氧化性能的影响

不同染毒时间下各处理组小鼠肝脏组织抗氧化指标的改变见表3。染毒3个月的小鼠, 纳米TiO₂处理组(B3组)的肝脏组织MDA活力与对照组(B1组)相比明显降低(P=0.046), 亚微米TiO₂处理组(B5组)的MDA活力与对照组(B1组)和LPS处理组(B2组)相比也明显降低(P=0.012、P=0.042)。染毒1个月和6个月纳米TiO₂处理组和亚微米TiO₂处理组小鼠肝脏组织各指标与对照组相比差异无统计学意义。

表3 口服纳米TiO₂、亚微米TiO₂及LPS对不同染毒时间小鼠肝脏抗氧化指标的影响(n=5,

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± s) Table 3 Effect of oral intake of TiO₂ nanoparticles, submicron particles and LPS on antioxidant function of liver tissues in different aged mice (n=5,

\overset{̅}{x}

± s)

Group	T-AOC/(U/mg pro)	T-SOD/(U/mg pro)	GSH-PX/(U/mg pro)	MDA/(nmol/mg pro)
Group A (1 month)
A1	0.823± 0.214	416.17± 45.49	510.61± 121.23	1.229± 0.838
A2	0.889± 0.111	409.15± 20.46	398.12± 80.70	3.137± 0.923^{* *}
A3	0.820± 0.370	379.71± 84.78	420.16± 68.81	0.992± 0.238
A4	0.853± 0.090	410.50± 53.16	470.60± 134.41	2.218± 0.908^*
A5	0.785± 0.205	379.62± 49.04	471.22± 36.82	1.088± 0.178
A6	0.975± 0.167	406.21± 44.45	407.58± 63.98	2.827± 0.617^{* *}
Group B (3 months)
B1	1.216± 0.401	455.51± 86.36	513.89± 109.38	3.613± 0.776
B2	1.062± 0.219	395.83± 52.10	516.72± 82.28	3.344± 0.267
B3	1.077± 0.260	398.44± 55.89	447.48± 38.87	2.623± 0.824^#
B4	1.152± 0.410	391.58± 27.20	459.79± 78.24	2.936± 1.054
B5	1.111± 0.122	432.15± 33.89	467.79± 62.33	2.334± 0.954^#
B6	1.255± 0.147	452.54± 55.56	477.84± 94.41	3.267± 0.242
Group C (6 months)
C1	0.993± 0.118	348.21± 46.74	375.64± 89.61	2.263± 0.720
C2	1.011± 0.255	352.66± 69.97	382.20± 125.58	2.633± 0.846
C3	0.912± 0.091	337.26± 52.25	409.79± 101.28	2.510± 0.707
C4	1.062± 0.225	417.84± 34.29	432.34± 125.86	3.821± 0.729^{△ △}
C5	1.021± 0.195	381.71± 70.94	424.88± 67.38	2.101± 0.737
C6	1.400± 0.152^{△ △}	488.46± 74.29^{△ △}	484.62± 109.58	3.362± 1.016^△

Grouping instructions are shown in Table 1. * P< 0.05, * * P< 0.01, significant difference between exposure groups and control group in mice fed for 1 month. # P< 0.05, significant difference between exposure groups and control group in mice fed for 3 months. △ P< 0.05, △ △ P< 0.01, significant difference between exposure groups and control group in mice fed for 6 months. T-AOC, total antioxidant capacity; T-SOD, total superoxide dismutase; GSH-PX, glutathione peroxidase; MDA, malondialdehyde; LPS, lipopolysaccharide; TiO₂, titanium dioxide; pro, protein.

表3 口服纳米TiO₂、亚微米TiO₂及LPS对不同染毒时间小鼠肝脏抗氧化指标的影响(n=5,

\overset{̅}{x}

± s) Table 3 Effect of oral intake of TiO₂ nanoparticles, submicron particles and LPS on antioxidant function of liver tissues in different aged mice (n=5,

\overset{̅}{x}

± s)

2.3 纳米TiO₂、亚微米TiO₂对LPS易感性的影响

染毒1个月的小鼠, 与对照组(A1组)、纳米TiO₂(A3组)、亚微米TiO₂(A5组)单独作用组相比, LPS处理组(A2组)、纳米TiO₂+LPS处理组(A4组)、亚微米TiO₂+LPS处理组(A6组)的肝脏组织MDA的活力均升高, 差异有统计学意义(P值均< 0.05)。

染毒6个月的小鼠, 亚微米TiO₂+LPS处理组(C6组)肝脏组织T-AOC活力显著高于对照组(C1组)和其余4个处理组(P值均< 0.05), T-SOD活力显著高于对照组、LPS处理组、纳米TiO₂处理组和亚微米TiO₂处理组(P值均< 0.05), MDA活力显著高于对照组和亚微米TiO₂处理组(P=0.04、P=0.02); 纳米TiO₂+LPS处理组(C4组)的肝脏组织MDA活力显著高于对照组(C1组)、LPS处理组、纳米TiO₂处理组和亚微米TiO₂处理组(P值均< 0.05)。其余指标在相同染毒时间下各处理组间无明显差异。

2.4 不同染毒时间对小鼠肝脏组织抗氧化性能的影响

对照组染毒1个月小鼠肝脏组织T-AOC活力显著低于染毒3个月小鼠(P=0.04), 染毒3个月小鼠肝脏组织T-SOD活力显著高于染毒6个月小鼠(P=0.019), 染毒1个月、6个月小鼠肝脏组织MDA活力显著低于染毒3个月小鼠(P< 0.01, P=0.018)。纳米TiO₂处理组, 染毒1个月的小鼠肝脏组织MDA活力明显低于染毒3个月、6个月的小鼠, 差异有统计学意义(P=0.002、P=0.003)。纳米TiO₂+LPS处理组染毒1个月的小鼠肝脏组织MDA活力明显低于染毒6个月的小鼠, 差异有统计学意义(P=0.016)。

亚微米TiO₂处理组染毒1个月的小鼠肝脏组织T-AOC、MDA活力显著低于染毒3个月小鼠(P=0.018、P=0.028)。亚微米TiO₂+LPS处理组染毒1个月小鼠的肝脏组织T-AOC活力显著低于染毒3个月、6个月的小鼠(P=0.015、P=0.001), T-SOD活力显著低于染毒6个月的小鼠(P=0.049)。各处理组染毒3个月与染毒6个月小鼠肝脏组织各项指标间差异无统计学意义。

3 讨论

在食品中, 纳米TiO₂多存在于甜品中, 基于儿童比成年人更喜爱糖果、巧克力等甜品, 儿童暴露于纳米TiO₂的概率可能高于成年人。Wang等^[19]对不同成长阶段的大鼠进行了纳米TiO₂口服染毒, 结果揭示幼年大鼠对纳米TiO₂比成年大鼠具有更高的易感性。

本研究结果中仅染毒1个月的小鼠在接受不同染毒方式后体重出现了降低, 结合郑茂恩等^[20]对ICR小鼠生长曲线的分析显示, ICR小鼠在8周时相对生长率虽然已经开始下降, 但处在0.1%~0.2%之间, 而12周后相对生长率已经趋于0, 提示ICR小鼠在8周时仍处于生长状态, 可以认为TiO₂对成长期小鼠更容易产生损伤作用, 这与Wang等^[19]的研究结果一致。

在正常状态下, 机体内部存在着氧化与抗氧化系统的平衡, 当机体受到外界的毒害作用时会导致这种平衡被破坏, 机体发生氧化应激反应, 体内抗氧化酶指标的改变能够有效地反映机体受到的氧化损伤程度^[21]。纳米TiO₂在进入小鼠体内后有可能会作为一种毒害因素破坏其体内的氧化抗氧化平衡, 本研究通过对纳米TiO₂主要作用的靶器官肝脏的抗氧化指标及MDA改变的检测来发现纳米TiO₂对肝脏存在的氧化损伤作用。

不同尺寸TiO₂染毒3个月后小鼠肝脏组织MDA活力均出现了降低, 但纳米TiO₂处理组与亚微米TiO₂处理组间各项指标间无明显差异, 表明纳米级和亚微米级TiO₂都对小鼠肝脏氧化抗氧化系统产生了损伤。MDA是体内脂质过氧化的产物, 能够反映机体受到脂质过氧化损伤的程度, 并间接反映组织细胞的损伤程度。MDA的降低提示小鼠肝脏抗氧化能力的升高, 与Wang等^[19]研究中提出的纳米TiO₂的还原应激一致, 而其余染毒时间未出现MDA活力的降低, 提示小尺寸TiO₂仅存在一定程度的还原损伤。

在染毒时间相同的情况下, 纳米TiO₂与亚微米TiO₂单独作用组的结果与对照组相比差异无统计学意义, 说明长期摄入小尺寸TiO₂可能未明显改变小鼠肝脏组织氧化状态。进行了LPS处理的组别与未进行LPS处理的组别相比, T-AOC、T-SOD、MDA均产生了明显的升高, 表明LPS使肝脏产生了氧化损伤。C6组T-AOC活力高于C2组, C4组MDA活力高于C2组, 提示了小尺寸TiO₂还可能造成肝脏的氧化损伤, 并会提高小鼠肝脏对LPS的易感性。已有LPS与纳米TiO₂或亚微米TiO₂共同作用于鼠巨噬细胞的研究也显示, LPS与TiO₂共同作用时比LPS单独作用或LPS与其他物质共同作用的促炎作用更高^{[22, 23]}。

对不同染毒时间小鼠喂养同种饲料的研究结果显示, 对照组染毒6个月小鼠肝脏组织T-SOD与MDA活力均低于染毒3个月小鼠, 表明喂养6个月的正常ICR小鼠肝脏的抗氧化能力已经低于喂养3个月的正常ICR小鼠, 从而导致了在其余一些处理组中染毒6个月的小鼠抗氧化指标低于染毒3个月的小鼠。在各处理组中染毒1个月小鼠抗氧化指标活力普遍低于染毒3个月的小鼠, 其中MDA活力的升高提示随着染毒时间的增加, 小尺寸TiO₂会提高肝脏对LPS的易感性。

综上所述, 本研究从粒子粒径、LPS易感性、染毒时间三方面对小鼠肝脏组织抗氧化性能的改变进行了分析, 结果显示长期经口摄入纳米TiO₂与亚微米TiO₂更容易对成长期小鼠肝脏造成损伤, 并能够提高小鼠肝脏对LPS的易感性, 且易感性随着染毒时间增加而增大, 不同尺寸TiO₂对LPS易感性的影响无明显差异。另外, 小尺寸TiO₂可能对小鼠肝脏既存在还原性损伤又存在氧化性损伤, 但在纳米TiO₂与亚微米TiO₂单独作用组未发生氧化应激或还原应激, 推测可能是因为TiO₂未直接与肝脏组织进行接触, 此推测需要进行进一步的研究验证。此外, 染毒3个月的小鼠生长率已经处于较低的水平, 不能很好地代表成长期小鼠, 应进一步选取小鼠生长速度较快的阶段研究纳米TiO₂对成长期小鼠的影响。

(志谢:感谢北京大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系的谷一硕、陈娟、黄尧在研究中提供的帮助。)

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

文献选项

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2014

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... 20世纪80年代以来随着纳米技术的产生与发展,纳米TiO₂在各行各业中的使用占比提升^[1,2,3,4,5] ...

2012

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... 20世纪80年代以来随着纳米技术的产生与发展,纳米TiO₂在各行各业中的使用占比提升^[1,2,3,4,5] ...

... 已有研究证明,食品级TiO₂即E171中至少有36%的颗粒尺寸小于100 nm^[2],国内一项研究也发现,在我国市售的不同种类口香糖中纳米TiO₂占TiO₂总含量的27 ...

2015

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... 20世纪80年代以来随着纳米技术的产生与发展,纳米TiO₂在各行各业中的使用占比提升^[1,2,3,4,5] ...

... 纳米TiO₂具有的小尺寸效应、表面效应、团聚效应^[3]等使其可能具有与常规TiO₂不同的生物学效应,因此有必要对纳米TiO₂经口服入后对机体产生的生物学效应进行评估 ...

2014

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... 20世纪80年代以来随着纳米技术的产生与发展,纳米TiO₂在各行各业中的使用占比提升^[1,2,3,4,5] ...

2015

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... 20世纪80年代以来随着纳米技术的产生与发展,纳米TiO₂在各行各业中的使用占比提升^[1,2,3,4,5] ...

2015

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陈章健, 王云, 贾光. 纳米二氧化钛食品安全性研究进展[J]. 卫生研究, 2015, 44(6): 1036-1041.

摘　要：食用级二氧化钛（TiO2）作为食品添加剂在食品工业领域已得到广泛应用,其安全性亦得到了美国食品与药物管理局的认可。纳米TiO2由于具有纳米特性,比常规级TiO2在食品中应用更显优势。但是常规级TiO2的食品安全性数据是否适用于纳米TiO2存在质疑,这对纳米TiO2在食品中的广泛应用产生了一定的阻碍作用。本文在介绍纳米TiO2在食品工业领域中广阔应用的基础上,综述了纳米TiO2的食用安全性研究进展,为促进纳米TiO2在食品工业领域中的安全有效利用提供参考。

... 食品中纳米TiO₂的使用使食品具有更好的口感、光泽等^[6],因而纳米TiO₂在食品领域中也具有广阔的应用前景^[7] ...

2015

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... 食品中纳米TiO₂的使用使食品具有更好的口感、光泽等^[6],因而纳米TiO₂在食品领域中也具有广阔的应用前景^[7] ...

2013

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陈欣欣. 食品中纳米材料的分离表征及初步安全性评价[D]. 上海: 上海大学环境与化学工程学院, 2013: 19-31.

纳米技术在近20年来得到迅速发展。越来越多应用纳米技术或是使用纳米材料的产品进入市场，包括运动器材、服装、化妆品、医药、电子产品、清洁产品和食品等，使得公众接触纳米材料的机会大大增加。然而大量研究表明纳米材料的独特性质，如表面效应、小尺寸效应等，也会对人类健康和生态环境带来一定的负面生物影响。因此开展针对消费品中的纳米材料，特别是能够被人体直接摄取的食品中的纳米材料的分析表征以及安全性评价是十分迫切且必要的。本论文首先成功利用一种高效简便的手段分离出四类食品（饼干、口香糖、糖果、速溶冲剂）中的添加剂氧化锌或二氧化钛颗粒，并利用电子显微镜技术和含量测定验证了分离效果。在此基础上，重点研究了六种品牌糖衣口香糖样品中的二氧化钛。对从口香糖中分离出的二氧化钛进行了原始粒径、水合粒径、形貌、团聚状态、化学组成、表面电势、晶型等参数的表征，并计算了不同粒径范围颗粒的质量分数。结果表明口香糖含有大量纳米二氧化钛，绝大部分颗粒粒径分布在0-200nm范围内，相当比例的颗粒粒径小于100nm。进一步的，我们从口香糖中纳米二氧化钛的摄入水平，在模拟胃肠道体系中的性质变化，对胃肠道细胞的毒性三个方面初步评价了其安全性。总的来说，口香糖中纳米二氧化钛具有较低的毒性，对胃肠道相关细胞系的细胞活力与增殖影响较小，但是咀嚼口香糖会摄入其中大于95%的纳米二氧化钛。较高的纳米二氧化钛摄入水平以及匮乏的纳米二氧化钛人体蓄积数据，使得食品中纳米二氧化钛的安全性研究有待于进一步深入。本论文开展的食品中纳米材料的分离表征与初步安全性研究为纳米食品的安全性评价提供了基础而重要的数据。

... 7%^[8],可见纳米TiO₂在食品中已经具有较高的占比 ...

2016

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