纳米氧化铟锡诱导大鼠肺损伤模型的建立及病理特征的探讨

目的研究纳米氧化铟锡(Nano-ITO)致大鼠肺损伤模型中的动态病理学特征,指导临床和基础科研进一步探索肺间质损伤和肺泡蛋白沉积症(PAP)的机制。方法建立大鼠非暴露式气管灌注染毒Nano-ITO模型,进行剂量反应(1.2、3、6 mg·kg^(-1)·bw^(-1))和时间效应(3、7、14、28、56、84 d)研究,分析支气管肺泡灌洗液(BALF)中炎症因子和氧化应激指标水平,HE、PAS、Masson、油红O、天狼星红染色观察肺组织病理形态的改变,透射电镜观察肺组织细胞超微结构,免疫组化测定IL^(-1)β、HO^(-1)、SP-A蛋白变化,免疫荧光检测α-SMA蛋白表达情况,PAS染色BALF细胞蜡块切片。结果气管内灌注Nano-ITO,通过在暴露后第3天诱发急性炎症、第14天诱发肉芽肿(结节)形成和胶原增生、第56天诱发PAP和脂滴积累引起肺毒性。肺组织病理学特征包括典型的肺泡内渗出物、纤维细胞性结节、肺泡脂肪滴融合变大、胆固醇结晶肉芽肿和肺泡蛋白沉积症。Nano-ITO暴露第84天组大鼠肺组织的透射电镜发现,肺泡内嗜酸性物质(多层、格子状和髓鞘样结构)显示异常的板层体(肺泡Ⅱ型上皮细胞的特征)和丰富的粗面内质网和线粒体(成纤维细胞的特征)。细胞病理学光镜观察可见,Nano-ITO暴露28 d后,BALF中出现大量无定形PAS染色阳性物质,肺泡巨噬细胞内可见粉红色颗粒蛋白样物质。结论急性炎症、肉芽肿(结节)形成和胶原增生、肺泡蛋白沉积是Nano-ITO诱导大鼠肺损伤过程中的3个特征性发展阶段,为铟肺病的致病机理研究提供了可参考的特征模型。

大鼠纳米氧化铟锡亚慢性暴露后体内的毒性效应

目的探讨纳米氧化铟锡(ITO-NPs)气管灌注12周亚慢性暴露后在大鼠体内的分布情况及各脏器的毒效应。方法将40只雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为对照组(生理盐水)、低剂量组(1.2mg/kg·bw)、中剂量组(3mg/kg·bw)和高剂量组(6mg/kg·bw),每组10只。非暴露式气管灌注ITO-NPs,每周2次,间隔3天,连续染毒12周。染毒结束后处死动物,收集组织样品,包括脑、肺脏、肝脏、脾脏、肾脏、睾丸,ICP-MS法测定样品中铟元素含量,并对组织样品进行病理学观察。结果各剂量ITO-NPs暴露组中,大鼠相对肺重量均显著增加(P<0.05)。脑、肺脏、肝脏、脾脏、肾脏、睾丸的铟含量均呈剂量依赖性增加。1.2mg/kg·bw ITO-NPs组的TBIL(1.11±0.10)和BUN(4.92±0.36)水平显著高于对照组(P<0.05);3mg/kg·bw ITO-NPs组大鼠血清TBIL(1.06±0.16)、BUN(6.35±0.25)和MDA(7.59±0.72)含量明显高于对照组(P<0.05);6mg/kg·bw ITO-NPs组AST(183.77±29.18)、TBIL(1.06±0.13)、DBIL(0.54±0.05)、BUN(8.11±0.48)、UA(190.44±38.37)、Cr(245.54±49.21)和MDA(7.78±0.70)显著高于对照组(P<0.05)。在组织病理学上,检测到轻度至重度肺部炎症反应病灶以及急性炎症和肺泡蛋白沉积,这些病变的严重程度以剂量依赖的方式恶化。结论ITO-NPs暴露12周后,铟元素主要聚集肺组织中,其次是脾、肝、肾、睾丸和脑组织,且中、高剂量暴露可引起严重肺损伤。

N-乙酰半胱氨酸通过调节NF-κB信号通路减轻纳米氧化铟锡诱导的大鼠肺毒性效应

目的评估N-乙酰半胱氨酸(NAC)通过调节核因子-κB(NF-κB)信号通路对氧化铟锡纳米颗粒(Nano-ITO)诱导的大鼠肺泡蛋白沉积症(PAP)的可能保护作用。方法于2019年10月,将50只成年雄性SD大鼠随机分为5组(每组10只),分别为空白对照组、生理盐水对照组、NAC对照组(200 mg/kg,腹腔注射)、Nano-ITO组(6 mg/kg Nano-ITO,非暴露式气管灌注)和NAC干预组(大鼠腹腔注射20 mg/kg NAC,1.5 h后气管内灌注6 mg/kg Nano-ITO)。每周染毒2次,共染毒12周。大鼠麻醉下实施处死,取出肺脏进行组织病理学和免疫组化分析。各组间反映氧化应激和肺部炎症的指标比较采用单因素方差分析(ANOVA)和Bonferroni的事后检验进行,并分析NAC对Nano-ITO诱导的大鼠NF-κB信号通路的影响。结果Nano-ITO暴露大鼠的组织病理学检查显示弥漫性肺泡损伤,包括PAP、胆固醇晶体、肺泡纤维化、肺纤维化和肺泡肺气肿。Nano-ITO暴露大鼠的免疫组织化学结果显示,在细支气管和肺泡上皮细胞的细胞核中,核因子κB p65(NF-κB p65)和核因子Kappa B抑制物激酶(IKK-β)呈强阳性,核因子κB抑制蛋白α(IκB-α)呈弱阳性。与空白对照组、生理盐水对照组和NAC对照组比较,Nano-ITO组大鼠支气管肺泡灌洗液中总蛋白(TP)水平明显升高(P<0.05),乳酸脱氢酶(LDH)、超氧化物歧化酶(SOD)活力、丙二醛(MDA)含量以及总抗氧化能力(T-AOC)明显增加(P<0.05),促炎细胞因子白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)的水平明显升高(P<0.05),大鼠肺组织中NF-κB p65、IKK-β、诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)和活性氧(ROS)水平明显升高(P<0.05)。与Nano-ITO组比较,NAC干预组大鼠支气管肺泡灌洗液中TP水平、T-AOC、MDA含量和TNF-α水平明显降低(P<0.05),大鼠肺组织中NF-κB p65和ROS水平均明显降低(P<0.05)。Western blot结果显示,与各对照组比较,Nano-ITO组大鼠肺组织中NF-κB p65和IKK-β的蛋白表达增加,IκB-α的蛋白表达降低(P<0.05);与Nano-ITO组比较,NAC干预组大鼠肺组织NF-κB p65和IKK-β的蛋白表达降低,IκB-α的蛋白表达升高(P<0.05)。结论Nano-ITO可能通过激活NF-κB信号通路对肺脏产生毒性作用,且NAC可能通过抑制NF-κB信号通路来拮抗Nano-ITO的肺毒性。