摘要：纳米氧化钛(TiO_2)是目前国际上生产量最大，在工业、医药卫生、日用化妆品、食品以及环保方面运用最广泛的一种纳米材料。然而随着纳米材料的广泛运用，包括纳米TiO_2在内的纳米材料的潜在环境卫生和职业卫生安全越来越受到人们的高度关注，已成为探讨热点。2012年初，美国国家科学院国家探讨理事会发布了“工程纳米材料的环境、健康与安全性的探讨战略(A Research Strategy forEnvironmental, Health, and Safety Aspects of Engineered Nanomaterials)”报告，提出需要制定整体的探讨计划，避开纳米技术快速进展带来的潜在风险(www8.nationalacademies.org/onpinews/newsitem.aspx?RecordID=13347)。近年来探讨，不仅证实纳米TiO_2暴露可引起动物肝、脾、肺的损伤，尤其是肾和脑的损伤，而且阐明了相应的损伤机制,而肾和脑这两种器官又与生殖系统的功能密切相关。人们长期利用含有纳米TiO_2的化妆品及长期生活或工作在暴露有纳米颗粒的环境下(如生产车间的工人），其纳米颗粒通过皮肤渗透、呼吸和消化系统而进入体内，并可能通过血液循环、血睾屏障在卵巢和睾丸中积累，进而导致生殖系统损伤。但纳米TiO_2暴露对生殖系统的损伤及其机制探讨尚不够深入。由此开展纳米TiO_2生殖系统毒性的探讨具有非常重要的论述作用和实际作用。鉴于此，本论文以10mg/kg BW的纳米TiO_2（锐钛型5nm）连续灌胃处理雌性和雄性小鼠90天，对其生殖系统的损伤进行了探讨；同时结合基因芯片技术深入探讨了生殖系统损伤多基因共同作用的分子机制。本探讨可为纳米材料长期暴露引起生殖系统的毒性评估提供重要的论述依据。论文结果如下：(1)用纳米TiO_2(10mg/kg)对雌性小鼠持续灌胃90天后，探讨了雌性小鼠卵巢的损伤和卵巢基因表达特点。结果显示纳米TiO_2颗粒能够进入卵巢中积累并且导致卵巢的损伤如卵巢萎缩，初级卵泡和次级卵泡发育障碍，卵巢细胞的不规则排列和卵泡腔的形状不规则。纳米TiO_2颗粒也可进入卵巢细胞甚至细胞核，进而导致细胞凋亡。纳米TiO_2颗粒暴露造成了卵巢组织钙、钠、钾和锌金属元素的含量增加，而镁、铜和铁金属元素的含量下降。纳米TiO_2颗粒暴露导致了性激素的不平衡，如血清孕酮、促黄体生成素、睾酮和促卵泡激素的水平降低，雌二醇的浓度增加，进而引起生育力下降，如交配率、怀孕率、产仔数都显著下降及子代生长发育减慢。同时纳米TiO_2颗粒暴露引起了卵巢严重的氧化性损伤，如ROS大量积累和DNA氧化水平增加。微阵列浅析显示，纳米TiO_2处理的小鼠卵巢组织中有223个已知功能基因上调(diffscore≥13, p0.05)，65个已知功能基因下调(diffscore-13, p0.05)。在本探讨中，卵巢的差别基因的功能分别涉及细胞分化、免疫炎症反应、离子运输、代谢历程、氧化应激反应、内固醇代谢、凋亡、信号转导、信号通路、转录、运输等。尤其是与内固醇和性激素代谢历程有关的Akr1c18、Cyp17a1和Lgmn显著上调，这些基因的过表达引起雌二醇浓度上升，以及孕酮、促黄体生成素和睾酮浓度下降，进而抑制卵泡发育和降低雌性小鼠的生育力。另外，纳米TiO_2颗粒暴露后导致卵巢Cyp17a1的表达显著增加也可推动雌二醇的生物合成。(2)浅析了10mg/kg纳米TiO_2钛颗粒持续90天灌胃雄性小鼠后生殖毒性和基因表达谱变化。结果表明纳米TiO_2颗粒能够通过血睾屏障在睾丸中沉积，并且导致睾丸的损伤和细胞凋亡，如生精管空泡化、生精层的厚度减小，睾丸细胞的不规则排列和支持细胞的空泡化；附睾尾部的精子发生异常的变化，如总的精子浓度和精子活力下降，精子畸形率显著增加，精子损伤严重如头尾断裂；雄性小鼠的生育力显著下降，如低的交配率、妊娠率和少的产仔数。纳米TiO_2的暴露导致睾丸组织中钙和铁的含量下降，锌含量显著增加。同样，纳米TiO_2暴露也造成性激素的不平衡，如雌二醇和孕酮显著增加，而促卵泡激素、促黄体生成素和睾酮水平显著下降。微阵列浅析显示与对照比较，纳米TiO_2处理组的小鼠睾丸组织有155个基因显著上调(diffscore≥13, p0.05)，100个基因显著下调(diffscore-13,p0.05)。对已知功能的差别基因分类，表明差别基因的功能涉及的范畴有精子发生、内固醇代谢历程、凋亡、免疫、细胞分化、氧化应激反应、氧化还原活性、激素活性、离子运输等。尤其是Spata19、Tdrd6和Tnp2表达的显著下调直接与精子发生的抑制有关，而Cyp2e1、Mvd、Smol和Srd5a2与内固醇代谢有关,Cyp2e1表达下调，Mvd、Smol和Srd5a2表达上调。关键词：纳米二氧化钛论文小鼠论文卵巢论文睾丸论文性激素论文氧化应激论文生育力论文基因表达谱论文
中文摘要4-6
Abstract6-11
文献综述11-23
第一章 纳米 TiO_2暴露致雌性小鼠生殖毒性及卵巢基因表达的变化23-94
引言23-24
第一节 纳米 TiO_2暴露致雌性小鼠卵巢损伤24-32
1. 材料和策略24-26
2. 结果26-31
3. 讨论31-32
第二节 纳米 TiO_2 暴露后雌性小鼠激素浅析和生殖实验32-35
1. 材料和策略32-33
2. 结果33-34
3. 讨论34-35
第三节 纳米 TiO_2暴露后卵巢基因表达谱浅析35-62
1. 材料和策略35-39
2. 结果39-61
3. 讨论61-62
第四节 纳米 TiO_2暴露后卵巢差别基因的功能分类62-71
1. 材料和策略62
2. 结果62-70
3. 讨论70-71
第五节 卵巢差别基因的 GO Term 和通路浅析以及差别基因验证71-93
1. 材料和策略71-74
2. 结果74-91
3. 讨论91-93
本章小结93-94
第二章 纳米 TiO_2 暴露致雄性小鼠生殖毒性及睾丸基因表达的变化94-143
引言94-95
第六节 暴露到纳米 TiO_2致雄性小鼠睾丸损伤的探讨95-101
1. 材料和策略95-97
2. 结果97-100
3. 讨论100-101
第七节 暴露到纳米 TiO_2后雄性小鼠性激素浅析和生殖实验101-107
1. 材料和策略101-103
2. 结果103-105
3. 讨论105-107
第八节 暴露到纳米 TiO_2造成睾丸基因表达转变的差别基因筛选107-120
1. 材料和策略107-108
2. 结果108-119
3. 讨论119-120
第九节 暴露到纳米 TiO_2后睾丸差别基因的功能分类120-127
1. 材料和策略120
2. 结果120-125
3. 讨论125-127
第十节 睾丸差别基因的 GO Term 和通路浅析以及差别基因验证127-142
1. 材料和策略127-130
2. 结果130-141
3. 讨论141-142
本章小结142-143
全文总结143-144
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