秋梨膏對納米二氧化硅引起大鼠肝、腎毒性的防護作用

陸　敏　孫湖泊　李　妍　王長文　

(吉林醫藥學院，吉林　吉林　132013)

1北京體育大學附屬醫院

納米顆粒的粒徑極小，可以順利通過生物膜而進入機體的組織細胞，并進一步影響細胞內核酸、蛋白質和脂質等生物大分子的結構與功能，最終引起細胞代謝紊亂或基因表達異常〔1～3〕。Duan等〔4〕研究發現，納米二氧化硅是誘發心血管疾病的危險因素；龔春梅等〔5〕進一步證實了納米二氧化硅對機體的毒性作用。本實驗擬檢測納米二氧化硅對大鼠肝、腎的影響及秋梨膏的干預效果。

1　材料與方法

1.1實驗動物與分組健康雄性Wistar大鼠，體重(200±20)g，由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供，實驗動物批準號為2011-x-072。隨機將大鼠分為3組，每組8只，對照組采取灌胃生理鹽水及氣管滴注生理鹽水處理；染毒組灌胃生理鹽水，并給予氣管滴注納米二氧化硅，濃度10 mg·kg-1·bw-1；秋梨膏干預組在氣管滴注納米二氧化硅的同時，灌胃秋梨膏(0.225 ml/只)。每組大鼠均隔日氣管滴注，共進行15次。非氣管滴注日進行灌胃。處理結束后麻醉大鼠，并迅速取出肝及腎，稱重并逐項檢測。

1.2主要試劑秋梨膏，北京恩濟堂制藥有限公司生產；粒徑50 nm的納米二氧化硅購自阿拉丁生物制品有限公司；羥脯氨酸(HYP)試劑盒，南京建成生物工程研究所生產；轉化生長因子(TGF)-β1抗體由美國Abcam生物科技公司提供；其他試劑均為國產分析純。

1.3大鼠尿常規檢測各組大鼠處死時從膀胱抽取尿液，檢測尿隱血、亞硝酸鹽、尿膽原、尿膽紅素、尿葡萄糖等尿常規指標。

1.4肝、腎組織HYP含量檢測準確稱取肝、腎組織后，加入水解液中混勻，沸水浴水解，按照HYP含量測定試劑盒說明書進行操作，計算肝及腎組織中HYP含量。HYP的含量反映了組織中膠原纖維的含量，是特異性判斷組織早期纖維化相關性的重要指標，Masson染色藍染的部分即為膠原纖維。

1.5免疫組織化學染色采用免疫組織化學染色法檢測肝、腎細胞中TGF-β1的表達情況。肝、腎組織切片后分別經過抗原修復后按照免疫組織化學染色步驟進行染色，使用光學顯微鏡觀察切片。對照組細胞核呈藍色且深染，而表達陽性細胞的胞質呈黃色或棕黃色，計數每個400倍視野下的陽性細胞數。

1.6統計學方法應用SPSS17.0軟件進行χ2檢驗、t檢驗、單因素方差分析。

2　結　果

2.1大鼠尿常規指標檢測硅染毒組大鼠尿隱血(6例)、尿膽原+(8例)、尿膽紅素+(8例)明顯高于對照組(均0例)，而秋梨膏干預可有效改善大鼠尿隱血(0例)及尿膽紅素(+0例)異常現象，差異有統計學意義(P<0.01)，但秋梨膏對納米二氧化硅染毒大鼠的尿膽原(+8例)升高沒有緩解作用(P>0.05)。

2.2大鼠肝、腎組織蘇木素-伊紅(HE)染色結果顯微鏡下觀察對照組大鼠的肝組織切片，可見肝細胞的形態正常，細胞膜及核膜完整，中央靜脈形態正常。染毒組大鼠肝組織中可見淋巴細胞浸潤，形成肉芽腫，肝細胞出現水樣變性。與對照組大鼠腎組織相比，染毒組腎小管管腔因水腫而狹窄，腎小管上皮細胞發生水樣變性，腎小球充血。秋梨膏干預組大鼠的肝、腎病理變化與對照組相比均明顯減輕。見圖1。

圖1　秋梨膏對納米二氧化硅染毒大鼠肝、腎組織形態的影響(HE，×400)

2.3HYP含量檢測對照組、染毒組及秋梨膏干預組大鼠肝(103.57、92.52、86.22 μg/g)、腎(93.37、102.38、91.84 μg/g)HYP的含量變化差異無統計學意義(P>0.05)。見圖2。

圖2　各組大鼠肝、腎Masson染色照片(Masson，×400)

2.4TGF-β1表達檢測秋梨膏干預組大鼠腎組織中TGF-β1陽性細胞數(143.50個)明顯高于對照組(1.50個)和染毒組(1.75個，P<0.01)，肝組織中(1.25個)與對照組(3.50個)和染毒組(0.75個)差異無統計學意義(P>0.05)。見圖3。

圖3　各組大鼠肝、腎TGF-β1表達的免疫組化照片(×400)

3　討　論

細胞實驗結果表明，納米二氧化硅的粒徑及細胞的種類是影響其毒性的關鍵因素〔6〕。Rabolli等〔7〕研究發現納米二氧化硅顆粒對J774巨噬細胞、EAHY926 內皮細胞、3t3 纖維母細胞和人類紅細胞的毒性作用機制及毒性效應并不相同。本研究結果表明，納米二氧化硅可引起大鼠肝、腎細胞的明顯水腫，提示一定粒徑的納米二氧化硅對肝腎組織均有損傷作用。

秋梨膏是我國一直廣泛使用的傳統藥膳膏劑，其潤肺止咳、清熱化痰的效果受到廣大人民群眾的普遍認可，但秋梨膏的藥理作用目前尚未完全闡明。本實驗結果表明，秋梨膏可明顯抑制大鼠尿隱血及尿膽紅素異常增高現象，并明顯緩解納米二氧化硅對肝、腎組織的毒性作用，減輕肝腎細胞損傷。另外與對照組相比，毒組及秋梨膏干預組大鼠肝、腎組織中膠原纖維含量均未發生變化，這可能是因為納米二氧化作用時間較短，并未引起病變組織中膠原纖維的代償性增加。

TGF-β家族成員包括TGF-β1、TGF-β2及TGF-β3。研究表明〔8〕，TGF-β在調節細胞生長、增殖、分化、凋亡、免疫等方面具有重要的生物學作用。其中，TGF-β1主要由內皮細胞和結締組織產生，是組織損傷及器官修復過程中的核心調控分子。本實驗結果說明給予秋梨膏可能誘導大鼠腎組織中TGF-β1信號轉導分子的過量表達。本研究結果顯示，納米二氧化硅可引起大鼠肝、腎組織的明顯損傷，秋梨膏可有效抑制納米二氧化硅的毒性作用，但秋梨膏對納米二氧化硅引起的肝、腎組織損傷調控機制有所不同，其具體的分子機制有待深入研究。

1Periasamy VS，Athinarayanan J，Akbarsha MA，etal.Silica nanoparticles induced metabolic stress through EGR1，CCND，and E2F1 genes in human mesenchymal stem cells 〔J〕.Appl Biochem Biotechnol，2015；175(2)：1181-92.

2Lin Z，Ma L，Zhuge X，etal.A comparative study of lung toxicity in rats induced by three types of nanomaterials 〔J〕.Nanoscale Res Lett，2013；8(1)：1-11.

3Lu CF，Yuan XY，Li LZ，etal.Combined exposure to nano-silica and lead induced potentiation of oxidative stress and DNA damage in human lung epithelial cells 〔J〕.Ecotoxicol Environ Saf，2015；122：537-44.

4Duan J，Yu Y，Yu Y，etal.Silica nanoparticles induce autophagy and endothelial dysfunction via the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway 〔J〕.Int J Nanomedicine，2014；5(9)：5131-41.

5龔春梅，楊亞蕊，周繼昌，等.維生素E對納米二氧化硅誘導人支氣管上皮細胞損傷的保護作用 〔J〕.職業與健康，2016；32(7)：902-5.

6Sohaebuddin SK，Thevenot PT，Baker D，etal.Nanomaterial cytotoxicity is composition，size，and cell type dependent 〔J〕.Part Fibre Toxicol，2010；7(1)：22.

7Rabolli V，Thomassen LC，Princen C，etal.Influence of size，surface area and microporosity on the in vitro cytotoxic activity of amorphous silica nanoparticles in different cell types 〔J〕.Nanotoxicol，2010；4(3)：307-18.

8Scharf JG，Braulke T.The role of the IGF axis in hepatocarcinogenesis 〔J〕.Horm Metab Res，2003；35(11-12)：685-93.