天津医药

天津医药 ›› 2016, Vol. 44 ›› Issue (11): 1338-1342.doi: 10.11958/20160476

• 实验研究 • 上一篇    下一篇

纳米二氧化硅致心肌线粒体损伤作用的研究

梁宝璐， 杨曼， 吴鹏， 李艳博， 荆黎△， 孙志伟   

  1. 首都医科大学公共卫生学院 （邮编 100069）
  • 收稿日期:2016-05-27 修回日期:2016-09-21 出版日期:2016-11-15 发布日期:2016-11-15
  • 通讯作者: △通讯作者 E-mail: jingli@ccmu.edu.cn E-mail:jingli@ccmu.edu.cn
  • 作者简介:梁宝璐 （1988）， 女， 主管技师， 硕士在读， 主要从事卫生毒理、 实验技术与管理工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目 （81402709， 81573176）； 北京市自然科学基金项目 （7162021）

Toxic effects of silica nanoparticles on myocardial mitochondria

LIANG Baolu, YANG Man, WU Peng, LI Yanbo, JING Li△, SUN Zhiwei   

  1. School of Public Health, Capital Medical University, Beijing 100069, China
  • Received:2016-05-27 Revised:2016-09-21 Published:2016-11-15 Online:2016-11-15
  • Contact: Corresponding Author E-mail: jingli@ccmu.edu.cn E-mail:jingli@ccmu.edu.cn

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摘要： ： 目的 研究纳米二氧化硅对心肌细胞线粒体的毒性作用及机制。方法 采用非暴露式气管内滴注的染 毒方式对 Balb/c 小鼠进行 3 种浓度（7、 21 和 35 mg/kg）粒径为 40 nm 左右的纳米二氧化硅暴露， 另设对照组滴注等 体积生理盐水。通过透射电子显微镜对小鼠心肌线粒体超微结构进行观察。通过对三磷酸腺苷 （ATP） 浓度的检测， 评价纳米二氧化硅对心肌线粒体功能的影响。通过对心肌组织抗 O2-·能力的检测， 评价心肌细胞线粒体抗氧化能 力。采用 Western blot 法对心肌组织中细胞色素 c 氧化酶 1 （COX1） 和琥珀酸脱氢酶 A （SDHA） 蛋白表达水平进行检 测， 从而阐明纳米二氧化硅对心肌细胞线粒体生物合成的影响。结果 与对照组相比， 高剂量的纳米二氧化硅可导 致线粒体结构的损伤， 主要表现为线粒体肿胀、 线粒体嵴排列紊乱甚至消失及线粒体融合。中、 高剂量的纳米二氧 化硅可导致心肌细胞线粒体功能下降。低、 中剂量的纳米二氧化硅可引起心脏组织抗 O2-·能力应激性升高， 而高剂 量的纳米二氧化硅则可导致心脏组织抗 O2-·能力下降。中剂量的纳米二氧化硅可应激性诱导线粒体的生物合成， 而 高剂量的纳米二氧化硅则抑制线粒体的生物合成。结论 高剂量的纳米二氧化硅可通过诱导线粒体内 O2-·的产生、 降低线粒体抗氧化能力， 从而导致线粒体结构和功能的损伤， 并抑制线粒体的生物合成。

关键词: 纳米结构, 环境暴露, 毒性试验, 纳米二氧化硅, 心肌线粒体, 线粒体生物合成

Abstract: Objective To investigate the toxic effects and mechanisms of silica nanoparticles on myocardial mitochondrial. Methods The Balb/c mice were intratracheally instilled with silica nanoparticles (40 nm) at three doses of 7, 21 and 35 mg/kg every three days for a total of 5 times. Control group was given the same volume of normal saline. The transmission electron microscope was used to observe the ultrastructure of myocardial mitochondria. By measuring the concentration of ATP，the effect of silica nanoparticles on the function of myocardial mitochondria was evaluated. Through the detection of the ability of anti O2-·in the myocardial tissue, the antioxidant capacity of mitochondria in cardiac muscle was evaluated. The expression levels of cytochrome coxidase subunit 1 (COX1) and succinate dehydrogenase subunit a (SDHA) were detected by Western blot assay. Results The results showed that silica nanoparticles at high dose can damage the structure of myocardial mitochondrial, which induced swelling of mitochondria， mitochondrial cristae disorder disappeared and even mitochondrial fusion. Silica nanoparticles (21 and 35 mg/kg) can induced the decrease in functions of mitochondria. Silica nanoparticles (7 and 21 mg/kg) can enhance the myocardial antioxidant capacity. But high dose of silica nanoparticles can induce the decrease in the myocardial antioxidant capacity. Silica nanoparticles (21 mg/kg) induced mitochondrial biosynthesis, but high dose of silica nanoparticles (35 mg/kg) inhibited mitochondrial biosynthesis. Conclusion Silica nanoparticles (35 mg/kg) can induce the production of O2-· and decrease the antioxidant capacity of mitochondria, which leads to the damage of the function and structure of the mitochondria and inhibits the mitochondria biosynthesis.

Key words: nanostructures, environmental exposure, toxicity tests, silica nanoparticles, myocardial mitochondrial, mitochondria biosynthesis