不同粒径二氧化钛颗粒口服给药后在小鼠体内的急性毒性和生物分布

在研究生复试中,要考察研究生的科研素质和专业能力,这对考生了解学科热点、熟悉学术前沿提出了更高的要求。要想在研究生入学考试复试中脱颖而出并获得第一名,就必须具备一定的文献阅读能力,从而了解更多的专业英语词汇,掌握科研技能,提高科研质量。

本期《小微文献阅读》以毒理学领域的一篇文献为例,为复试准备时的文献阅读提供一些思路。

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Acute toxicity and bio-distribution of different sized titanium dioxide particles in mice after oral administration

Abstract:In order to evaluate the toxicity of TiO2 particles, the acute toxicity of nano-sized TiO2 particles (25 and 80 nm) on adult mice was investigated compared with fifine TiO2 particles (155nm). Due to the low toxicity, a fifixed large dose of 5g/kg body weight of TiO2 suspensions was administrated by a single oral gavage according to the OECD procedure. In 2 weeks, TiO2 particles showed no obvious acute toxicity. However, the female mice showed high coeffificients of liver in the nano-sized (25 and 80 nm) groups. The changes of serum biochemical parameters (ALT/AST, LDH) and pathology (hydropic degeneration around the central vein and the spotty necrosis of hepatocytes) of liver indicated that the hepatic injury was induced after exposure to mass different-sized TiO2 particles. In addition, the nephrotoxicity like increased BUN level and pathology change of kidneys was also observed in the experimental groups. The signifificant change of serum LDH and alpha-HBDH in 25 and 80 nm groups showed the myocardial damage compared with the control group. However, there are no abnormal pathology changes in the heart, lung, testicle (ovary), and spleen tissues. Biodistribution experiment showed that TiO2 mainly retained in the liver, spleen, kidneys, and lung tissues, which indicated that TiO2 particles could be transported to other tissues and organs after uptake by gastrointestinal tract.

Keywords:

Acute toxicity;

Fixed dose procedure;

Titanium dioxide;

Nanoparticles;

Mice

研究背景

二氧化钛(TiO2)是一种不燃、无臭的白色粉末,天然存在于锐钛矿、金红石和板钛矿中,经常被用作白色颜料,广泛用于油漆、纸张、塑料、陶瓷等,纳米TiO2具有稳定性好、耐腐蚀、光催化性等优点。TiO2在纳米级(粒径<100 nm)时变得透明,能够吸收和反射紫外线。TiO2广泛的应用也致使人体的暴露机会增加,对人体的潜在危害值得关注。

研究现状

目前的研究大多关注吸入性TiO2纳米颗粒或皮肤暴露的危害,尚未开展口服暴露TiO2对体内定量分布的影响研究。但是,人体的主要暴露方式恰好以经口暴露为主,因此有必要围绕经口暴露的方式展开研究。

实验设计简介

材料前处理:采用0.5%羟丙基甲基纤维素K4M(HPMC,K4M)作为悬浮剂(因为二氧化钛颗粒在这个体系中视作稳定的存在)。将3gTiO2分散在0.5%的HPMC溶液(12 ml),悬浮液超声波处理15-20min,斡旋荡2-3min,使材料颗粒充分分散。

研究目的经口暴露染毒,评价不同尺寸二氧化钛颗粒急性毒性与生物分布。所用材料纳米级25nm、80nm的TiO2颗粒,与155nm(即fine组)进行比较。实验设计小鼠雌性40只,雄性40只,动物随机分为4组:对照组和3个实验组(25nm、80nm、155nm组)。1分钟内经灌胃给予小鼠TiO2混悬液(单剂5g/kg体重)。对照组小鼠给予0.5% HPMC做阴性对照。研究方法由于毒性较低,采取一次性灌胃,固定大剂量5g/kg体重,TiO2悬液,2周后检测。观察指标脏器系数、血清生化指标(如ALT/AST、LDH、BUN、α-HBDH(α-羟丁酸脱氢酶))、肝、肾、胃、脑病理变化(如中央静脉水变性、肝细胞斑点性坏死)。结果收集排除灌胃不当所致死亡,2w后处死,内眦取血,解剖取脏器(心脏、肝、脾、肾、肺、脑、睾丸(卵巢)等)称重固定。

■ 为了研究不同尺寸的影响,所以设计了不同尺寸的组别。

■ 为了研究经口暴露,所以选择灌胃染毒操作。

■ 为了研究急性毒性,所以染毒时间严格控制在2周。

■ 为了分析不同的生物暴露部位,所以实验结束处死实验动物之后进行了不同器官的收集,做了病理切片和不同器官的理化参数测定。

总 结

提 示

结果与讨论就是根据实验设计的过程依次将所要论述的内容以更加有逻辑性与连贯性的特点书面呈现出来。

单次口服5g/kg的TiO2颗粒后未观察到明显的急性毒性。但是:

■ 纳米(25nm和80 nm)组雌性小鼠肝脏系数高于155nm组。

■ 生化指标(ALT/AST、BUN、LDH)发现TiO2颗粒对雌性小鼠的肝脏和肾脏造成了明显的损伤。

■ ICP-MS测定钛含量,TiO2颗粒主要残留在肝脏、肾脏、脾脏和肺中。

■ 组织病理学检查可见明显的肝损伤(中央静脉周围水肿变性、肝细胞点状坏死)和肾损害(肾小管内蛋白液、肾小球肿胀)。

注 意

对于影响化学物毒性作用的因素课程中讲到,颗粒尺寸大小、暴露方式、染毒剂量、暴露时间、物种特点等都是重要的影响因素,任何一个研究都是基于某一限定条件的,每一个结果都是基于一定的研究对象与研究方法的,同一种物质对不同物种、对同一物种的不同个体、同一个体的不同阶段都会表现出一定差异的结果,这就是毒性表现的选择性。

不要试图通过一个研究就得出一个永不会推翻的结论,要通过大量的研究去总结归纳,这就是研究性论文与综述性论文的重要区别,研究可以得出一个或多个基于某种条件的结论,但综述可以将多个研究的多个结论进行总结,进一步延伸归纳出相似点与不同点,从而知道今后的研究。这是不论毒理学还是其他学科在读文献时都应明白的一点。

文献收获

1. 学科特色问题:毒理学染毒方式有哪些?急性毒性实验设计要点?影响毒物分布的因素?本研究控制混杂因素采取了哪些措施?

2. 复试拓展性问题:你觉得本实验设计有哪些不足?(主要可以围绕实验动物的选择以及观察指标方面的设计缺陷进行回答) 如何设计一个急性毒性试验?怎么安排实验内容?(结合基础课中讲的实验设计要点进行回答,例如,从动物选择、染毒处理和指标观察等,应充分结合实际)

3. 考查基础知识:什么是纳米材料?你觉得纳米材料是利大于弊还是弊大于利?(潜在暴露确实会有毒性危害,纳米药物载体却是医学领域的一大发现) 什么是通路分析?(通路可简单理解为由基因表达转录翻译到一系列效应反应表现的过程,期间涉及某些反应过程的激活/上调,当然也有反应过程受到抑制,但最终的效应变化与刚开始的基因表达水平是一致相关的,这就是通路)

技巧点拨

■ 读文献不要拿到文献就从第一页第一行第一句开始阅读,要先看题目,明白科学假设,一篇研究就是围绕科学假设展开的。

■ 看摘要,摘要基本包括目的、方法、结果、讨论,是全文的精简版。

■ 不要一字一句阅读,要关注小标题,小标题是每一小节的中心论点。

■ 明白基本的论证方法,正面论证与反面论证。

■ 学会高效看图表,通过图表可以检出实验设计,剂量分组,效应指标等信息,要重点关注图表的横纵坐标的含义、图表下边的文字说明、不同图例代表的组别、指标高低变化说明的问题。

Wang Jiangxue,Zhou Guoqiang,Chen Chunying,Yu Hongwei,Wang Tiancheng,Ma Yongmei,Jia Guang,Gao Yuxi,Li Bai,Sun Jin,Li Yufeng,Jiao Fang,Zhao Yuliang,Chai Zhifang. Acute toxicity and biodistribution of different sized titanium dioxide particles in mice after oral administration.[J]. Toxicology letters,2007,168(2).

**注:本文仅供考研学子学习交流,欢迎大家分享自己的看法。

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带读老师

大庞老师

东南大学 公共卫生硕士

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