纳米氧化钛引起海马神经元毒性的分子机制研究

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1、SOOCHOWUNIVERSITY硕士学位论文研究生姓名指导教师姓名专业名称生物物理学纳米材料生物学效应研究方向2015年3月论文提交曰期苏州大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。论文作者签名：_日期：2苏州大学学位论文使用授权声明本人完全了解苏州

2、大学关于收集、保存和使用学位论文的规定，即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献信息情报中心、中国科学技术信息研究所（含万方数据电子出版社）、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。涉密论文□本学位论文属在年月解密后适用本规定。非涉密论文论文作者签名：日期：导师签名：日期：纳米氧化钛引起海马神经元毒性的分子机

3、制研究中文摘要中文摘要纳米二氧化钛(TiO2)，由于其特殊的物理化学性质，被广泛应用于水、土壤和空气净化、化妆品、食品添加剂和涂料等行业。它可通过皮肤，呼吸道和消化道进入人体而对人类产生潜在的危害。此外，纳米TiO2可以通过嗅觉通路进入中枢神经系统（CNS）损伤神经元细胞。目前，国内外对于纳米TiO2神经毒性和其对学习记忆相关的海马区的损伤已有相关的研究，但是对于与学习记忆功能密切相关的海马神经元细胞的研究却鲜有报道。鉴于此，本论文以具有发育特性的大鼠原代海马神经元细胞为模型，用不同浓度（5、15和30μg/mL）的纳米TiO2（锐钛型，

4、5nm）处理细胞24h，对其引发的学习记忆损伤相关的海马神经元凋亡的分子机制和对海马神经元细胞树突发育的影响及其机制进行研究。本研究可为纳米TiO2长期暴露引起神经毒性和学习记忆损伤评估提供重要的理论依据。论文主要涉及以下内容：（1）在这部分研究中，从新生一天的SD大鼠分离培养海马神经元48h，并使之暴露于5、15和30μg/mL纳米TiO2中24h，随后研究细胞活力、超微结构和线粒体膜电位、钙稳态、氧化应激、抗氧化能力和细胞凋亡信号通路。研究结果表明，随着纳米TiO2浓度的增加，原代海马神经元细胞活性下降，与对照相比，细胞活性分别下降了

5、13.78%、20.42%和29.42%，乳酸脱氢酶的释放增加，和对照相比分别增加了19.54%、36.13%和62.07%。同时纳米TiO2引起了细胞凋亡并且凋亡率呈剂量依赖性，分别是对照的2.51、3.14和4.25倍。此外，纳米TiO2导致原代培养的海马神经元细胞内钙的积累，分别是对照的1.55、2.66和3.76倍，线粒体膜电位（MMP）显著下降，分别是对照的84.20%，60.00%和38.00%。细胞中细胞色素c（cytochromec）、caspase-3、Bax、caspase-12、葡萄糖调节蛋白78（GRP78）和C/

6、EBP同源蛋白（CHOP）的蛋白表达均上调，分别是对照的1.54、2.22和3.77倍；2.15、2.85和4.15倍；1.33、2.17和2.83倍；1.10、1.36和1.62倍；1.15、1.27和1.37倍和1.07、1.25和1.40倍，而bcl-2蛋白表达下调，分别下调了8.63%、19.76%和34.70%。这些结果表明，纳米TiO2导致的海马神经元凋亡与线粒体介导的信号相关联的通路和内质网介导的信号通路有关。I中文摘要纳米氧化钛引起海马神经元毒性的分子机制研究（2）为了进一步了解神经毒性的分子机制，用不同浓度纳米TiO2（

7、5、15和30μg/mL）处理生长到第四天的原代海马神经元24h，接着分析了纳米TiO2在细胞中的分布，树突发育，谷氨酸代谢，谷氨酸受体（NMDAR）亚基（NR1、NR2A和NR2B）的蛋白表达水平，细胞中钙离子浓度和钠钾电流。结果表明纳米TiO2很容易通过细胞膜进入细胞质和细胞核，并且严重影响原代海马神经元细胞树突发育，突起的长度与对照相比分别下降了6.92%、28.91%和55.54%。此外，纳米TiO2引起细胞中谷氨酸代谢紊乱，细胞外谷氨酸释放量和磷酸化激活的谷氨酰胺酶的活性均增加，与对照相比分别增加了7.75%、16.27%和26

8、.26%；27.27%、63.64%和90.91%；降低了谷氨酰胺量和谷氨酰胺合成酶的活性，与对照相比分别下降了14.54%、29.04%和54.22%；10.25%、20.51%和30.77