劉雨凡,王 繼,郭彩霞,李艷博
(1.首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生毒理與衛(wèi)生化學(xué)系,北京100069;2.首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境毒理學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100069;3.首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)系,北京100069)
《納米科學(xué)與技術(shù):現(xiàn)狀與展望2019》[1]指出:預(yù)計(jì)到2024年納米科技對(duì)世界經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)將超過1 250億美元。納米技術(shù)的迅速發(fā)展使得工程化納米材料被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,但其獨(dú)特的理化特性對(duì)人類健康和環(huán)境安全可能產(chǎn)生新的或不同的影響。作為納米材料的重要一員,納米二氧化硅(silica nanoparticles,SiNPs)位列全球納米材料制造的第2位,年產(chǎn)量近150萬噸[2]。憑借高穩(wěn)定性、可降解性、可調(diào)節(jié)性和生物相容性等特性,SiNPs被廣泛應(yīng)用于化工、食品、化妝品和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。然而,SiNPs的大量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用不可避免地帶來人類暴露和健康效應(yīng)問題。SiNPs已被經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(Organization for Economic Co-operation and Development,OECD)列入需優(yōu)先進(jìn)行毒性評(píng)估的納米材料之一。SiNPs可通過呼吸道吸入、消化道攝入、皮膚接觸甚至醫(yī)源性靜脈注射等途徑進(jìn)入人體。與納米技術(shù)的快速發(fā)展比較,納米毒理學(xué)評(píng)價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后。以往有研究[3]報(bào)道了SiNPs的系統(tǒng)毒性,但其心血管系統(tǒng)毒性及作用機(jī)制方面缺乏系統(tǒng)性的闡述。系統(tǒng)認(rèn)識(shí)SiNPs的心血管毒性作用及其機(jī)制可為納米材料的安全性評(píng)價(jià)提供依據(jù),同時(shí)控制其毒性作用可更好地指導(dǎo)納米材料開發(fā)和應(yīng)用。因此,現(xiàn)結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)SiNPs心血管研究的最新文獻(xiàn),基于人群流行病學(xué)和實(shí)驗(yàn)室研究對(duì)SiNPs造成的心血管毒性效應(yīng)及其可能的作用機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)綜述,并且討論了影響SiNPs心血管系統(tǒng)毒性的主要因素,一定程度上解釋了現(xiàn)有研究出現(xiàn)的異質(zhì)性甚至矛盾性現(xiàn)象。
1.1 流行病學(xué)證據(jù)流行病學(xué)研究[4-5]顯示:與非職業(yè)接觸人群比較,SiNPs暴露人群心絞痛的發(fā)生率明顯增加;SiNPs暴露與心血管疾病標(biāo)志分子血管細(xì)胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)、細(xì) 胞 間 黏 附 分 子(intercellular adhesion molecule,ICAM)和低頻心率變異性的改變有密切關(guān)聯(lián)。國(guó)內(nèi)研究[6]也顯示:與對(duì)照人群比較,SiNPs職業(yè)接觸人群出現(xiàn)血壓升高、心電圖異常、血漿D-二聚體及ICAM-1水平升高以及血常規(guī)指標(biāo)的異常。SiNPs暴露對(duì)作業(yè)工人高血壓與心電圖異常的危險(xiǎn)度比值(odds ratio,OR)分別為5.45(95%可信區(qū)間:1.96~15.18)和7.85(95%可信區(qū)間:3.93~15.68)[7]。上述研究提示:SiNPs暴露是心血管疾病發(fā)生發(fā)展的危險(xiǎn)因素。
1.2 實(shí)驗(yàn)室證據(jù)研究[8-10]顯示:無論是呼吸道吸入,還是消化道攝入或皮膚接觸,SiNPs均可到達(dá)循環(huán)系統(tǒng),通過與心臟、血液和血管系統(tǒng)的直接作用介導(dǎo)心血管效應(yīng)。大鼠經(jīng)氣管內(nèi)滴注SiNPs后,心肌組織和血清中的硅(Si)含量均明顯升高,出現(xiàn)心血管損傷效應(yīng),且與染毒劑量和顆粒粒徑有密切關(guān)聯(lián)[11]。此外,SiNPs可刺激暴露局部出現(xiàn)炎癥應(yīng)答,甚至引發(fā)系統(tǒng)性炎癥,繼而炎癥狀態(tài)的形成可加速心血管疾病的發(fā)生發(fā)展[12]。
內(nèi)皮功能障礙是多種心血管疾病的初始事件,與高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化、急性冠脈綜合征和心力衰竭等有關(guān)。已有研究[13-14]表明:直徑小于100 nm的SiNPs可引起小腸系膜動(dòng)脈和主動(dòng)脈血管內(nèi)皮依賴性舒張功能障礙。但也有研究[15]表明:70 nm的SiNPs即可引起離體大鼠胸主動(dòng)脈血管舒張。產(chǎn)生差別的原因可能與其作用機(jī)制不同有關(guān)。SiNPs通過內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)解偶聯(lián)以及破壞一氧化氮(nitric oxide,NO)的生成和釋放,引起血管擴(kuò)張反應(yīng)降低[14];其誘導(dǎo)血管舒張則是通過激活磷脂酰肌醇三激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋 白 激 酶B(protein kinase B,Akt)/eNOS信號(hào)通路,促進(jìn)NO產(chǎn)生[15]。
動(dòng)脈粥樣硬化作為心血管疾病的共同病理基礎(chǔ),是造成心血管疾病發(fā)生和死亡的重要因素。內(nèi)皮損傷被認(rèn)為是動(dòng)脈粥樣硬化的始動(dòng)環(huán)節(jié)。體內(nèi)研究[10,16]顯示:大鼠氣管內(nèi)滴注SiNPs后,血漿內(nèi)皮素1(endothelin 1,ET-1)水平隨著染毒劑量的增加而明顯升高,內(nèi)皮完整性被破壞、內(nèi)皮細(xì)胞凋亡并出現(xiàn)內(nèi)皮功能紊亂。越來越多的體外研究[17-19]證實(shí):SiNPs可激發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、NO/NOS失衡以及誘導(dǎo)DNA損傷等遺傳毒性,激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)/核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子(nuclear transcription factor E2-related factor 2,Nrf2)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)/p53和核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)等信號(hào)通路,誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生自噬、凋亡或壞死,導(dǎo)致內(nèi)皮損傷和功能障礙。
巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞形成是動(dòng)脈粥樣硬化的重要特征。NAPIERSKA等[20]報(bào)道:SiNPs促使單核細(xì)胞招募、黏附和遷移到受損的血管內(nèi)皮。PETRICK等[21]采用體外研究證實(shí):SiNPs可抑制巨噬細(xì)胞內(nèi)脂肪甘油三酯脂肪酶(adipose triglyceride lipase,ATGL)和激素敏感性脂肪酶(hormone-sensitive lipase,HSL)的蛋白表達(dá)和活性,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)膽固醇和甘油三酯水平明顯升高,分別升高22%和63%。GUO等[22]研究也證實(shí):SiNPs通過激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress,ERS),調(diào)控脂質(zhì)流入/流出分子表達(dá),促進(jìn)巨噬細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)蓄積,加速泡沫細(xì)胞形成。MA等[23]首次從整體動(dòng)物水平上證實(shí)SiNPs暴露可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化病變進(jìn)展,表現(xiàn)為ApoE-/-小鼠主動(dòng)脈根部斑塊面積增加,可能與ERS促進(jìn)巨噬細(xì)胞表面清道夫受體白細(xì)胞分化抗原36(cluster of differentiation 36,CD36)的表達(dá)有關(guān)。
血管內(nèi)皮損傷、血流動(dòng)力學(xué)改變和高凝狀態(tài)是血栓形成的主要決定因素。研究[24-25]顯示:SiNPs可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮損傷,抑制主動(dòng)脈血流速度和心輸出量;通過激活內(nèi)源/外源凝血系統(tǒng),抑制纖溶系統(tǒng),促進(jìn)凝血功能。SiNPs還可直接作用于血小板,通過血栓素A2和基質(zhì)金屬蛋白酶2介導(dǎo)的途徑引起血小板活化和聚集[26];也可通過內(nèi)皮細(xì)胞損傷間接激活血小板,使血小板在受損內(nèi)皮表面黏附和聚集形成血栓[10,13,27]。也有體內(nèi)研究[28]顯示:靜脈注射粒徑為150 nm的SiNPs后,BALB/c小鼠未見血小板聚集,而是出現(xiàn)血小板數(shù)量減少,可能是因?yàn)镾iNPs注入后主要分布到各組織器官,在血液循環(huán)中丟失的緣故。
心肌收縮功能障礙是心肌病和心力衰竭(心衰)的重要標(biāo)志。體內(nèi)研究[29-31]顯示:?jiǎn)未戊o脈注射SiNPs可造成斑馬魚心包水腫、心動(dòng)過緩和心輸出量減少;可使小鼠心壁發(fā)生纖維化和鈣化;大鼠經(jīng)氣管內(nèi)滴注SiNPs可檢測(cè)到心臟收縮功能不全,并伴有心肌結(jié)構(gòu)損傷、肌絲排列紊亂、間質(zhì)水腫和心肌細(xì)胞凋亡。體外研究[32]顯示:SiNPs作用于心肌細(xì)胞可造成細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激,導(dǎo)致線粒體功能障礙和低能量狀態(tài),從而降低心肌細(xì)胞肌漿網(wǎng)鈣離子(Ca2+)-ATP酶活性,減少Ca2+釋放,抑制心肌細(xì)胞收縮。SiNPs可通過線粒體途徑誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡從而直接導(dǎo)致心肌缺血甚至心力衰竭[11]。還有文獻(xiàn)[33]報(bào)道:SiNPs通過誘導(dǎo)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞(pulmonary arterial smooth muscle cell,PASMC)中Ca2+水平升高,造成肺動(dòng)脈高壓,引發(fā)右心衰。
但也有一些研究[28,34-35]顯示:SiNPs生物相容性較高,在體內(nèi)使用是安全的。直徑為150 nm的SiNPs在BALB/c小鼠的血管內(nèi)注射是安全的;直徑為20、50和80 nm的SiNPs均未引起斑馬魚心臟毒性;30 nm介孔SiNPs在劑量為0.25 g·L-1時(shí)對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)風(fēng)險(xiǎn)較低,可在體內(nèi)用于生物醫(yī)學(xué)目的。還有研究[36]表明:SiNPs可提高干細(xì)胞治療心肌梗死的療效,有可能成為心臟干細(xì)胞治療的最佳候選材料。
2.1 氧化應(yīng)激氧化應(yīng)激是SiNPs導(dǎo)致心血管功能障礙的重要機(jī)制之一。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)[19,37-38]顯示:SiNPs促進(jìn)活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成,抑制抗氧化酶活性,造成HUVECs和大鼠心肌H 9c2(2-1)細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激,進(jìn)而ROS激活p53、p21和細(xì)胞周期檢查點(diǎn)激酶1(cell cycle checkpoint kinase 1,Chk1)等信號(hào)通路,導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯、DNA損傷甚至細(xì)胞凋亡。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究[10,16,39]顯示:SiNPs暴露可造成心臟、血管等部位發(fā)生氧化還原失衡,進(jìn)而ROS介導(dǎo)心血管損傷。人群研究[5]也顯示:抗氧化酶谷胱甘肽過氧化酶(glutathione peroxide,GPx)活性的降低與SiNPs職業(yè)暴露有密切關(guān)聯(lián)。
2.2 炎癥炎癥也被認(rèn)為是SiNPs影響人類心血管健康的重要生物學(xué)機(jī)制。體內(nèi)研究[40]顯示:除氧化應(yīng)激外,腹腔注射SiNPs可激活小鼠體內(nèi)多組織發(fā)生炎癥應(yīng)答,表現(xiàn)為肺臟、心臟和腎臟組織中腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)表達(dá)水平明顯升高。YANG等[12]報(bào)道:巨噬細(xì)胞介導(dǎo)SiNPs造成的組織局部或系統(tǒng)性的炎癥反應(yīng)。SiNPs可激活巨噬細(xì)胞NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NOD-like receptor pyrin domaincontaining protein 3,NLRP3)炎性小體和NF-κB信號(hào)通路而導(dǎo)致炎癥因子的大量釋放。DUAN等[29]指出:SiNPs可通過中性粒細(xì)胞募集和趨化,引發(fā)中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的心臟炎癥并導(dǎo)致心臟損傷。
當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞受到SiNPs誘導(dǎo)的炎癥干擾時(shí),可損害內(nèi)皮細(xì)胞和血管功能。研究[17]顯示:SiNPs可激活NF-κB信號(hào)通路,上調(diào)促炎因子白細(xì)胞介素1β(interleukin-1β,IL-1β)、白 細(xì) 胞 介 素6(interleukin-6,IL-6)、白細(xì)胞介素8(interleukin-8,IL-8)、TNF-α以及黏附分子ICAM-1、VCAM-1和趨化因子單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的表達(dá),導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙。SiNPs還可通過Janus激酶1(Janus kinase-1,JAK1)/組織因子(tissue factor,TF)信號(hào)通路誘導(dǎo)炎癥-凝血反應(yīng)和血栓形成,使促炎細(xì)胞因子IL-6、IL-8、MCP-1和促凝因子血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子1(platelet endothelial cell adhesion molecule 1,PECAM-1)、TF、血管性血友病因子(von Willebrand’s factor,vWF)以劑量依賴性的方式明顯增加[41]。還有研究[42]顯示:鉀離子(K+)外排是SiNPs觸發(fā)HUVECs炎癥反應(yīng)的早期信號(hào)。
2.3 凝血功能紊亂體內(nèi)研究[13,25]顯示:SiNPs暴露可激活凝血系統(tǒng),抑制纖溶功能,最終增加血液的高凝傾向。SiNPs通過激活凝血因子Ⅻ(coagulation factorⅫ,F(xiàn)Ⅻ)和血小板促進(jìn)了內(nèi)源性凝血通路的激活[43]。體外研究[44]顯示:SiNPs吸附FⅫ,改變其構(gòu)象,引起明顯的酶原α-FⅫa活化并以比表面積依賴的方式誘導(dǎo)FⅫ裂解。外源性凝血系統(tǒng)的啟動(dòng)是從TF的釋放開始的。血小板活化和內(nèi)皮細(xì)胞損傷是凝血過程的重要觸發(fā)因素。研究[27]顯示:SiNPs可穿透血小板漿膜,刺激NO快速而持久地釋放,導(dǎo)致eNOS解偶聯(lián),過氧亞硝酸鹽(ONOO-)過量產(chǎn)生,最終導(dǎo)致低[NO]/[ONOO-]比值和高硝氧/氧化應(yīng)激,有利于血小板表面糖蛋白Ⅱb/Ⅲa激活和選擇素P表達(dá),導(dǎo)致血小板激活和聚集。SiNPs可進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞,導(dǎo)致v WF釋放和內(nèi)皮細(xì)胞壞死,從而產(chǎn)生促凝狀態(tài)[45]。SiNPs通過白細(xì)胞分化抗原 40(cluster of differentiation 40,CD40)及其配體介導(dǎo)的單核細(xì)胞-內(nèi)皮細(xì)胞相互作用明顯增強(qiáng)促凝反應(yīng)[46]。
2.4 離子通道目前的研究較多集中于SiNPs對(duì)Ca2+通道的影響。有研究[33]顯示:SiNPs作用于PASMC后,可以觀察到細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平的強(qiáng)烈瞬時(shí)升高,可能是SiNPs直接或間接刺激原生質(zhì)膜上的電壓操作鈣通道或瞬時(shí)受體電位香草酸亞型1(transient receptor potential vanilloid-1,TRPV 1)通道產(chǎn)生的。SiNPs還通過Ryanodine受體或鈣誘導(dǎo)/鈣釋放機(jī)制促進(jìn)肌漿網(wǎng)鈣釋放。將SiNPs暴露于HUVECs后,3種ATP依賴酶(包括Na+/K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶和Ca2+/Mg2+-ATP酶)活性下降,細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平升高[47]。線粒體作為鈣緩沖位點(diǎn),與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)協(xié)同調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)。心肌細(xì)胞中,SiNPs增加心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激,導(dǎo)致線粒體功能障礙從而降低肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶活性,限制Ca2+的釋放,引起心肌毒性[32]。在斑馬魚胚胎顯微注射SiNPs的研究中,SiNPs通過下調(diào)ATP酶相關(guān)基因(tp2a1l、atp1b2b和atp1a3)、鈣通道相關(guān)基因(cacna1ab和cacna1da)和心肌肌鈣蛋白c的調(diào)控基因(tnnc1a),抑制鈣信號(hào)通路和心肌收縮,誘 發(fā) 心 功 能 不 全[29]。還 有 文 獻(xiàn)[42]報(bào) 道:SiNPs導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞鉀通道功能失調(diào),表現(xiàn)為激活內(nèi)皮細(xì)胞K+通道,從而影響K+流出,導(dǎo)致內(nèi)皮功能紊亂。
2.5 線粒體損傷線粒體是細(xì)胞內(nèi)ROS的主要來源,同時(shí)也容易遭受ROS的攻擊。已有研究[47-48]報(bào)道:SiNPs可造成血管內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞中線粒體形態(tài)異常、結(jié)構(gòu)損傷和功能障礙,進(jìn)而通過線粒體途徑促進(jìn)細(xì)胞凋亡。而且,線粒體動(dòng)力學(xué)紊亂和線粒體生物合成受損參與SiNPs致內(nèi)皮細(xì)胞線粒體損傷[26]。線粒體膜孔開放是線粒體損傷的早期表現(xiàn)。LOZANO等[49]利用大鼠心臟和人心肌細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn):SiNPs可通過開放線粒體膜通透性促進(jìn)心肌功能障礙。此外,線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間存在交互作用。SiNPs可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生ERS,激活CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白(CCAAT enhancer binding protein homologous protein,CHOP)、半胱氨酸蛋白酶12(caspase-12)和肌醇需 求 酶1α(inositol-requiring kinase-1α,IRE1α)/JNK通路,調(diào)節(jié)B細(xì)胞淋巴瘤2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)家族蛋白表達(dá),最終促進(jìn)線粒體介導(dǎo)的凋亡級(jí)聯(lián)[50]。此外,SiNPs通過下調(diào)縫隙連接蛋白43(connexin 43,Cx43)和上調(diào)磷酸化縫隙連接蛋白43(phosphorylatied connexin 43,p-Cx43)以濃度依賴的方式降低心肌細(xì)胞間隙連接通訊(Gap junction intercellular communication,GJIC),進(jìn)而GJIC通過線粒體途徑促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡[48]。
2.6 其他除上述機(jī)制外,表觀遺傳調(diào)控也被證實(shí)參與SiNPs所致心血管損傷作用。SiNPs通過miR-451a負(fù)向調(diào)控白細(xì)胞介素6受體(interleukin-6 receptor,IL6R)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(signal transducer and activator of transcription,STAT)/TF信號(hào)通路,觸發(fā)血管內(nèi)皮功能障礙和血栓前狀態(tài)[25]。此外,納米顆粒對(duì)心血管功能的影響還可能與神經(jīng)元調(diào)節(jié)通路有關(guān)[51]。
SiNPs的心血管毒性作用受作用劑量、作用時(shí)間、理化性質(zhì)和表面修飾等的影響。SiNPs顆粒的粒徑大小影響其細(xì)胞攝取和蛋白冠組成,進(jìn)而影響毒性效應(yīng)[35]。有研究[17,45]顯示:SiNPs的內(nèi)皮細(xì)胞毒性與其作用劑量、作用時(shí)間和顆??偙砻娣e成正比,與納米顆粒大小成反比。顆粒的表面積是其毒性作用的關(guān)鍵參數(shù)。SiNPs引起的內(nèi)皮依賴性血管舒張的衰減程度與納米顆粒表面積有關(guān),而與粒徑無關(guān)[14]。SiNPs的形狀、結(jié)構(gòu)和表面修飾通過影響表面Si-OH密度影響ROS生成的數(shù)量以及SiNPs與細(xì)胞和細(xì)胞器的相互作用,從而影響SiNPs毒作用[52]。在納米材料的應(yīng)用中,表面修飾可影響納米顆粒的體內(nèi)行為,可通過表面修飾制備更安全和有效的SiNPs。氨基修飾SiNPs影響其蛋白冠的組成,可抑制凝血級(jí)聯(lián)的異常激活[53]。聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)與介孔SiNPs的共價(jià)結(jié)合不僅提供了更好的生物相容性,而且能夠通過功能化影響納米顆粒的生物分布、藥物釋放、療效和生物降解[54]。
除作用劑量和作用時(shí)間外,染毒途徑也影響SiNPs的心血管毒理學(xué)效應(yīng),可能是由于不同的暴露途徑導(dǎo)致SiNPs入血的量不同??紤]到SiNPs經(jīng)鼻腔暴露入血中的含量遠(yuǎn)低于靜脈注射入血的含量,鼻腔暴露SiNPs時(shí)未發(fā)現(xiàn)TF的大量釋放[43]。雖然已經(jīng)證明納米顆??梢酝ㄟ^消化道途徑進(jìn)入血液循環(huán),但是口服攝入時(shí)心臟中未觀察到SiNPs,也未引起明顯心臟毒性效應(yīng)[55]。此外,體內(nèi)研究[56]顯示:SiNPs引起的心血管毒性作用與年齡有關(guān),在相同暴露條件下,SiNPs僅引發(fā)老年大鼠心肌缺血、心律異常、纖維蛋白原濃度和血液黏度增加,成年大鼠和年輕大鼠未見明顯的心血管毒作用,提示作用對(duì)象的自身特征也可影響SiNPs的心血管毒性作用。
心血管系統(tǒng)是SiNPs進(jìn)入機(jī)體后重要的作用靶點(diǎn)。目前的研究對(duì)于SiNPs的心血管毒性作用已有了一定的認(rèn)識(shí),但其具體的作用機(jī)制仍需要更多的實(shí)驗(yàn)加以支持,尤其是流行病學(xué)證據(jù)還很有限。SiNPs的心血管毒性研究存在相矛盾的報(bào)道,可能與其理化性質(zhì)(粒徑、結(jié)構(gòu)、表面修飾及電位等)、細(xì)胞類型、作用方式和實(shí)驗(yàn)?zāi)J降扔嘘P(guān),仍需進(jìn)一步研究。此外,現(xiàn)實(shí)環(huán)境中SiNPs往往是和其他污染物一起作用于人體,但目前SiNPs的心血管毒性研究多局限于單一暴露模式。已有研究[57]顯示:SiNPs和鉛以相加或協(xié)同作用導(dǎo)致機(jī)體高凝狀態(tài)和心血管損傷。即使在低水平暴露的情況下,苯并芘(benzo[a]pyrene,B[a]P)和SiNPs聯(lián)合暴露也會(huì)導(dǎo)致斑馬魚發(fā)生充血-凝血級(jí)聯(lián)和血液高凝狀態(tài)[58]。因此,深入探討和全面認(rèn)識(shí)SiNPs的心血管毒性及其分子作用機(jī)制,將為SiNPs接觸限值的制訂提供參考,同時(shí)有利于指導(dǎo)合成更為安全、無毒或低毒的納米粒子,為其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用提供更為廣闊的前景。
吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)2021年4期