银与氢氧化铝纳米颗粒诱导肝毒性的比较分析：组织病理学与基因毒性评估

《Egyptian Liver Journal》：Comparative analysis of silver and aluminum hydroxide nanoparticle-induced hepatotoxicity

本研究针对银纳米颗粒(AgNPs)和氢氧化铝纳米颗粒(Al(OH)3NPs)在生物医学应用中潜在的安全性问题，开展了系统的比较毒理学研究。研究人员通过小鼠模型，综合运用组织病理学分析、彗星试验和DNA片段化检测等技术，首次在标准化条件下直接比较了两种纳米材料在等效剂量下的肝毒性和基因毒性。结果表明，AgNPs和Al(OH)3NPs均能引起剂量依赖性的肝损伤和DNA损伤，但AgNPs的毒性显著更强，其诱导的严重DNA损伤(3级)细胞比例(9.33%)是Al(OH)3NPs(4.67%)的两倍。该研究为纳米材料的生物安全评估提供了关键数据，强调了在医疗应用中审慎使用纳米材料的重要性。

　　

纳米技术为现代医学带来了革命性的变革，纳米颗粒因其独特的物理化学性质，在疾病诊断、治疗和预防领域展现出巨大潜力。其中，银纳米颗粒(AgNPs)以其卓越的抗菌能力著称，被广泛应用于日常消费品和医疗产品中；而氢氧化铝纳米颗粒(Al(OH)₃NPs)则因其优异的蛋白吸附能力，常被用作疫苗佐剂。然而，这些纳米材料在发挥功效的同时，其潜在的生物安全性问题，特别是对肝脏等主要代谢器官可能产生的毒性效应，引发了广泛关注。尽管已有研究分别探讨过AgNPs或Al(OH)₃NPs的毒性，但在相同的实验条件下直接比较两者相对毒性水平的研究尚属空白，这限制了对它们风险等级的准确评估。为此，Nagla Zaky Ibrahim El-Alfy等研究人员在《Egyptian Liver Journal》上发表了一项研究，旨在填补这一关键知识缺口，首次直接比较AgNPs和Al(OH)₃NPs在等效剂量下对小鼠肝脏的毒性影响。

为了回答上述问题，研究人员开展了一项设计严谨的体内实验。他们使用了50只年轻的CD-1雄性白化小鼠，将其随机分为五组：对照组、低剂量(5 mg/kg)和高剂量(10 mg/kg) AgNPs处理组、低剂量(5 mg/kg)和高剂量(10 mg/kg) Al(OH)₃NPs处理组。AgNPs通过皮下注射连续给药5天/周，持续4周；而Al(OH)₃NPs则每周皮下注射一次，持续4周。最后一次给药24小时后，采集小鼠肝脏组织进行多参数分析。研究采用的主要关键技术方法包括：肝组织的苏木精-伊红(H&E)染色进行组织病理学分析，以评估肝细胞结构变化、炎症浸润和血管充血等情况；碱性彗星试验（单细胞凝胶电泳），用于在单细胞水平定量检测肝细胞的DNA损伤程度，通过分析尾长(TL)、尾强度(TI)和尾矩(TM)等参数，并将损伤分为0-4级；以及通过琼脂糖凝胶电泳评估DNA片段化，以检测典型的DNA laddering（梯状条带）现象，这是细胞凋亡的标志。所有数据均采用适当的统计方法进行分析。

组织病理学发现

对照组小鼠的肝组织显示出正常的组织结构，肝小叶结构完整，肝细胞索排列整齐，中央静脉和门管区结构清晰。

低剂量(5 mg/kg) AgNPs处理组表现出中度的病理改变，包括中央静脉及周围血窦的明显充血，以及肝细胞间的局灶性炎性单核细胞浸润。

高剂量(10 mg/kg) AgNPs处理组的损伤更为严重，观察到广泛且严重的中央静脉和门静脉充血、肝细胞明显的坏死性改变，以及血窦内大量活化的库普弗细胞。

低剂量(5 mg/kg) Al(OH)₃NPs处理组的主要病理表现是肝细胞中度的空泡变性，并伴有门静脉充血迹象。

高剂量(10 mg/kg) Al(OH)₃NPs处理导致更严重和广泛的空泡变性，部分肝细胞出现坏死性改变，并可见活化的库普弗细胞，但其严重程度通常低于高剂量AgNPs组。

总体而言，两种纳米颗粒均诱导了剂量依赖性的肝毒性，但损伤特征不同：AgNPs引起严重的血管充血和明确的坏死性改变，而Al(OH)₃NPs则以广泛的空泡变性为主要特征。在等效高剂量下，AgNPs引起的病理改变在性质上比Al(OH)₃NPs更严重。

彗星试验

纳米颗粒处理诱导剂量依赖性的DNA损伤。彗星试验结果显示，与对照组相比，所有处理组的DNA损伤均显著增加。损伤程度按0级（未损伤）到3级（严重损伤）进行分级。

高剂量(10 mg/kg) AgNPs处理组中，有9.33%的肝细胞表现出严重的3级DNA损伤，而高剂量(10 mg/kg) Al(OH)₃NPs处理组的这一比例为4.67%。这表明AgNPs在等效剂量下比Al(OH)₃NPs具有更强的基因毒性。

DNA片段化测试

DNA片段化评估通过琼脂糖凝胶电泳进行。对照组小鼠显示出完整的高分子量基因组DNA条带。

AgNPs和Al(OH)₃NPs的给药均诱导了剂量依赖性的DNA片段化。在高剂量(10 mg/kg) AgNPs处理组中，观察到在500-800 bp范围内的显著DNA拖尾现象，表明广泛的DNA降解。同样，高剂量(10 mg/kg) Al(OH)₃NPs组也显示出显著的DNA片段化，其特征是在300-3000 bp范围内的拖尾。低剂量(5 mg/kg)处理组则显示出不同的DNA损伤模式，表现为高分子量DNA片段的聚集。这提示两种纳米颗粒可能通过不同的机制引起基因毒性：AgNPs可能更倾向于激活程序性细胞死亡途径（凋亡），导致典型的DNA梯状条带；而Al(OH)₃NPs可能更多地引起非特异性的氧化损伤，导致随机的DNA链断裂。

本研究通过直接的体内比较证实，在等效剂量下，银纳米颗粒(AgNPs)比氢氧化铝纳米颗粒(Al(OH)₃NPs)具有更强的肝毒性和基因毒性。两种材料均引起剂量依赖性的肝损伤，但AgNPs导致更严重的坏死性改变和DNA损伤。这些发现对即使是常用的纳米材料（如氢氧化铝）的安全性假设提出了挑战。研究结果强调了在进行纳米材料的生物医学应用时，进行严格、比较性安全评估的至关重要性。AgNPs的较强毒性可能与其释放银离子(Ag⁺)，进而产生活性氧(ROS)，导致氧化应激、线粒体损伤和细胞死亡通路激活有关。而Al(OH)₃NPs虽毒性相对较低，但仍能引起明显的空泡变性和DNA损伤，这提示其作为疫苗佐剂长期或重复使用的潜在风险需要重新评估。该研究为纳米毒理学领域提供了重要的比较毒性数据，对制定纳米材料的安全使用指南和监管政策具有重要参考价值，并呼吁未来研究进一步阐明这两种纳米颗粒诱导损伤的具体分子通路差异。