二氧化钛纳米颗粒（nTiO2）缓解镉（Cd）毒性新发现：吸附降毒，守护肾脏与肠道菌群

为探究二氧化钛纳米颗粒（nTiO2）与镉（Cd）共暴露对哺乳动物的影响，研究人员开展 90 天大鼠实验。结果显示 nTiO2可缓解 Cd 诱导的肾毒性和肠道菌群失衡，该研究为评估二者共暴露风险提供依据。

　　在当今科技飞速发展的时代，纳米材料和重金属广泛应用于工业生产、日常生活等多个领域。二氧化钛纳米颗粒（nTiO₂）因独特的理化性质，在化妆品、食品添加剂等方面有着大量使用，这使得人类接触它的机会日益增多。而镉（Cd）作为一种有害重金属，在工业生产中应用广泛，其污染在环境中持续存在，可通过食物链进入人体。目前，关于 nTiO₂的安全性尚无定论，它与 Cd 联合暴露对生态系统和人类健康的影响也不明确。尤其是二者对人体肠道菌群和肾脏的联合作用，以及相关的作用机制，都亟待研究。在此背景下，为了解决这些科学问题，广东医科大学实验室动物中心的研究人员开展了一项为期 90 天的研究，该研究成果发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》杂志上。

研究人员采用 2×2 析因设计，将 40 只雌性 Sprague-Dawley（SD）大鼠分为对照组、nTiO₂组、Cd 组和 Cd+nTiO₂组。研究中主要用到了扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X 射线衍射仪（XRD）等对 nTiO₂进行表征；运用 16S rRNA 基因测序技术检测肠道菌群的多样性和物种组成；通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定血液、肾脏、尿液和粪便中的 Cd 含量；利用多种生化检测方法检测尿液生化指标，评估肾脏损伤情况。

研究结果如下：

• nTiO₂的理化性质：实验所用 nTiO₂平均直径 40.9nm，呈近球形，在超纯水中易聚集，主要为锐钛矿型，比表面积为 49.2m²/g。
• 动物生长相关指标：在 90 天实验期内，各组大鼠均无死亡或异常。nTiO₂对大鼠体重、食物和水消耗无显著影响；Cd 会使大鼠食物消耗在部分时间点减少，Cd+nTiO₂组也有类似情况，但总体上各组在体重、食物消耗和利用率方面无显著差异。
• 尿液生化指标：nTiO₂单独作用对尿液生化指标无明显影响。Cd 暴露 30 天后，大鼠尿液中 NAG-T、NAG-B、MALb、ALP、Urea、TP、UA 和 CRE 等指标显著升高，表明肾脏受损。而 Cd+nTiO₂组与 Cd 组相比，NAG-B、Urea 和 CRE 水平显著降低，说明 nTiO₂能缓解 Cd 诱导的早期肾损伤，且二者在 Urea 和 CRE 水平上表现出显著的拮抗作用。
• 肾脏病理变化：解剖时各组肾脏大体病理无异常，肾脏重量和系数也无显著差异。组织学检查发现，Cd 组出现急性肾小管损伤，表现为上皮细胞肿胀、空泡变性等，而 Cd+nTiO₂组肾小管损伤明显减轻。电镜观察显示，Cd 组肾小管上皮细胞微绒毛萎缩、线粒体肿胀，Cd+nTiO₂组则相对正常，进一步证实 nTiO₂可缓解 Cd 对肾脏的损伤。
• 肠道菌群变化：nTiO₂对肠道菌群的 Alpha 多样性无显著影响。Cd 组肠道菌群 Beta 多样性显著降低，F/B 比值下降，Prevotella 增多，Turicibacter、Romboutsia 和 Roseburia 减少。Cd+nTiO₂组与 Cd 组相比，Beta 多样性增加，相关菌群丰度恢复，表明 nTiO₂能部分缓解 Cd 引起的肠道菌群紊乱。
• Cd 的吸收、分布和排泄：与对照组相比，Cd 组和 Cd+nTiO₂组血液、肾脏、尿液和粪便中的 Cd 浓度均显著升高。但 Cd+nTiO₂组血液和肾脏中的 Cd 浓度分别比 Cd 组降低 19.2% 和 8.6%，粪便中 Cd 含量升高 3.7%，尿液中 Cd 含量降低 28.6%，说明 nTiO₂可降低 Cd 在大鼠体内的生物利用度。

研究结论表明，nTiO₂能够缓解 Cd 诱导的大鼠肾毒性和肠道菌群失衡。这一拮抗作用可能是由于 nTiO₂对 Cd 的吸附，减少了 Cd 的吸收和分布，同时促进了其排泄，降低了 Cd 的生物利用度。该研究为深入理解 nTiO₂和 Cd 对哺乳动物的影响提供了新证据，有助于进一步评估二者联合暴露对人类健康和环境安全的风险，为相关领域的风险管控和安全评估提供了重要的科学依据，在生命科学和环境科学领域都具有重要的理论和实践意义。