编辑推荐：
为探究 TiO? NPs 诱导的肝肾毒性及防护策略，研究人员开展壳聚糖干预研究。通过大鼠模型发现，壳聚糖可改善血清肝肾生物标志物、调节氧化 - 抗氧化系统，下调促炎（IL-1β、TNF-α）及促凋亡（Caspase-3、BAX）基因表达，为纳米毒理防护提供新方向。
在纳米科技飞速发展的当下，纳米材料因其独特的物理化学性质被广泛应用于食品、医药、化妆品等多个领域。然而，随之而来的纳米毒性问题逐渐成为科学界关注的焦点。二氧化钛纳米颗粒（TiO? NPs）作为全球使用最广泛的纳米材料之一，其通过胃肠道吸收后可在肝脏、肾脏等重要器官蓄积，引发氧化应激、炎症反应和细胞凋亡等一系列毒性效应，严重威胁生物体健康。目前，针对 TiO? NPs 诱导的肝肾毒性，尚未有安全有效的临床干预手段，因此寻找一种能够减轻其毒性的天然化合物具有重要的现实意义。
来自埃及曼苏拉大学的研究人员开展了一项关于壳聚糖对 TiO? NPs 诱导的大鼠肝肾毒性防护作用的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为纳米毒性的防护提供了新的思路和实验依据。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：选取成年雄性白化大鼠作为实验动物，将其随机分为对照组、壳聚糖组、TiO? NPs 组和 TiO? NPs + 壳聚糖组，通过灌胃方式进行连续 14 天的处理。实验结束后，采集血液和肝肾组织样本，运用生化分析技术检测血清中肝肾生物标志物（如 ALT、AST、ALP、尿素、肌酐等）的水平，采用分光光度法测定肝肾组织中氧化应激标志物（MDA、GSH、 catalase、SOD 等）的含量，利用实时定量 PCR（qRT-PCR）技术检测炎症相关基因（IL-1β、TNF-α）和凋亡相关基因（Caspase-3、BAX）的 mRNA 表达水平，通过组织学染色（H&E 染色）和免疫组织化学染色（PCNA、Caspase-3 免疫染色）观察肝肾组织的病理形态学变化及细胞增殖和凋亡情况。
研究结果
肝肾相对重量及生物标志物分析
实验结果显示，各组大鼠肝肾相对重量无明显差异。与对照组相比，TiO? NPs 组血清中 ALT、AST、ALP 等肝脏酶类活性显著升高，总蛋白、白蛋白、球蛋白水平显著降低，总胆红素、直接胆红素和间接胆红素含量增加；同时，肾脏相关指标尿素、肌酐、尿酸水平也显著升高，表明 TiO? NPs 诱导了明显的肝肾损伤。而壳聚糖与 TiO? NPs 联合处理组（TiO? NPs+Ch 组）的各项指标均较 TiO? NPs 组有显著改善，说明壳聚糖能够减轻 TiO? NPs 诱导的肝肾生物标志物异常。
氧化应激水平检测
TiO? NPs 组肝肾组织中丙二醛（MDA）含量显著升高，而谷胱甘肽（GSH）、过氧化氢酶（catalase）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、谷胱甘肽 - S - 转移酶（GST）、超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶活性显著降低，表明 TiO? NPs 引发了严重的氧化应激。壳聚糖处理后，肝肾组织中的 MDA 含量明显降低，抗氧化酶活性显著回升，说明壳聚糖具有较强的抗氧化能力，能够改善 TiO? NPs 导致的氧化 - 抗氧化系统失衡。
炎症和凋亡相关基因表达分析
qRT-PCR 结果显示，TiO? NPs 组肝肾组织中促炎基因 IL-1β 和 TNF-α 的 mRNA 表达水平显著上调，促凋亡基因 Caspase-3 和 BAX 的表达也显著增加。而在 TiO? NPs+Ch 组中，这些基因的表达水平均较 TiO? NPs 组显著下调，表明壳聚糖能够抑制 TiO? NPs 诱导的炎症反应和细胞凋亡。
组织学和免疫组织化学分析
H&E 染色结果显示，对照组和壳聚糖组肝肾组织具有正常的组织结构和细胞形态；TiO? NPs 组肝肾组织出现明显的病理变化，如肝细胞水肿、坏死、炎症细胞浸润，肾小管上皮细胞变性、管腔扩张等；TiO? NPs+Ch 组的肝肾组织病理损伤程度明显减轻，组织结构趋于正常。免疫组织化学染色显示，TiO? NPs 组肝肾组织中增殖细胞核抗原（PCNA）的免疫染色密度显著降低，而凋亡相关蛋白 Caspase-3 的染色密度显著增加；壳聚糖处理后，PCNA 的表达水平回升，Caspase-3 的表达水平降低，表明壳聚糖能够促进细胞增殖，抑制细胞凋亡，从而修复 TiO? NPs 损伤的肝肾组织。
研究结论与讨论
综上所述，本研究表明 TiO? NPs 通过诱导氧化应激、激活炎症反应和细胞凋亡途径导致大鼠肝肾毒性，而壳聚糖能够通过抗氧化、抗炎和抗凋亡作用显著减轻 TiO? NPs 诱导的肝肾损伤。其作用机制可能与壳聚糖调节氧化 - 抗氧化系统平衡、抑制促炎和促凋亡基因表达、促进细胞增殖有关。该研究首次系统地探讨了壳聚糖对 TiO? NPs 诱导的肝肾毒性的防护作用，为纳米材料的安全性评价和纳米毒性的临床干预提供了重要的实验依据。壳聚糖作为一种天然多糖，具有生物相容性好、毒性低等优点，在纳米毒理防护领域具有广阔的应用前景。未来的研究可以进一步深入探讨壳聚糖与 TiO? NPs 的相互作用机制，优化壳聚糖的给药方式和剂量，为其实际应用提供更多的理论支持。
