【摘要】：纳米铜是粒径达纳米级的铜颗粒,其工业用途广泛,在生物医药领域也显示出良好的应用前景。因此纳米铜一旦长期使用,对人体和环境的负面效应值得关注。已有研究发现纳米铜能引起小鼠肝脏和肾脏毒性损伤。但截止目前,有关纳米铜的毒作用机制尚不清楚。目的:利用毒理基因组学技术研究纳米铜的肾脏毒性机制,探索毒性生物标志物。方法:SPF级雄性Wiatar大鼠30只,随机分为溶剂对照组(1%HPMC),微米铜组(200mg/kg),纳米铜高、中、低剂量组(50、100和200mg/kg),10ml/kg经口灌胃染毒,每日一次,连续五天。染毒结束后,留取肾组织进行基因组学研究。每组中各选取三只动物的肾脏进行表达谱分析,每只动物对应一张芯片。利用SAM(Significant Analysis of Microarray)软件对处理组和溶剂对照组大鼠肾脏组织的基因表达谱进行差异分析,利用在线软件MolecularAnnotationSystem2.0对差异基因进行功能注释和通路分析。结果:与对照组相比,在纳米铜200mg/kg剂量组中,发生差异改变的基因有2773个,其中上调的1060个,下调的1713个;在纳米铜100mg/kg剂量组中,发生改变的基因有108个,其中上调的49个,下调的59个;而在微米铜200mg/kg剂量组中,只有2个基因发生了差异改变。这些差异基因数的不同与各处理组大鼠肾脏的病理改变严重程度相一致。在对差异基因进行进一步的功能注释和通路分析中我们发现,在纳米铜200mg/kg处理组,发生改变的基因主要集中于支链氨基酸降解、氧化磷酸化、细胞周期调控、脂肪酸代谢、MAPK信号通路、细胞色素P450酶系对外源物质的代谢等,其他途径还包括糖酵解和糖异生、谷胱甘肽代谢、细胞外基质受体的相互作用、胰岛素信号通路、补体与凝血级联等。而在纳米铜100mg/kg处理组中,支链氨基酸降解、补体与凝血级联两条途径也发生了明显改变。这些具有剂量效应关系的基因差异改变为我们进一步进行纳米铜的毒性预测和毒性标志物研究提供了参考方向。结论:能量代谢紊乱、细胞周期调控和氧化应激性损伤可能在纳米铜诱导大鼠肾脏损伤的过程中起到重要作用。纳米铜引起大鼠体内补体与凝血级联平衡的改变,产生抗凝血作用,可能也在其毒性损伤中发挥了作用。由此可见,毒理基因组学技术应用于纳米毒理学研究具有较大优势,在预测未知化合物毒性时要比传统毒理学方法更加敏感。