环境烟雾暴露诱发特定机体损伤的动物模型研究

摘要

目的：香烟烟雾是室内空气环境的主要污染物之一，诱发了多种疾病。其化学成分极其复杂，目前通常采用Ames试验、微核分析、中性红细胞毒性试验等体外方法进行毒性分析，探索诱发特定机体损伤的动物模型评价方法已成为当务之急。本文参考国际烟草科学研究合作中心（CORESTA）推荐的方法，以不同品种的烟草卷制的单料烟为材料，通过体外 Ames试验和烟熏 SD大鼠构建慢性阻塞性肺疾病（COPD）动物模型，旨在为揭示复杂环境空气污染物的毒性机制与健康危害提供理论依据。
　　方法：对3个烟草品种CS-1、CS-2和CS-3，利用Ames试验分析其烟雾提取物（CSE）对TA97、TA98、TA100和TA102标准测试菌株的基因毒性；将清洁级雄性SD大鼠随机分为对照组和实验组（CS-1、CS-2和CS-3），连续烟熏8周构建COPD模型。分别于暴露14、28和56 d后，H.E.染色观察肺组织和气管的病理学和形态学变化；检测肺组织（ROS、SOD、GSH-Px、MDA、PCO和 DPC）和血清（SOD、GSH-Px和MDA）中的氧化应激标志物；ELISA检测BALF和血清中MMP-9、TIMP-1和TGF-β1的水平。
　　实验结果如下：
　　（1）Ames试验结果显示，添加代谢活化物S9能增加CSE的致突变性。 CS-1、CS-2和CS-3香烟烟雾提取物存在显著的基因毒性效应差异，其致突变能力大小依次为：CS-1＞CS-2＞CS-3。
　　（2）烟雾暴露56 d后，CS-1、CS-2和CS-3实验组大鼠出现了典型的COPD病理特征：肺组织及支气管周围有大量炎症细胞聚集、浸润，气道重塑明显；气管呈现炎症细胞聚集，偶有粘膜上皮细胞脱落。半定量病理分析显示，实验组肺泡平均内衬间隔（MLI）、支气管壁厚度（Wat）、平滑肌层厚度（Wam）较对照组均显著增高（P＜0.05），平均肺泡数（MAN）变化较对照组显著性降低（P＜0.05）。
　　（3）随着染毒时间的延长，烟熏大鼠肺组织中 SOD、GSH-Px活力及 ROS、MDA和PCO水平较对照组显著增高（P＜0.05），DPC水平变化不显著（P＞0.05）。烟熏大鼠血清中GSH-Px活性和MDA的水平较正常组显著性的升高（P＜0.05），而SOD活力无显著性变化。
　　（4）与对照组比较，染毒56 d后，烟熏大鼠BALF及血清中MMP-9、TIMP-1和TGF-β1的表达水平明显高于对照组（P＜0.05），而MMP-9/TIMP-1均低于对照。
　　上述指标在CS-1、CS-2与CS-3实验组间存在一定的差异。三种烟草烟雾暴露对SD大鼠的损伤严重程度依次为CS-1＞CS-2＞CS-3，这可能与烟草的基因型和化学成分不同有关。
　　结论：在体外Ames试验的基础上，进一步研究了烟雾暴露诱发SD大鼠的特定机体损伤，实验动物呈现出了气道炎症和气道重塑，以及氧化应激失衡和蛋白酶/抗蛋白酶失衡的典型COPD病理特征。这表明，利用大鼠COPD模型可以揭示环境烟气暴露的生物学效应及其可能的毒理学机制。

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第一章 文献综述

1.1环境空气的污染现状

1.2香烟烟雾的毒理学研究

1.3慢性阻塞性肺疾病（COPD）

1.4研究目的、意义及路线

第二章 香烟烟雾提取物的体外毒性分析—Ames试验

2.1实验材料和仪器

2.2实验方法

2.3结果与分析

2.4讨论

第三章 SD大鼠 COPD动物模型的构建及组织病理学分析

3.1实验材料和仪器

3.2实验方法

3.3结果与分析

3.4讨论

第四章 SD大鼠COPD动物模型氧化-抗氧化失衡分析

4.1实验材料与仪器

4.2实验方法

4.3结果与分析

4.4讨论

第五章SD大鼠COPD动物模型的蛋白酶-抗蛋白酶失衡分析

5.1实验材料和仪器

5.2实验方法

5.3结果与分析

5.4讨论

小结

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的研究成果

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