倪方方，王博林，宋騰蛟，袁小鳳（浙江中醫(yī)藥大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，浙江杭州　310053）

納米銀顆粒的毒性效應(yīng)及作用機(jī)制研究進(jìn)展

倪方方，王博林，宋騰蛟，袁小鳳
（浙江中醫(yī)藥大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，浙江杭州310053）

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-4-26 11：06網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：//www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20160426.1106.002.html

納米銀（AgNP）是指粒子直徑在1～100 nm的金屬銀單質(zhì)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。研究發(fā)現(xiàn)，AgNP的毒性特征與其粒徑大小有一定的關(guān)系，粒徑越小，毒性越強(qiáng)，一般來(lái)說(shuō)20 nm左右毒性最強(qiáng)。進(jìn)入機(jī)體后在體內(nèi)各器官均有分布，但濃度有明顯差異，有的在腎臟中還表現(xiàn)出性別差異。AgNP進(jìn)入生物機(jī)體各器官會(huì)產(chǎn)生一定的毒性效應(yīng)。AgNP對(duì)體外細(xì)胞的毒性往往表現(xiàn)出劑量效應(yīng)，而體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，其毒性效應(yīng)會(huì)隨著作用對(duì)象及作用方式的不同而不同。此外，AgNP還會(huì)產(chǎn)生一定的生殖毒性，使親代生殖特性降低，并可通過(guò)母體胎盤傳遞到子代體內(nèi)，對(duì)子代的生長(zhǎng)發(fā)育造成一定的影響。AgNP毒性作用機(jī)制主要通過(guò)產(chǎn)生自由基導(dǎo)致器官的氧化應(yīng)激損傷；藥酶代謝活力降低導(dǎo)致代謝障礙；亦有相關(guān)基因表達(dá)的缺陷，及某些分子如轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2（Nrf2）所致的蛋白酶表達(dá)異常?？傊珹gNP可對(duì)生物有機(jī)體產(chǎn)生毒性，我們?cè)趹?yīng)用的同時(shí)要對(duì)其生物安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，最大程度地減少甚至避免其對(duì)我們的損害。

納米銀顆粒；粒度特性；體內(nèi)分布；毒性效應(yīng)；氧化應(yīng)激；Nrf2；酶代謝活力

近年來(lái)，納米技術(shù)迅猛發(fā)展，納米材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。納米銀顆粒（silver nanoparticles，AgNP）作為一種最常見(jiàn)的納米材料，其在各方面的應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。目前，AgNP已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、食品、化妝品、紡織品及其他各種生活日用品等領(lǐng)域［1-3］。由于銀顆粒自身的毒性、納米尺寸效應(yīng)及銀離子的可調(diào)釋放性，使得AgNP溶液具有較高的抑菌及殺菌性，與此同時(shí)，也使AgNP具有一定的生物毒性。與普通銀相比，AgNP在電學(xué)、光學(xué)和催化等眾多方面具有更優(yōu)異的性能?？萍嫉难该桶l(fā)展帶來(lái)的是產(chǎn)品的更替，人們?cè)谌粘Ｉ钪薪佑|到AgNP的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，特別是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，AgNP產(chǎn)品可直接應(yīng)用于人體與皮膚、血液接觸。因此，有必要研究AgNP的毒性機(jī)制，對(duì)其安全性作出評(píng)價(jià)，才能更好地應(yīng)用于臨床?；谝陨显颍疚膶?duì)AgNP的毒性機(jī)制研究現(xiàn)狀做一綜述。

1　AgNP顆粒暴露途徑及其毒性劑量效應(yīng)

1.1機(jī)體暴露AgNP顆粒的途徑AgNP是金屬納米材料中的典型代表，近年來(lái)AgNP產(chǎn)品的產(chǎn)量不斷攀升，由于其特殊的性能，已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。如銀功能化紡織品及塑料制品［4］、AgNP食物儲(chǔ)存盒［5］、AgNP抗菌廚具［6］、Ag-NP保鮮袋［7］等。如此一來(lái)，AgNP便可通過(guò)呼吸道、消化道、皮膚甚至生殖道等途徑進(jìn)入機(jī)體。在AgNP對(duì)機(jī)體的毒性實(shí)驗(yàn)研究中，有學(xué)者通過(guò)口服［8］、吸入［9］、水溶液接觸［10］、鼻內(nèi)灌注［11］、靜脈注射［12］、腹腔注射［13］、皮膚接觸［14］及陰道灌注［14］等方式研究了AgNP對(duì)機(jī)體造成的毒性。結(jié)果表明，無(wú)論AgNP以何種方式與機(jī)體接觸，均可能對(duì)機(jī)體產(chǎn)生一定程度的毒性效應(yīng)。

1.2AgNP毒性劑量效應(yīng)體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，AgNP粒子對(duì)細(xì)胞的毒性影響呈現(xiàn)出劑量效應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，低劑量無(wú)毒性，只有達(dá)到一定的劑量才會(huì)產(chǎn)生毒性作用，只是不同的細(xì)胞產(chǎn)生毒性的劑量不同。Kawata等［16］將AgNP作用于人肝癌細(xì)胞HepG2時(shí)，劑量低于0.5 mg·L-1不僅無(wú)毒，反而會(huì)促進(jìn)細(xì)胞增殖，而劑量高于1.0 mg·L-1則產(chǎn)生明顯的細(xì)胞毒性。用AgNP感染人外周血單核細(xì)胞PBMCs發(fā)現(xiàn)，1～3 mg ·L-1AgNP并未對(duì)血凝素介導(dǎo)的細(xì)胞增殖產(chǎn)生抑制；而大于3 mg·L-1時(shí)可對(duì)干擾素γ和腫瘤壞死因子α水平產(chǎn)生明顯抑制；濃度達(dá)10 mg·L-1時(shí)可明顯降低細(xì)胞因子5水平［17］。

體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，王醒等［18］發(fā)現(xiàn)，AgNP凍干粉口服對(duì)小鼠的最大耐受濃度為6 mg·kg-1。Park等［19］發(fā)現(xiàn)小鼠口服AgNP溶液高于1 mg·kg-1時(shí)，堿性磷酸酶及谷草轉(zhuǎn)氨酶水平明顯升高。當(dāng)改變給藥方式，通過(guò)鼻內(nèi)灌注則發(fā)現(xiàn)0.1 mg·kg-1水平即會(huì)對(duì)SD大鼠小腦神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞造成損害［11］。此外，給藥方式相同也會(huì)因研究對(duì)象不同而產(chǎn)生不同的劑量效應(yīng)。例如，Seiffert等［20］通過(guò)鼻內(nèi)滴注的方法研究了0.1 mg·kg-1的AgNP溶液對(duì)BN及SD大鼠的肺毒性，而在相同的處理?xiàng)l件下，BN大鼠出現(xiàn)了嚴(yán)重的嗜中性及嗜酸性粒細(xì)胞反應(yīng)，SD大鼠僅在d 1出現(xiàn)輕微的嗜中性粒細(xì)胞反應(yīng)。綜上所述，AgNP的毒性效應(yīng)不僅與其濃度有關(guān)，還與作用對(duì)象及暴露方式有關(guān)。

2　AgNP顆粒的粒度特性及其體內(nèi)分布

2.1粒度特性AgNP的毒性取決于其粒度大小、形狀、化學(xué)合成、表面積及表面電荷等，尤其是粒度特性影響最大。研究表明，AgNP的毒性大小與其粒徑有一定的關(guān)系，即粒徑小的AgNP顆粒更容易進(jìn)入細(xì)胞，從而產(chǎn)生更高的毒性效應(yīng)。與微米銀相比，AgNP進(jìn)入小鼠體內(nèi)之后，可造成小鼠肝的毒性效應(yīng)，使肝細(xì)胞凋亡［21］；不同粒徑的AgNP對(duì)生物產(chǎn)生的毒性效應(yīng)不同，研究發(fā)現(xiàn)，5～20 nm的AgNP對(duì)生物的毒性效應(yīng)大于其它粒徑的AgNP［22-24］。

此外，AgNP的性質(zhì)極不穩(wěn)定，在溶液中易發(fā)生團(tuán)聚，使粒度大小增加，結(jié)果就必然會(huì)影響其特性。因此，在實(shí)驗(yàn)中需充分考慮到影響其穩(wěn)定性的因素。目前的研究中為了增加溶液的穩(wěn)定性，采用檸檬酸鹽、聚乙烯吡咯烷酮及胎牛血清等來(lái)包裹 AgNP，對(duì)保持其顆粒的穩(wěn)定有一定的成效［12，25-26］。

Cha等［21］比較了13 nm的AgNP及2～3.5 μm的微米銀對(duì)小鼠肝毒性的影響，結(jié)果顯示AgNP造成了小鼠肝細(xì)胞凋亡，而微米銀并未產(chǎn)生細(xì)胞毒性。Ivask等［22］研究10、20、40、60和80 nm的AgNP對(duì)細(xì)菌、酵母、藻類、甲殼類及哺乳動(dòng)物細(xì)胞毒性的影響，發(fā)現(xiàn)10 nm粒徑的毒性最強(qiáng)。在人類細(xì)胞如肺細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、胃細(xì)胞及乳腺細(xì)胞的毒性實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)5 nm大小AgNP表現(xiàn)出了更強(qiáng)的細(xì)胞毒性［23］。Gliga等［24］發(fā)現(xiàn)10 nm的AgNP對(duì)人類肺細(xì)胞有最強(qiáng)毒性，而Hamilton等［27］的研究則表明，20 nm的AgNP對(duì)人類肺細(xì)胞及巨噬細(xì)胞的毒性最強(qiáng)?？傊?，與其他較大粒徑金屬AgNP相比，5～20 nm的金屬AgNP普遍表現(xiàn)出更高的細(xì)胞毒性。

2.2體內(nèi)分布迄今為止，一般采用電感耦合等離子體質(zhì)譜來(lái)研究AgNP在鼠、兔子、魚(yú)、果蠅等動(dòng)物體內(nèi)器官的分布特性。研究發(fā)現(xiàn)，高濃度AgNP進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)會(huì)在一些器官中累積，從而造成相應(yīng)毒性。已經(jīng)證實(shí)，AgNP進(jìn)入家兔體內(nèi)之后，在肝、腎、脾、肺、腦、睪丸及胸腺中均有分布［25］。其進(jìn)入老鼠體內(nèi)之后，在脾中含量最高，其次為肝、肺、腎［28］，其中肝和心對(duì)AgNP毒性反應(yīng)最敏感［8］。AgNP的分布不僅表現(xiàn)出器官差異，還表現(xiàn)出性別差異。有研究表明，AgNP在♀鼠腎中的含量遠(yuǎn)高于♂鼠［29-31］。除此之外，AgNP還可穿過(guò)血腦屏障，對(duì)腦組織造成損害［19］，亦可穿過(guò)胎盤屏障進(jìn)入子鼠體內(nèi)［32-34］。

3　AgNP的毒性效應(yīng)

一般來(lái)說(shuō)，由于納米粒徑太小，機(jī)體不能很好地抵抗AgNP對(duì)機(jī)體的損害，這就使得AgNP可以通過(guò)呼吸道、消化道、皮膚等各種途徑到達(dá)體內(nèi)，從而產(chǎn)生一定的毒性效應(yīng)。目前，AgNP對(duì)肝及肺的毒性效應(yīng)是研究的熱點(diǎn)。

在AgNP對(duì)肝的毒性研究中，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，AgNP進(jìn)入鼠體內(nèi)之后，會(huì)造成肝的氧化應(yīng)激損傷［8，12］，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)［35］，出現(xiàn)肝水腫及肝細(xì)胞質(zhì)的松散［28］，亦可導(dǎo)致肝細(xì)胞變性、退化、壞死甚至凋亡［13］。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)顯示，Ag-NP可抑制肝微粒體代謝酶CYP2C和CYP2D的活性，進(jìn)而導(dǎo)致肝功能異常［36］。由此可以看出，肝作為有機(jī)體“最大的化工廠”，可將體內(nèi)的異物代謝降解，從而阻止異物在體內(nèi)循環(huán)，正因?yàn)槿绱?，AgNP對(duì)機(jī)體的毒性效應(yīng)均會(huì)表現(xiàn)出肝臟毒性。有趣的是，F(xiàn)aedmalekia等［37］發(fā)現(xiàn) AgNP對(duì)肝癌細(xì)胞HepG2的復(fù)制產(chǎn)生了強(qiáng)烈的抑制作用，由此推斷AgNP可能成為新一代的抗癌藥物。

在AgNP對(duì)肺的毒性研究中，有學(xué)者通過(guò)氣管滴注的方式使其進(jìn)入大鼠體內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，AgNP造成了血-肺泡上皮透過(guò)屏障的損害，產(chǎn)生氧化應(yīng)激，激活嗜酸性粒細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞及巨噬細(xì)胞，使其數(shù)量明顯升高，進(jìn)而導(dǎo)致炎癥細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素13及免疫球蛋白E的產(chǎn)生，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)［20］。通過(guò)其他方式如靜脈注射進(jìn)入體內(nèi)后，AgNP造成了小鼠肺部炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，并出現(xiàn)肺泡壁增厚等病理改變［28］。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)給予人肺A549細(xì)胞20 nm的AgNP，結(jié)果導(dǎo)致白細(xì)胞介素8（IL-8）的分泌明顯升高，提示細(xì)胞產(chǎn)生了炎癥反應(yīng)［38］。而對(duì)人肺細(xì)胞給予10 nm AgNP，結(jié)果肺細(xì)胞的 DNA出現(xiàn)了損傷，從而造成了肺細(xì)胞的毒性效應(yīng)［24］。

AgNP的生殖毒性研究中，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示，AgNP造成了大鼠胚胎細(xì)胞基因表達(dá)的差異，誘導(dǎo)了胚胎細(xì)胞MMP3的明顯高表達(dá)，從而可能造成細(xì)胞各種生物學(xué)功能的障礙和細(xì)胞基質(zhì)的嚴(yán)重破壞［39］。同樣，AgNP可使斑馬魚(yú)的胚胎孵化時(shí)間延長(zhǎng)，幼魚(yú)體長(zhǎng)減小，產(chǎn)生發(fā)育畸形等形態(tài)學(xué)變化［40］。體內(nèi)生殖毒性實(shí)驗(yàn)中，研究表明，母體孕期暴露Ag-NP可造成肝的氧化應(yīng)激損傷［41］，并可通過(guò)胎盤屏障或母乳傳遞至子鼠體內(nèi)［33-35］。AgNP還可對(duì)♂大鼠的生殖系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，減少大鼠附睪精子數(shù)量，使睪丸精小管的形態(tài)發(fā)生改變，且精子數(shù)量的減少呈現(xiàn)出了一定的時(shí)間、粒度及劑量的依賴性［42］。AgNP亦可降低大鼠頂體精子及質(zhì)膜的完整性，使線粒體活性降低，精子的畸形率增加，從而使青春期的開(kāi)始時(shí)間延遲［43］。

此外，AgNP還可造成其它器官的毒性，如腎、心、腦、脾等。體外人腎細(xì)胞HEK293的毒性實(shí)驗(yàn)顯示［44］，AgNP造成了腎細(xì)胞DNA氧化應(yīng)激損傷。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中［8］，AgNP使大鼠心臟部位的超氧離子產(chǎn)生增多，產(chǎn)生氧化應(yīng)激，造成了心臟的損傷。腦神經(jīng)的毒性實(shí)驗(yàn)中［45］，體外實(shí)驗(yàn)選用大鼠小腦顆粒神經(jīng)元細(xì)胞（CGCs），實(shí)驗(yàn)顯示，AgNP暴露可誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)氧化水平升高，進(jìn)一步啟動(dòng)半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（caspase）通路，實(shí)現(xiàn)依賴凋亡途徑的細(xì)胞毒性效應(yīng)；活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，AgNP對(duì)SD大鼠具有一定的神經(jīng)毒性，其毒性機(jī)制可能與小腦區(qū)域損傷有關(guān)。由此可見(jiàn)，AgNP會(huì)對(duì)機(jī)體器官造成毒性已經(jīng)毋庸置疑，而其毒性的原因多與氧化應(yīng)激導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)相關(guān)。

4　AgNP毒性作用機(jī)制

目前，關(guān)于AgNP毒性的研究主要包括體內(nèi)及體外研究?jī)蓚€(gè)方面。體內(nèi)研究的主要對(duì)象為動(dòng)物，如大鼠、小鼠、魚(yú)等；體外研究主要進(jìn)行的是各類的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)。相關(guān)研究揭示的AgNP的毒性機(jī)制主要有如下幾個(gè)方面。

4.1個(gè)體水平

4.1.1氧化應(yīng)激水平的改變氧化應(yīng)激是指機(jī)體或細(xì)胞內(nèi)氧自由基的產(chǎn)生與清除失衡，導(dǎo)致活性氧及活性氮在體內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)蓄積而引起的氧化損傷過(guò)程。一般主要通過(guò)檢測(cè)超氧離子及丙二醛的含量來(lái)判斷氧化應(yīng)激水平的高低。AgNP進(jìn)入機(jī)體之后，被機(jī)體當(dāng)成毒性物質(zhì)本能地從肝臟中排出，而此過(guò)程是由巨噬細(xì)胞的內(nèi)吞作用完成，當(dāng)機(jī)體重復(fù)進(jìn)行此過(guò)程的時(shí)候?qū)е铝烁闻K氧自由基的產(chǎn)生，從而產(chǎn)生氧化應(yīng)激損傷［35］?；钚匝醯纳杉把趸瘧?yīng)激能引起一系列的血液生化指標(biāo)的改變，如膽固醇、ALT/AST、甘油三酯等；導(dǎo)致炎癥反應(yīng)，進(jìn)而使炎癥細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素6及α干擾素等產(chǎn)生增加；此外還可產(chǎn)生DNA損害、遺傳突變及腫瘤。相關(guān)研究人員進(jìn)行的AgNP毒性實(shí)驗(yàn)表明，AgNP引起的細(xì)胞毒性、炎癥反應(yīng)、DNA損傷和凋亡均與氧化應(yīng)激及脂質(zhì)過(guò)氧化物的產(chǎn)生有關(guān)［8，44，46-47］。

4.2分子水平

4.2.1酶代謝活力的改變肝藥酶是“肝臟微粒體混合功能酶系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱。此酶系是滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的一組混合功能氧化酶系，主要能催化許多結(jié)構(gòu)不同藥物氧化過(guò)程的氧化酶系。其中最重要的是細(xì)胞色素P450單氧化酶系。P450是一類亞鐵血紅素-硫醇鹽蛋白的超家族，它參與內(nèi)源性物質(zhì)和包括藥物、環(huán)境化合物在內(nèi)的外源性物質(zhì)的代謝。肝臟是AgNP毒性作用的主要靶向器官，肝臟中的代謝酶如CYP450活性的改變，會(huì)對(duì)機(jī)體的生理功能等造成一定程度的影響。相關(guān)研究表明，AgNP降低了CYP450酶的活力而改變了其功能，進(jìn)而干涉了機(jī)體的代謝［48-49］。Kulthong等［14］進(jìn)行的AgNP對(duì)大鼠肝臟CYP450酶活性的影響表明，AgNP對(duì)肝藥酶超家族中的細(xì)胞色素 2C（CYP2C）及細(xì)胞色素 2D （CYP2D）活性產(chǎn)生了強(qiáng)烈的抑制作用，進(jìn)而影響了肝藥酶的功能；有體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，AgNP抑制了角化細(xì)胞HaCat及肺細(xì)胞A549中硒蛋白的合成，并對(duì)硒蛋白合成的關(guān)鍵酶硫氧還蛋白還原酶-1的活性產(chǎn)生了抑制［50］；亦有實(shí)驗(yàn)表明，AgNP可改變膽堿酯酶的活力，對(duì)乙酰膽堿酯酶（AchE）及丁酰膽堿酯酶（BchE）的活性產(chǎn)生抑制［51］；改變過(guò)氧化氫酶結(jié)構(gòu)，提高其活性，從而造成機(jī)體各種生理活動(dòng)及功能的改變［52］。膽堿酯酶及過(guò)氧化氫酶活性的改變或許是AgNP毒性的另外可能機(jī)制。

4.2.2基因水平的異常AgNP的基因毒性研究發(fā)現(xiàn)，Ag-NP可明顯改變大鼠腦部基因的表達(dá)，已經(jīng)確定大腦有468個(gè)基因、小腦有952個(gè)基因表達(dá)改變是由AgNP引起的，其中，大腦的73個(gè)基因、小腦的144個(gè)基因的表達(dá)產(chǎn)物改變相對(duì)較大［49］。而這種基因表達(dá)的改變?cè)?Dong等［29］進(jìn)行的AgNP對(duì)大鼠腎臟的基因毒性實(shí)驗(yàn)中也有所體現(xiàn)，此實(shí)驗(yàn)表明，AgNP使大鼠腎104個(gè)基因的表達(dá)增加了1.3倍。Gliga等［24］研究了10 nm、40 nm及75 nm的AgNP顆粒對(duì)人類肺細(xì)胞的毒性，結(jié)果顯示所有實(shí)驗(yàn)組均產(chǎn)生了DNA損傷。Cha等［21］通過(guò)對(duì)體外培養(yǎng)的人肝癌細(xì)胞系Huh-7給予AgNP處理，3 d之后，細(xì)胞的DNA含量明顯減少，并出現(xiàn)了細(xì)胞凋亡，RNA微陣列分析顯示與細(xì)胞凋亡及炎癥反應(yīng)相關(guān)的基因已經(jīng)明顯改變。Huang等［53］進(jìn)行的大鼠神經(jīng)細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)顯示，AgNP改變了炎癥應(yīng)答及免疫應(yīng)激反應(yīng)中的免疫介質(zhì)基因，如趨化因子13（CXCL13）、巨噬細(xì)胞膠原結(jié)構(gòu)受體（MARCO）及谷胱甘肽合成酶（GSS）的表達(dá)，從而造成了神經(jīng)細(xì)胞變形性的損害及神經(jīng)紊亂。

4.2.3小分子物質(zhì)水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2（Nrf2）是細(xì)胞防御過(guò)氧化應(yīng)激的重要調(diào)節(jié)因子，可以上調(diào)一系列解毒酶和抗氧化蛋白的基因表達(dá)，從而減輕活性氧（ROS）和親電子物質(zhì)介導(dǎo)的細(xì)胞損害。在生理狀態(tài)下，Nrf2與其特異性受體Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1（Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap 1）結(jié)合，在胞質(zhì)內(nèi)形成復(fù)合物以抑制Nrf2的活性；當(dāng)機(jī)體處于應(yīng)激等狀態(tài)時(shí)，Nrf2與Keap1解離被激活［54］。AgNP可誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生，發(fā)生氧化應(yīng)激導(dǎo)致細(xì)胞損傷，其可下調(diào)肝細(xì)胞8-氧橋鳥(niǎo)嘌呤DNA糖基化酶-1（OGG1）的活性，使OGG1 mRNA及蛋白質(zhì)的表達(dá)降低，結(jié)果使8-氧橋鳥(niǎo)嘌呤生成增多，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致DNA損傷［55］。在腸細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，AgNP戲劇性地增加了CACO-2腸細(xì)胞血紅素氧合酶-1（HO-1）的表達(dá)［56］，而Nrf2在調(diào)控OGG1及HO-1的表達(dá)中扮演著重要角色。由此可見(jiàn)，Nrf2相關(guān)的信號(hào)通路在AgNP產(chǎn)生的氧化應(yīng)激損傷中起著重要作用。在AgNP對(duì)秀麗隱桿線蟲(chóng)的生殖毒性研究中，有研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激是造成秀麗隱桿線蟲(chóng)生殖毒性的主要機(jī)制，而PMK-1 p38絲裂原活化蛋白激酶（PMK-1 p38 MAPK）在氧化應(yīng)激損傷中發(fā)揮著重要作用，谷胱氨肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）、缺氧誘導(dǎo)因子（HIF-1）在調(diào)控 PMK-1 p38 MAPK的活性中發(fā)揮著重要的作用［57］。

此外，在對(duì)AgNP的細(xì)胞毒性研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)AgNP的濃度增加時(shí)，其對(duì)細(xì)胞中線粒體的毒性效應(yīng)會(huì)增強(qiáng)，從而導(dǎo)致線粒體功能急劇下降，線粒體膜的滲漏、壞死，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［58］。

5　結(jié)語(yǔ)

AgNP作為重要的納米材料，在各領(lǐng)域得到了普遍認(rèn)可，其應(yīng)用與生產(chǎn)生活密不可分，尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域，作為抗菌劑直接與患者接觸，故在治療的同時(shí)，也存在對(duì)人體健康的潛在危害。目前的研究表明，AgNP對(duì)泌尿系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)以及血液系統(tǒng)均發(fā)現(xiàn)有不同程度的副作用；體內(nèi)及體外的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)均可推斷，長(zhǎng)期低劑量暴露或急性大劑量暴露后，AgNP對(duì)人體的各個(gè)器官系統(tǒng)也會(huì)有不同程度的危害。然而，AgNP毒性的研究目前還不全面，還有許多問(wèn)題有待解決。首先，AgNP的物理化學(xué)參數(shù)表征、實(shí)驗(yàn)染毒方式、劑量、時(shí)間等的科學(xué)依據(jù)，以便結(jié)果的可比性；其次，探討納米材料在不同介質(zhì)中性質(zhì)以及狀態(tài)的變化，尋找使AgNP保持穩(wěn)定性的方法，比如在體內(nèi)的聚集性會(huì)影響納米材料原來(lái)的性質(zhì)；再次，在看到AgNP臨床療效明顯的同時(shí)，應(yīng)該更加關(guān)注其毒性的潛在危害，了解AgNP對(duì)人體各系統(tǒng)的影響及其作用機(jī)制，從而為安全使用AgNP提供理論依據(jù)。

［1］Xiu Z M，Zhang Q B，Puppala H L，et al.Negligible particle-specific antibacterial activity of silver nanoparticles［J］.Nano Lett，2012，12（8）：4271-5.

［2］Kanmani P，Lim S T.Synthesis and characterization of pullulanmediated silver nanoparticles and its antimicrobial activities［J］. Carbohydr Polym，2013，97（2）：421-8.

［3］施暢，徐麗明，邵安良.納米銀的毒理學(xué)研究現(xiàn)狀［J］.藥物分析雜志，2013，33（12）：2025-33.

［3］Shi C，Xu L M，Shao A L.Toxicology research status of silver nanoparticles［J］.Chin J Pharm Anal，2013，33（12）：2025-33.

［4］Blaser S A，Scheringer M，MacLeod M，Hungerbuehler K.Estimation of cumulative aquatic exposure and risk due to silver：contribution of nano-functionalized plastics and textiles［J］.Sci Total Environ，2008，390（2-3）：396-409.

［5］Alfadul S M，Elneshwy A A.Use of nanotechnology in food processing，packaging and safety-review［J］.Afr J Food Agr Nutr Develop，2010，10（6）：2719-39.

［6］Bouwmeester H，Dekkers S，Noordam M Y，et al.Review of health safety aspects of nanotechnologies in food production［J］. Regul Toxicol Pharmacol，2009，53（1）：52-62.

［7］Huang Y，Chen S，Bing X，et al.Nanosilver migrated into foodsimulating solutions from commercially available food fresh containers［J］.Packag Technol Sci，2011，24（5）：291-7.

［8］Elle R E，Gaillet S，Vide J，et al.Dietary exposure to silver nanoparticles in Sprague-Dawley rats：effects on oxidative stress and inflammation［J］.Food Chem Toxicol，2013，60：297-301.

［9］Sung J H，Ji J H，Yoon J U，et al.Lung function changes in Sprague-Dawley rats after prolonged inhalation exposure to silver nanoparticles［J］.Inhal Toxicol，2008，20（6）：567-74.

［10］Asharani P V，Yi L，Gong Z，Valiyaveettil S.Comparison of the toxicity of silver，gold and platinum nanoparticles in developing zebrafish embryos［J］.Nanotoxicology，2011，5（1）：43-54.

［11］Yin N，Yao X，Zhou Q，et al.Vitamin E attenuates silver nanoparticle-induced effects on body weight and neurotoxicity in rats ［J］.Biochem Biophys Res Commun，2015，458（2）：405-10.

［12］Li Y，Bhalli J A，Ding W，et al.Cytotoxicity and genotoxicity assessment of silver nanoparticles in mouse［J］.Nanotoxicology，2014，8（S1）：36-45.

［13］El Mahdy M M，Eldin T A，Aly H S，et al.Evaluation of hepatotoxic and genotoxic potential of silver nanoparticles in albino rats ［J］.Exp Toxicol Pathol，2015，67（1）：21-9.

［14］Kulthong K，Maniratanachote R，Kobayashi Y，et al.Effects of silver nanoparticles on rat hepatic cytochrome P450 enzyme activity ［J］.Xenobiotica，2012，42（9）：854-62.

［15］徐麗明，陳亮，董喆，等.納米銀凝膠在家兔體內(nèi)的生殖器官毒性及體外細(xì)胞毒性研究［J］.藥物分析雜志，2012，32（2）：194-200.

［15］Xu L M，Chen L，Dong Z，et al.The effects of nano-silver on the proliferation and cytokine expression by peripheral blood mononuclear cells［J］.Chin J Pharm Anal，2012，32（2）：194-200.

［16］Kawata K，Osawa M，Okabe S.In vitro toxicity of silver nanoparticles at noncytotoxic doses to HepG2 human hepatoma cells［J］. Environ Sci Technol，2009，43（15）：6046-51.

［17］Shin S H，Ye M K，Kim H S，Kang H S.The effects of nano-silver on the proliferation and cytokine expression by peripheral blood mononuclear cells［J］.Int Immunopharmacol，2007，7（13）：1813 -8.

［18］王醒，江筱莉，周昱薇，等.納米銀凍干粉小鼠經(jīng)口最大耐受劑量實(shí)驗(yàn)［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33（1）：31-4.

［18］Wang X，Jiang X L，Zhou Y W，et al.Producing silver nanoparticles mice maximum tolerated dose experiment through the mouth ［J］.J Southeast Univ，2014，33（1）：31-4.

［19］Park E J，Bae E，Yi J，et al.Repeated-dose toxicity and inflammatory responses in mice by oral administration of silver nanoparticles［J］.Environ Toxicol Pharmacol，2010，30（2）：162-8.

［20］Seiffert J，Hussain F，Wiegman C，et al.Pulmonary toxicity of instilled silver nanoparticles：influence of size，coating and rat strain ［J］.PLoS One，2015，10（3）：e0119726.

［21］Cha K，Hong H W，Choi Y G，et al.Comparison of acute responses of mice livers to short-term exposure to nano-sized or microsized silver particles［J］.Biotechnol Lett，2008，30（11）：1893-9.

［22］Ivask A，Kurvet I，Kasemets K，et al.Size-dependent toxicity of silver nanoparticles to bacteria，yeast，algae，crustaceans and mammalian cells in vitro［J］.PLoS One，2014，9（7）：e102108.

［23］Liu W，Wu Y，Wang C，et al.Impact of silver nanoparticles on human cells：effect of particle size［J］.Nanotoxicology，2010，4 （3）：319-30.

［24］Gliga A R，Skoglund S，Wallinder I O，et al.Size-dependent cytotoxicity of silver nanoparticles in human lung cells：the role of cellular uptake，agglomeration and Ag release［J］.Part Fibre Toxicol，2014，11：11.

［25］Lee Y，Kim P，Yoon J，et al.Serum kinetics，distribution and excretion of silver in rabbits following 28 days after a single intravenous injection of silver nanoparticles［J］.Nanotoxicology，2013，7 （6）：1120-30.

［26］于永生，施暢，徐麗明，等.納米銀對(duì)中國(guó)倉(cāng)鼠肺成纖維細(xì)胞的細(xì)胞毒性和遺傳毒性［J］.癌變·畸變·突變，2014，26 （6）：428-33.

［26］Yu Y S，Shi C，Xu L M，et al.Nano silver of Chinese hamster lung fibroblast cell toxicity and genetic toxicity［J］.Cancer·Distort·Mutat，2014，26（6）：428-33.

［27］Hamilton R F，Buckingham S，Holian A.The effect of size on Ag nanosphere toxicity in macrophage cell models and lung epithelial cell lines is dependent on particle dissolution［J］.Int J Mol Sci，2014，15（4）：6815-30.

［28］Xue Y，Zhang S，Huang Y，et al.Acute toxic effects and genderrelated biokinetics of silver nanoparticles following an intravenous injection in mice［J］.J Appl Toxicol，2012，32（11）：890-9.

［29］Dong M S，Choi J Y，Sung J H，et al.Gene expression profiling of kidneys from Sprague-Dawley rats following 12-week inhalation exposure to silver nanoparticles［J］.Toxicol Mech Methods，2013，23 （6）：437-48.

［30］Song K S，Sung J H，Ji J H，et al.Recovery from silver-nanoparticle-exposure-induced lung inflammation and lung function changesin Sprague Dawley rats［J］.Nanotoxicology，2013，7（2）：169-80.

［31］van der Zande M，Vandebriel R J，Van Doren E，et al.Distribution，elimination，and toxicity of silver nanoparticles and silver ions in rats after 28-day oral exposure［J］.Acs Nano，2012，6（8）：7427-42.

［32］Wang Z，Liu S，Ma J，et al.Silver nanoparticles induced RNA polymerase-silver binding and RNA transcription inhibition in erythroid progenitor cells［J］.Acs Nano，2013，7（5）：4171-86.

［33］Melnik E A，Buzulukov Y P，Demin V F，et al.Transfer of silver nanoparticles through the placenta and breast milk during in vivo experiments on rats［J］.Acta Naturae，2013，5（3）：107-15.

［34］Lee Y，Choi J，Kim P，et al.A transfer of silver nanoparticles from pregnant rat to offspring［J］.Toxicol Res，2012，28（3）：139-41.

［35］Sardari R R，Zarchi S R，Talebi A，et al.Toxicological effects of silver nanoparticles in rats［J］.Afr J Microbiol Res，2012，6（27）：5587-93.

［36］Kulthong K，Srisung S，Boonpavanitchakul K，et al.Determination of silver nanoparticle release from antibacterial fabrics into artificial sweat［J］.Part Fibre Toxicol，2010，7（8）：1-9.

［37］Faedmaleki F，Shirazi F H，Salarian A A，et al.Toxicity effect of silver nanoparticles on mice liver primary cell culture and HepG2 cell line［J］.Iran J Pharm Res，2014，13（1）：235-42.

［38］Bachand G D，Allen A，Bachand M，et al.Cytotoxicity and inflammation in human alveolar epithelial cells following exposure to occupational levels of gold and silver nanoparticles［J］.J Nanopart Res，2012，14（10）：1-10.

［39］Wang Z J，Shao A L，F(xiàn)u H Y，et al.Nano silver effect on gene expression patterns of embryonic cells and toxic mechanism［J］.Chin J Pharm Anal，2014，34（1）：42-50.

［40］吳二社.Nano-TiO2，nano-Ag對(duì)斑馬魚(yú)胚胎發(fā)育的毒理學(xué)研究［D］.蘭州：西北師范大學(xué)，2012.

［40］Wu E S.Study nano-TiO2，nano-Ag on the toxicological sci of zebrafish physiological effects［D］.Lanzhou：Northwest Normal University，2012.

［41］Yu W J，Son J M，Lee J，et al.Effects of silver nanoparticles on pregnant dams and embryo-fetal development in rats［J］.Nanotoxicology，2014，8（1）：85-91.

［42］Gromadzka-Ostrowska J，Dziendzikowska K，Lankoff A，et al.Silver nanoparticles effects on epididymal sperm in rats［J］.Toxicol Lett，2012，214（3）：251-8.

［43］Mathias F T，Romano R M，Kizys M M，et al.Daily exposure to silver nanoparticles during prepubertal development decreases adult sperm and reproductive parameters［J］.Nanotoxicology，2015，9 （1）：64-70.

［44］Hudecova A，Hasplova K，Miadokova E，et al.Gentiana asclepiadea protects human cells against oxidation DNA lesions［J］.Cell Biochem Funct，2012，30（2）：101-7.

［45］殷諾雅，周群芳，劉稷燕，江桂斌.納米銀的腦神經(jīng)毒性效應(yīng)研究［C］.舟山：中國(guó)毒理學(xué)會(huì)分析毒理專業(yè)委員會(huì)，2014.

［45］Yin N Y，Zhou Q F，Liu J Y，Jiang G B.Cranial nerve toxicity effect of silver nanoparticles［C］.Zhoushan：Chinese Society of Toxicology Analytical Toxicology Professional Committee，2014.

［46］Chairuangkitti P，Lawanprasert S，Roytrakul S，et al.Silver nanoparticles induce toxicity in A549 cells via ROS-dependent and ROS-independent pathways［J］.Toxicol In Vitro，2013，27（1）：330 -8.

［47］B?hmert L，Niemann B，Thünemann A F，Lampen A.Cytotoxicity of peptide-coated silver nanoparticles on the human instestinal cell line Caco-2［J］.Arch Toxicol，2012，86（7）：1107-15.

［48］Warisnoicharoen W，Hongpiticharoen P，Lawanprasert S.Alteration in enzymatic function of human cytochrome P450 by silver nanoparticles［J］.Res J Environ Toxicol，2011，5（1）：58-64.

［49］Lee H Y，Choi Y J，Jung E J，et al.Genomics-based screening of differentially expressed genes in the brains of mice exposed to silver nanoparticles via inhalation［J］.J Nanopart Res，2010，12（5）：1567-78.

［50］Srivastava M，Singh S，Self W T.Exposure to silver nanoparticles inhibits selenoprotein synthesis and the activity of thioredoxin reductase［J］.Environ Health Persp，2012，120（1）：56-61.

［51］Sinko G，Vrcek I V，Goessler W，et al.Alteration of cholinesterase activity as possible mechanism of silver nanoparticle toxicity ［J］.Environ Sci Pollut Res Int，2014，21（2）：1391-400.

［52］Zhang B，Zhai W X，Liu R T，et al.Evaluation on the toxic effects of nanoag to catalase［J］.J Nanosci Nanotechnol，2015，15（2）：1473-9.

［53］Huang C L，Hsiao I L，Lin H C，et al.Silver nanoparticles affect on gene expression of inflammatory and neurodegenerative responses in mouse brain neural cells［J］.Environ Res，2015，136（6）：253-63.

［54］黃小平，鄧常清，邱詠園，等.黃芪甲苷和三七的三種有效成分配伍對(duì)小鼠腦缺血/再灌注后氧化應(yīng)激和Nrf2/HO-1途徑的影響［J］.中國(guó)藥理學(xué)通報(bào)，2013，29（11）：1596-601.

［54］Huang X P，Deng C Q，Qiu Y Y，et al.Effects of combinations of astragalosideⅣand three active components in notoginseng on oxidative stress and Nrf2/HO-1 pathway after cerebral ischemicreperfusion in mice［J］.Chin Pharmacol Bull，2013，29（11）：1596-601.

［55］Piao M J，Kim K C，Choi J Y，et al.Silver nanoparticles downregulate Nrf2-mediated 8-oxoguanine DNA glycosylase 1 through inactivation of extracellular regulated kinase and protein kinase B in human Chang liver cells［J］.Toxicol Lett，2011，207（2）：143-8.

［56］Aueviriyavit S，Phummiratch D，Maniratanachote R.Mechanistic study on the biological effects of silver and gold nanoparticles in Caco-2 cells-induction of the Nrf2/HO-1pathway by high concentrations of silver nanoparticles［J］.Toxicol Lett，2014，224（1）：73 -83.

［57］Lim D，Roh J Y，Eom H J，et al.Oxidative stress-related PMK-1 p38 MAPK activation as a mechanism for toxicity of silver nanoparticles to reproduction in the nematode Caenorhabditis elegans［J］. Environ Toxicol Chem，2012，31（3）：585-92.

［58］Loghman A I S，Naghi D A.Histopathologic and apoptotic of effect nanosilver in liver of broiler chickens［J］.Afr J Biotechnol，2012，11（22）：6207-11.

Toxic effect and mechanism of silver nanoparticles

NI Fang-fang，WANG Bo-lin，SONG Teng-jiao，YUAN Xiao-feng
（College of Life Science，Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou310053，China）

Silver nanoparticles（AgNP），the metallic silver particles with the diameter of 1～100 nm are now widely used in many fields.Many researches show that the smaller size of Ag-NP，the stronger toxicity it shows.Generally speaking，AgNP with 20 nm shows strongest toxicity.After entering the body，they are distributed in different organs in the body，and the distribution in the kidney shows a certain gender difference.They also produce some toxic effects after entering body organs.AgNP often exhibit dose effect on the toxicity in vitro cells，while in vivo experiments，their toxic effects change with the different objects and ways of acting.In addition，AgNP can produce toxic effects on reproduction，and may cause parental reproductive activity to deteriorate，and pass the toxic effects to offspring through the placenta to exert a negative influence on the growth and development of the offspring.The toxicity mechanisms of AgNP are oxidative stress injury caused by producing free radicals；metabolic disorders caused by reducing of drug metabolic enzyme activity；and also related gene expression defects and certain molecules，such as transcription factor NF-E2-related factor 2（Nrf2）protease caused by abnormal expression.In short，AgNP can be toxic to organisms，and we must evaluate their biological safety when we use it，to minimize or even avoid the danger it brings about.

AgNP；size character；distribution in body；toxicity；oxidative stress；Nrf2；metabolic enzyme activities

10.3969/j.issn.1001-1978.2016.05.001

A

1001-1978（2016）05-0593-06

R-05；R114；R321.4；R348.3；R394.2；R916.3

2016-01-05，

2016-02-10

浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計(jì)劃（No 201474286）；浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No LY16H280006）

倪方方（1990-），女，碩士生，研究方向：微生物與生化藥學(xué)，E-mail：641534898@qq.com；袁小鳳（1976-），女，博士，副教授，研究方向：微生物與生化藥學(xué)，通訊作者，E-mail：13184220300@163.com