背景及目的:多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)是当今工业中最有前景的纳米材料之一。随着它们越来越多的被使用,MWCNTs的生物安全性也引起人们的重视。MWCNTs具有类似于石棉的纤维状结构,呼吸暴露于MWCNTs可能导致肺纤维化、胸膜斑及恶性胸膜间皮瘤等石棉样疾病而引起人们的担忧。大量动物研究研究表明大鼠持续暴露于MWCNTs会引起肺部炎症、纤维化、肿瘤等疾病;也有少量短期研究表明MWCNT引起胸膜的病变和胸腔炎症。本课题通过气管内喷雾技术将MWCNTs投入大鼠肺部,经时观察胸腔的炎症反应,以及脏胸膜与壁胸膜的病理变化,以期了解MWCNTs引起胸膜的病变和胸腔炎症是一过性还是持续性改变,并探讨胸腔炎症特别的细胞因子与胸膜病变的关系。方法:1.选取10周龄的雄性Fisher344大鼠随机分成8组,每组6只。采用气管内喷雾技术将MWCNTs及石棉(阳性对照)连续4周投入大鼠肺内,最后一次喷雾1天后以及3个月后,处死大鼠,采取大鼠胸膜组织,制备连续组织切片。切片经HE染色,观察两侧胸膜的病理变化。2.经过偶氮卡红染色法对胸膜胶原进行染色,观察并测量脏胸膜和壁胸膜的厚度。3.采用免疫组化的方法检测大鼠间皮组织中增殖细胞核抗原(PCNA)的表达,定性和定量观察胸膜间皮细胞的增生。4.处死大鼠的同时,进行胸腔灌洗,并收集胸腔灌洗液,并对其中的炎症细胞进行分类计数。同时用偏光显微镜计数胸腔灌洗液中细胞所含MWCNTs纤维数的数量。5.采用多重悬浮阵列技术检测胸腔灌洗液上清中细胞因子的含量变化,找出可能对胸膜纤维化增厚及间皮细胞增生有关的细胞因子,并用体外细胞增殖实验、western blot、及流式细胞术进行验证。6.体外实验观察胸腔灌洗液上清中增高的细胞因子对人成纤维细胞株MRC-5和间皮细胞株Met5A细胞增殖的影响。结果:1.投予MWCNT-1、MWCNT-2以及石棉后,无论是投予结束后第1天还是3个月后,脏胸膜和壁胸膜均有局部明显的增厚,并且较小尺寸的MWCNT-2导致胸膜增厚的作用更为明显;偶氮卡红染色显示增厚的原因是产生了胶原蛋白。2.投予MWCNT-1、MWCNT-2以及石棉后,无论是投予结束后第1天还是3个月后取胸膜组织切片,两侧胸膜间皮细胞增殖增加,在严重胸膜炎症的地方尤其明显。3.偏光显微镜检测到细胞灌洗液的细胞沉淀部分MWCNT及石棉纤维;且随着时间的推移胸腔沉积的MWCNT及石棉也逐渐减少。4.胸膜腔灌洗液上清的IL-2、IL-18、IP-10显著增高。5.体外实验表明IL-2、IL-18、IP-10虽然单独刺激不能促进人肺成纤维细胞与胸膜间皮细胞的增殖,但是同时添加这三种细胞因子浓度依存性地促进人肺成纤维细胞与胸膜间皮细胞的增殖。表明这三种细胞因子对成纤维细胞与胸膜间皮细胞的增殖有协同促进作用。结论:呼吸暴露的MWCNTs和石棉纤维会导致大鼠持续性的局部胸膜纤维化和间皮细胞增生;迁移到胸腔的MWCNTs和石棉纤维诱发了胸腔中的炎症反应;胸腔中增高的IL-2、IL-18和IP-10这三种细胞因子可能协同促进了胸膜纤维化及间皮细胞增生。