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目的:探讨血清外泌体在硫酸铍(Beryllium sulfate,BeSO4)诱导的SD大鼠肺组织氧化损伤及炎症反应中的作用及其机制。方法:1、将40只SPF级雄性SD大鼠随机分为对照组和BeSO4染毒组(剂量分别为4、8、12 mg/kg BW),采用一次性非暴露式气管滴注法分别滴注1 ml/kg灭菌超纯水和4、8、12 mg/kg BeSO4灭菌超纯水溶液。2周称重1次,6周后用乙醚麻醉SD大鼠经腹主动脉放血法处死,采集血液并制备血清,进行外周血白细胞分类计数,酶联免疫吸附(ELISA)法检测血清中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、干扰素-γ(IFN-γ)、白细胞介素-10(IL-10)的含量。取出肺脏称重,先肉眼观察病变情况,对于肉眼可见病变部位进行常规病理组织学检查,无明显病变肺组织则统一取左肺采集支气管肺泡灌洗液(BALF),检测SD大鼠BALF总蛋白浓度和乳酸脱氢酶(LDH)活性;取右中肺制备肺匀浆,用于SD大鼠肺组织硫化氢(H2S)、丙二醛(MDA)、活性氧(ROS)含量及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、超氧化物岐化酶(SOD)活力的检测;取右下肺提取肺组织蛋白,采用免疫蛋白印迹法(Western Blot)检测肺组织胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)、环氧化酶-2(COX-2)及诱导型一氧化氮合酶(iNOS)蛋白的表达;取右上肺进行常规病理组织学检查。2、采用超速离心法提取各组SD大鼠血清外泌体,用Western Blot法检测外泌体特征蛋白CD9和TSG101表达情况,透射电子显微镜(TEM)观察外泌体形态结构,通过纳米粒子追踪分析(NTA)测定各组外泌体粒径及颗粒浓度,并用BCA蛋白定量检测其总蛋白浓度。3、用50 nmol/L雷帕霉素预处理RAW 264.7细胞30 min后,再用100μg/mL BeSO4-Exo共处理24 h,检测RAW 264.7细胞LDH活性,Western Blot法检测炎症相关蛋白COX-2及iNOS的表达,ELISA法检测炎症因子TNF-α含量。结果:1、染毒后,各BeSO4染毒组SD大鼠体重增加相比对照组较缓慢,在第6周时各BeSO4染毒组SD大鼠体重略低于对照组。各BeSO4染毒组SD大鼠肺脏器系数呈下降趋势。2、与对照组相比,BALF总蛋白浓度和LDH活性均升高;肺组织中ROS和MDA含量均增加,而SOD和GSH-PX活力均降低;肺组织H2S含量和CSE蛋白表达水平均下降,COX-2、iNOS蛋白表达水平均上调;各BeSO4染毒组外周血白细胞总数,中性粒细胞、淋巴细胞数和单核细胞数均呈升高趋势;血清中炎症因子TNF-α、IFN-γ、IL-10含量均增高,差异均有统计学意义(P<0.05),且呈现一定的剂量效应关系。3、SD大鼠肺组织病理学检查结果显示:对照组肺组织结构正常,各BeSO4染毒组SD大鼠肺组织出现不同程度的肺泡壁增厚、肺泡数目减少、肺泡腔缩小、炎性细胞浸润、胶原纤维增生等情况,并且随着BeSO4剂量增加,SD大鼠肺组织病理损伤加重。4、TEM观察显示,SD大鼠血清外泌体呈圆形或椭圆形,具有典型的膜结构,囊泡大小均匀,并表达外泌体特征蛋白CD9和TSG101。NTA检测结果显示SD大鼠血清外泌体粒径为103.00~129.90 nm。与对照组相比,各BeSO4染毒组血清外泌体颗粒浓度和总蛋白浓度升高,差异均有统计学意义(P<0.05),且BeSO4剂量越大,血清外泌体颗粒浓度和总蛋白浓度也增高。5、与对照组相比,BeSO4-Exo组RAW 264.7细胞LDH活性及炎症因子TNF-α含量升高,炎症相关蛋白COX-2、iNOS蛋白表达上调,差异均有统计学意义(P<0.05);与BeSO4-Exo组相比,Rapa+BeSO4-Exo组LDH活性及TNF-α含量下降,COX-2、iNOS蛋白表达下调,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:1、非暴露式气管滴注BeSO4可致SD大鼠肺组织发生氧化损伤和炎症反应,且具有剂量-反应关系。2、非暴露式气管滴注BeSO4可致SD大鼠血清外泌体释放增加,并且随着BeSO4剂量及肺组织损伤程度增加而增加。3、血清外泌体可能通过mTOR信号通路加重BeSO4诱导的SD大鼠肺部炎症反应。