低劑量納米顆粒誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生ROS及其對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞連接完整性的影響
發(fā)布時(shí)間:2021-01-11 11:44
目的:納米顆粒在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得了廣泛研究,其應(yīng)用已經(jīng)涉及到生物醫(yī)學(xué)以及工業(yè)和日常生活的諸多方面。隨著納米顆粒暴露機(jī)會(huì)的增加,安全性問(wèn)題引起政府監(jiān)管部門、科學(xué)界、企業(yè)界及公眾的關(guān)注。研究顯示,當(dāng)暴露劑量達(dá)到一定限度后,納米顆粒會(huì)介導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生活性氧自由基(Reactive Oxide Species,ROS),引起氧化應(yīng)激反應(yīng),并激活下游信號(hào)通路,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。血管內(nèi)皮細(xì)胞存在于富血管化的多種器官中,是營(yíng)養(yǎng)、代謝產(chǎn)物以及細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的“門衛(wèi)”。血管內(nèi)皮細(xì)胞的功能與其相互間的連接密不可分;內(nèi)皮細(xì)胞的相互連接在細(xì)胞定位、增殖、凋亡以及信號(hào)傳導(dǎo)中均發(fā)揮重要作用。納米顆粒很容易通過(guò)呼吸或靜脈暴露途徑進(jìn)入循環(huán)血液系統(tǒng),由此獲得與血管內(nèi)皮細(xì)胞接觸的機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn),銀納米顆粒能夠引起血管內(nèi)皮細(xì)胞的ROS升高,由此導(dǎo)致細(xì)胞間連接蛋白VE-鈣粘蛋白(VE-Cadherin)表達(dá)降低。本課題的目的是研究和比較若干常見(jiàn)納米顆粒在低劑量暴露下對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)活性氧以及細(xì)胞間連接的影響,探討二者之間的關(guān)聯(lián)性,為建立納米顆粒安全性評(píng)價(jià)方法提供實(shí)驗(yàn)研究依據(jù)。方法:選用化學(xué)成分、尺寸、表面修飾不同的納米顆粒,包括...
【文章來(lái)源】:北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1納米顆粒誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生的機(jī)制示意圖【42】??
化Stat3和磷酸化p38MAPK水平增加【67】。??Nel等人【52】提出了細(xì)胞對(duì)納米顆粒氧化應(yīng)激的三層氧化應(yīng)激模型來(lái)解釋納??米顆粒的毒性,如圖2所示,即低水平的活性氧誘導(dǎo)細(xì)胞的抗氧化防御增強(qiáng),較??高水平的活性氧引起細(xì)胞的炎癥反應(yīng),并最終在非常高的氧化應(yīng)激水平下誘導(dǎo)細(xì)??胞死亡。??iiSi??BIBB?IpiMMBUI:??圖2分層氧化應(yīng)激模型【52】??1.3納米顆粒對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的作用研究??當(dāng)納米顆粒被應(yīng)用到體內(nèi)時(shí),會(huì)與血管內(nèi)皮細(xì)胞接觸。納米顆粒對(duì)血管的影??響是需要研究和闡明的重要問(wèn)題。人類血管腔被一薄層內(nèi)皮細(xì)胞覆蓋。在納米顆??粒經(jīng)血液循環(huán)遞送到靶標(biāo)之前,血管內(nèi)皮是第一個(gè)與納米顆粒接觸的組織。內(nèi)皮??細(xì)胞在調(diào)節(jié)血管張力,血栓形成、穩(wěn)態(tài),單核細(xì)胞募集和激素轉(zhuǎn)運(yùn)中均發(fā)揮關(guān)鍵??作用,并且內(nèi)皮細(xì)胞的功能障礙涉及許多心血管疾。ǎ茫郑模┑陌l(fā)展,例如動(dòng)脈??粥樣硬化【68,69】。因此,評(píng)估納米顆粒對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的影響至關(guān)重要。??人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)是用于體外內(nèi)皮細(xì)胞的最普遍模型之一,這是??因?yàn)椋ǎ保┤菀撰@得;(2)表達(dá)許多重要的與內(nèi)皮相關(guān)的分子
細(xì)胞對(duì)納米顆粒的攝取機(jī)制也可能影響納米顆粒的毒性。依賴于納米顆粒的??尺寸、表面修飾以及化學(xué)性質(zhì),納米顆粒進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞的途徑包括四種:吞噬作??用、巨噬細(xì)胞作用、網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)和小窩蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用(圖3)【68,74-??75】,目前認(rèn)為這是納米顆粒內(nèi)化入HUVECs或其他細(xì)胞的基本途徑。??m卿ocytosis? ̄rm1^r<,〇Cy,〇5iS?Caveo.in^edia.ed?endocytosis??|T1?(lipid?raft?involved)??Yr\f/7?n.fl ̄^??\9/?=::=上^尸????^?—?protein?籲魯??—?opening??v?7??/??v?v??Exocytosis?Paracellular?transport?Exocytosis??圖3納米顆粒進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞的途徑【68】??納米顆粒對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的研究:??納米顆粒暴露能夠通過(guò)誘導(dǎo)ROS對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生毒性。比如炭黑納米顆??粒、碳納米管己被證明可誘導(dǎo)HUVECs產(chǎn)生ROS,從而導(dǎo)致DNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞??膜的氧化損傷【76,77】。納米顆粒在HUVECs中也可以抑制抗氧化系統(tǒng)(GSH和??抗氧化酶活性),導(dǎo)致活性氧大量產(chǎn)生與抗氧化能力之間的不平衡【78,79】。此??夕卜,己證明抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸(NAC)的存在可減輕Ag-NPs和QD對(duì)??HUVECs的氧化應(yīng)激作用【80,81】。??圖4闡明了納米顆粒對(duì)HUVECs的毒性作用及其可能機(jī)制。暴露于納米顆粒??能夠誘導(dǎo)細(xì)胞毒性(例如線粒體活力降低、細(xì)胞凋亡和LDH釋放)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]金屬氧化物納米顆粒生物毒性效應(yīng)及毒性機(jī)理研究進(jìn)展(英文)[J]. 王艷麗,丁琳,姚晨婕,李晨晨,邢曉軍,黃雅男,顧天驕,吳明紅. Science China Materials. 2017(02)
[2]抗氧化系統(tǒng)研究新進(jìn)展[J]. 孫全貴,龍子,張曉迪,海春旭,王欣. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展. 2016(11)
[3]影響納米材料毒性的關(guān)鍵因素[J]. 徐鶯鶯,林曉影,陳春英. 科學(xué)通報(bào). 2013(24)
[4]納米材料影響細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的研究進(jìn)展[J]. 王靜,梁偉. 生物物理學(xué)報(bào). 2010(08)
本文編號(hào):2970705
【文章來(lái)源】:北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1納米顆粒誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生的機(jī)制示意圖【42】??
化Stat3和磷酸化p38MAPK水平增加【67】。??Nel等人【52】提出了細(xì)胞對(duì)納米顆粒氧化應(yīng)激的三層氧化應(yīng)激模型來(lái)解釋納??米顆粒的毒性,如圖2所示,即低水平的活性氧誘導(dǎo)細(xì)胞的抗氧化防御增強(qiáng),較??高水平的活性氧引起細(xì)胞的炎癥反應(yīng),并最終在非常高的氧化應(yīng)激水平下誘導(dǎo)細(xì)??胞死亡。??iiSi??BIBB?IpiMMBUI:??圖2分層氧化應(yīng)激模型【52】??1.3納米顆粒對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的作用研究??當(dāng)納米顆粒被應(yīng)用到體內(nèi)時(shí),會(huì)與血管內(nèi)皮細(xì)胞接觸。納米顆粒對(duì)血管的影??響是需要研究和闡明的重要問(wèn)題。人類血管腔被一薄層內(nèi)皮細(xì)胞覆蓋。在納米顆??粒經(jīng)血液循環(huán)遞送到靶標(biāo)之前,血管內(nèi)皮是第一個(gè)與納米顆粒接觸的組織。內(nèi)皮??細(xì)胞在調(diào)節(jié)血管張力,血栓形成、穩(wěn)態(tài),單核細(xì)胞募集和激素轉(zhuǎn)運(yùn)中均發(fā)揮關(guān)鍵??作用,并且內(nèi)皮細(xì)胞的功能障礙涉及許多心血管疾。ǎ茫郑模┑陌l(fā)展,例如動(dòng)脈??粥樣硬化【68,69】。因此,評(píng)估納米顆粒對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的影響至關(guān)重要。??人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)是用于體外內(nèi)皮細(xì)胞的最普遍模型之一,這是??因?yàn)椋ǎ保┤菀撰@得;(2)表達(dá)許多重要的與內(nèi)皮相關(guān)的分子
細(xì)胞對(duì)納米顆粒的攝取機(jī)制也可能影響納米顆粒的毒性。依賴于納米顆粒的??尺寸、表面修飾以及化學(xué)性質(zhì),納米顆粒進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞的途徑包括四種:吞噬作??用、巨噬細(xì)胞作用、網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)和小窩蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用(圖3)【68,74-??75】,目前認(rèn)為這是納米顆粒內(nèi)化入HUVECs或其他細(xì)胞的基本途徑。??m卿ocytosis? ̄rm1^r<,〇Cy,〇5iS?Caveo.in^edia.ed?endocytosis??|T1?(lipid?raft?involved)??Yr\f/7?n.fl ̄^??\9/?=::=上^尸????^?—?protein?籲魯??—?opening??v?7??/??v?v??Exocytosis?Paracellular?transport?Exocytosis??圖3納米顆粒進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞的途徑【68】??納米顆粒對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的研究:??納米顆粒暴露能夠通過(guò)誘導(dǎo)ROS對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生毒性。比如炭黑納米顆??粒、碳納米管己被證明可誘導(dǎo)HUVECs產(chǎn)生ROS,從而導(dǎo)致DNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞??膜的氧化損傷【76,77】。納米顆粒在HUVECs中也可以抑制抗氧化系統(tǒng)(GSH和??抗氧化酶活性),導(dǎo)致活性氧大量產(chǎn)生與抗氧化能力之間的不平衡【78,79】。此??夕卜,己證明抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸(NAC)的存在可減輕Ag-NPs和QD對(duì)??HUVECs的氧化應(yīng)激作用【80,81】。??圖4闡明了納米顆粒對(duì)HUVECs的毒性作用及其可能機(jī)制。暴露于納米顆粒??能夠誘導(dǎo)細(xì)胞毒性(例如線粒體活力降低、細(xì)胞凋亡和LDH釋放)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]金屬氧化物納米顆粒生物毒性效應(yīng)及毒性機(jī)理研究進(jìn)展(英文)[J]. 王艷麗,丁琳,姚晨婕,李晨晨,邢曉軍,黃雅男,顧天驕,吳明紅. Science China Materials. 2017(02)
[2]抗氧化系統(tǒng)研究新進(jìn)展[J]. 孫全貴,龍子,張曉迪,海春旭,王欣. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展. 2016(11)
[3]影響納米材料毒性的關(guān)鍵因素[J]. 徐鶯鶯,林曉影,陳春英. 科學(xué)通報(bào). 2013(24)
[4]納米材料影響細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的研究進(jìn)展[J]. 王靜,梁偉. 生物物理學(xué)報(bào). 2010(08)
本文編號(hào):2970705
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