發(fā)布時間：2021-03-05 02:17

　　納米粒子在生物醫(yī)學(xué)和大氣環(huán)境領(lǐng)域的廣泛研究使得其生物安全性越來越受到重視。目前已經(jīng)有許多研究關(guān)注納米粒子與細胞的相互作用及細胞毒性問題。本綜述從細胞力學(xué)-化學(xué)偶聯(lián)的角度總結(jié)了近五年來有關(guān)納米粒子與細胞相互作用的研究進展。首先介紹了與細胞力學(xué)-化學(xué)偶聯(lián)性質(zhì)相關(guān)的分子基礎(chǔ)以及目前檢測細胞機械性質(zhì)的納米技術(shù),然后重點討論了納米粒子對細胞粘附、骨架、剛度和遷移性質(zhì)的影響。在此基礎(chǔ)上,進一步指出了納米生物力學(xué)-化學(xué)偶聯(lián)的挑戰(zhàn)與展望。 

【文章來源】：物理化學(xué)學(xué)報. 2020,36(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

細胞機械力學(xué)信號分子

圖1 細胞機械力學(xué)信號分子細胞與細胞之間的粘附在維持組織完整性方面起著至關(guān)重要的作用，并且它們在細胞群之間傳遞張力從而調(diào)節(jié)集體細胞行為。細胞可以通過下調(diào)E-鈣粘蛋白(E-cadherin)介導(dǎo)的粘附連接來改變細胞-細胞粘附的力傳遞。鈣粘蛋白的轉(zhuǎn)換(從表達E-cadherin轉(zhuǎn)變?yōu)镹-cadherin)伴隨著從細胞-細胞粘附連接到細胞-基質(zhì)粘連的力的重新分布18。因此，理解粘附連接處力傳遞的分子機制十分重要。其中，機械張力誘導(dǎo)的α-連環(huán)蛋白(α-catenin)構(gòu)象變化可以控制鈣粘蛋白-連環(huán)蛋白粘附連接處的力傳遞。α-連環(huán)蛋白還可通過調(diào)節(jié)與F-肌動蛋白、vinculin的力依賴性結(jié)合而起到機械傳感器的作用19。鈣粘蛋白也和整聯(lián)蛋白、肌動蛋白等細胞骨架相關(guān)聯(lián)，有研究表明它們之間的機械張力驅(qū)動對于細胞之間的力傳導(dǎo)是必不可少的20。vinculin是以力依賴性方式募集細胞-基質(zhì)和細胞-細胞粘附的關(guān)鍵分子之一，其在相應(yīng)粘連處的酪氨酸殘基處會被磷酸化，有利于連接的強化21。除整合素和鈣粘蛋白受體外，還有其他幾種細胞表面受體，如G蛋白偶聯(lián)受體、受體酪氨酸激酶、離子通道和糖萼，也與細胞粘附系統(tǒng)密切關(guān)聯(lián)22。此外，免疫球蛋白(Ig)家族的L1細胞粘附分子(L1-CAM)和神經(jīng)細胞粘附分子(N-CAM)都與肌動蛋白直接或間接相關(guān)23,24。

Li等人研究了兩種不同尺寸的硅納米粒子Nano-Si64和Nano-Si46對L-02細胞系中多核細胞形成的影響50。發(fā)現(xiàn)在納米粒子處理組中，肌動蛋白以各向異性網(wǎng)絡(luò)組織排列，具有相當(dāng)差的細絲束且微絲的數(shù)量明顯減少。另外，L-02細胞中微管的分布也發(fā)生了改變。在對照組中，微管均勻分布細胞質(zhì)中，而在納米粒子處理的細胞中微管則聚集在細胞核周圍。Xie等人的工作也表明NPs會破壞肌動蛋白結(jié)構(gòu)51。他們用直徑約為52 nm的AgNPs處理MG-63細胞。熒光結(jié)果顯示，暴露于AgNPs后，MG-63細胞中F-actin的熒光強度減弱。特別是在5μg·mL-1的劑量下，觀察到MG-63細胞的收縮以及F-actin結(jié)構(gòu)稀疏和無序。此外，Cuyper等人發(fā)現(xiàn)在較高的磁性納米顆粒(MNPs)濃度下(1000μg·mL-1)，小鼠C17.2神經(jīng)祖細胞(NPCs)和原代人血液生長外周內(nèi)皮細胞(hBOECs)的細胞骨架都發(fā)生了明顯的變形(圖3b)52。從actin和微管的熒光共聚焦圖來看，MNPs處理后的細胞較對照組細胞都產(chǎn)生明顯的極化。然而NPs對細胞骨架影響并不總是負面的。Qin等人使用20 nm的AgNPs研究了其對尿源性干細胞(USCs)成骨分化的影響53。發(fā)現(xiàn)4μg·mL-1的AgNPs處理可以激活USCs細胞的RhoA信號通路，誘導(dǎo)肌動蛋白聚合，并增加細胞骨架張力，從而導(dǎo)致USCs進入成骨分化，而2μg·mL-1的AgNO3并沒有這種作用，因此他們認為AgNPs促進USCs中的成骨分化是由AgNPs本身產(chǎn)生的，而不是它們釋放的銀離子。


本文編號：3064393