【摘要】：背景:空氣中的顆粒物(Particulate matter,PM)是大氣污染影響人類健康的主要成分,其毒性已被大量研究證實(shí)。其中粒徑較小的超細(xì)顆粒更容易在肺中聚集沉積,對(duì)人類健康的影響嚴(yán)重。超細(xì)顆粒的表面積與體積比大,具有強(qiáng)大的吸附能力,可吸附大量有毒污染物,共同造成人體細(xì)胞和器官損傷。但是,二者可能產(chǎn)生的交互作用及介導(dǎo)其聯(lián)合作用的機(jī)制尚不清楚。因此,本研究旨在探究一種典型的大氣超細(xì)顆粒物納米炭黑顆粒(Carbon black nanoparticles,CBNPs)和一種具有代表性的空氣污染物鉛離子(Pb~(2+))的聯(lián)合作用和機(jī)制。CBNPs是研究空氣顆粒物毒性的良好模型,空氣中的CBNPs主要來(lái)自于燃燒源不完全燃燒產(chǎn)生的煙灰。由于其粒徑較小,可深入至肺泡,直接影響肺功能。Pb~(2+)作為一種典型的空氣污染物,來(lái)源于人為活動(dòng),如燃料燃燒,工業(yè)生產(chǎn)和垃圾焚燒排放等。二者經(jīng)呼吸道進(jìn)入肺內(nèi),可在肺部沉積,導(dǎo)致肺部疾病。肺泡巨噬細(xì)胞位于肺泡腔及微小氣道內(nèi),是肺組織內(nèi)重要的常駐細(xì)胞和防御細(xì)胞,在肺部疾病的發(fā)病過(guò)程中,巨噬細(xì)胞受損是常見(jiàn)的重要機(jī)制。先前的研究發(fā)現(xiàn)CBNPs或Pb~(2+)可誘導(dǎo)肺泡巨噬細(xì)胞損傷和凋亡,但目前尚無(wú)聯(lián)合CBNPs和Pb~(2+)應(yīng)用對(duì)大鼠肺泡巨噬細(xì)胞的作用及機(jī)制的研究報(bào)道。目的:本實(shí)驗(yàn)主要研究CBNPs和Pb~(2+)聯(lián)合誘導(dǎo)NR8383細(xì)胞凋亡的作用和可能的機(jī)理,旨揭示CBNPs和Pb~(2+)聯(lián)合促細(xì)胞凋亡作用機(jī)制,為預(yù)防和治療PM相關(guān)肺疾病提供理論依據(jù)。方法:1.吸附鉛離子的納米炭黑顆粒(CBNPs-Pb~(2+))制備及表征:采用DLS,TEM,SEM以及多點(diǎn)BET分析,對(duì)CBNPs及CBNPs-Pb~(2+)進(jìn)行表征,使用ICP-OES量化CBNPs對(duì)Pb~(2+)的吸附情況,評(píng)估吸附顆粒的穩(wěn)定性。2.CBNPs和Pb~(2+)聯(lián)合促凋亡作用研究:將大鼠肺泡巨噬細(xì)胞(NR8383)分別或共同暴露于一定濃度的CBNPs和Pb~(2+)中24h,分析各種細(xì)胞參數(shù)。Annexin V-FITC/PI染色,DAPI染色以及Western blot檢測(cè)細(xì)胞凋亡水平,采用DCFDA檢測(cè)活性氧(ROS)產(chǎn)生,JC-1用于檢測(cè)線粒體膜電位的變化。3.聯(lián)合作用機(jī)制研究:采用透射電子顯微鏡,Western blot,mRFP-GFP-LC3腺病毒檢測(cè)細(xì)胞自噬水平以及自噬流,采用自噬誘導(dǎo)劑雷帕霉素和自噬溶酶體途徑抑制劑氯喹進(jìn)一步分析自噬溶酶體途徑在CBNPs-Pb~(2+)誘導(dǎo)NR8383細(xì)胞凋亡中的作用。結(jié)果:1.成功制備了吸附鉛離子的納米炭黑顆粒(CBNPs-Pb~(2+)),通過(guò)對(duì)粒子表征分析發(fā)現(xiàn),CBNPs可以穩(wěn)定吸附Pb~(2+),且吸附Pb~(2+)之后,其物理性質(zhì)發(fā)生改變。動(dòng)態(tài)光散射結(jié)果顯示,吸附后的納米顆粒形成的團(tuán)簇平均粒徑減小,并能在超聲處理后一段時(shí)間內(nèi)保持分散狀態(tài),這使其更容易被細(xì)胞吞噬,透射電子顯微鏡證實(shí)了這一現(xiàn)象;2.CBNPs-Pb~(2+)顯著增加NR8383細(xì)胞凋亡水平;3.CBNPs-Pb~(2+)顯著增加NR8383細(xì)胞中ROS的量,降低NR8383細(xì)胞的線粒體膜電位,導(dǎo)致線粒體功能障礙,最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡;4.CBNPs-Pb~(2+)激活NR8383細(xì)胞凋亡蛋白Caspase 3、Caspase 9,增加促凋亡蛋白Bax表達(dá),降低抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá),顯著降低Bcl-2/Bax比值;5.CBNPs-Pb~(2+)阻斷NR8383細(xì)胞自噬流,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)自噬體累積和細(xì)胞溶酶體功能障礙;6.自噬溶酶體途徑抑制劑氯喹進(jìn)一步加重CBNPs-Pb~(2+)所抑制的細(xì)胞自噬流,促進(jìn)細(xì)胞凋亡,而自噬誘導(dǎo)劑雷帕霉素則能逆轉(zhuǎn)上述作用。結(jié)論:在這項(xiàng)研究中,我們使用CBNPs和Pb~(2+)為模型材料研究其對(duì)NR8383肺泡巨噬細(xì)胞的聯(lián)合毒性作用及機(jī)制。本研究發(fā)現(xiàn),CBNPs可以均勻且穩(wěn)定地吸附Pb~(2+),吸附后的納米顆粒物理性質(zhì)發(fā)生改變;CBNPs-Pb~(2+)誘導(dǎo)細(xì)胞過(guò)度氧化應(yīng)激及線粒體損傷,通過(guò)導(dǎo)致NR8383細(xì)胞溶酶體功能障礙和阻斷細(xì)胞自噬流,顯著增強(qiáng)細(xì)胞凋亡水平;CBNPs-Pb~(2+)可以通過(guò)自噬溶酶體途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。我們的研究結(jié)果為理解環(huán)境微粒的毒性作用和致肺疾病的病理機(jī)制提供了新的見(jiàn)解,還可能為預(yù)防和治療空氣污染相關(guān)肺疾病提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【圖文】：

原生粒徑為 25nm，BET 比表面積為 100m2/g。由于納米粒子的物理性質(zhì)可影響其生物學(xué)及毒理學(xué)反應(yīng)，因此這些性質(zhì)的表征在其毒性評(píng)估中是很重要的[100]。在本部分研究中，我們采用 ICP-OES、DLS、TEM、SEM 以及多點(diǎn) BET 分析，量化了 CBNPs 對(duì) Pb2+的吸附并分別對(duì) CBNPs 和 CBNPs-Pb2+進(jìn)行了表征。3.1.1 CBNPs 對(duì) Pb2+的吸附情況按照上述方法制備 CBNPs-Pb2+后，使用能譜儀對(duì)粒子進(jìn)行元素定性分析，可發(fā)現(xiàn)CBNPs除去基本成分C元素外，，還存在少量的S元素與O元素。對(duì)CBNPs及 CBNPs-Pb2+分別進(jìn)行 mapping 分析，確定元素的面分布和線分布，可以較直觀地觀察到 Pb 元素均勻分散在粒子表面，說(shuō)明鉛離子可以穩(wěn)定且均勻吸附于CBNPs。此結(jié)果能初步證實(shí)金屬鉛離子穩(wěn)定吸附于 CBNPs 上，所構(gòu)建納米粒子吸附金屬離子模型可以用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。如圖 3.1 所示。

圖 3.2 CBNPs 及 CBNPs-Pb2+的電鏡圖CBNPs 和 CBNPs-Pb2+的透射電鏡圖像；（c，d） CBNPs 和 比例尺為 500nm動(dòng)態(tài)光散射測(cè)量 DMEM-F12 中 CBNP，CBNPs-Pb2+的徑和ζ電位le Hydrodynamic size(nm) zeta-potentis 671.2±9.96 -30.5±3.b2+452.6±22 -34.8±0.7
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R99

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 才秀華;張煒;;鉛離子印跡聚合物的制備表征及其吸附性能研究[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2015年10期

2 伊可新;;食具對(duì)健康的影響[J];健康向?qū)?2017年03期

3 楊林;趙啟文;姚慧蓉;杜瑞;張晗;;吸附分離氯化鈣中鎂鉛離子的試驗(yàn)研究[J];內(nèi)蒙古石油化工;2014年06期

4 程曉宏;謝超;史玉坤;上官棣華;;一種快速測(cè)定鉛離子的新方法[J];分析試驗(yàn)室;2013年07期

5 吳小榮;呂超;李曉飛;韓慶玲;王杰;易宗春;;鉛離子對(duì)K562細(xì)胞紅系分化的影響[J];毒理學(xué)雜志;2010年06期

6 郭鵬;王瑾;康春莉;郭平;高紅杰;;固定化細(xì)菌對(duì)廢水中低濃度鉛離子的吸附規(guī)律研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2008年11期

7 陳天;汪士新;;殼聚糖對(duì)鉛離子(Ⅱ)的吸附[J];揚(yáng)州師院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1996年01期

8 冷宗周;解凱彤;王娟;;用鉛離子選擇電極測(cè)定皮蛋中微量鉛[J];分析化學(xué);1987年12期

9 陳錦明,趙文君,趙f皓;重金屬離子刺激兔主動(dòng)脈條的收縮[J];徐州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào);1988年01期

10 方禹之;何品剛;金利通;;靜止擬微分電位溶出法測(cè)定水體中重金屬離子[J];華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1988年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 陳學(xué)軍;黃耀意;宋宇;周興;白漢營(yíng);;鉛離子污染對(duì)桂林紅黏土力學(xué)性質(zhì)影響的試驗(yàn)研究[A];2016年全國(guó)工程地質(zhì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2016年

2 錢功明;李茂林;劉濤;陳鐵軍;;羥基磷灰石去除水溶性鉛離子作用機(jī)理研究[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第12屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

3 郝瑞霞;吳灃;姜源;楊詩(shī)琴;魯安懷;;真菌對(duì)鉛離子的吸附和固定作用[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第15屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（1）[C];2015年

4 萬(wàn)學(xué)娟;劉海洋;;基于殼交聯(lián)膠束中的熒光共振能量轉(zhuǎn)移構(gòu)筑靈敏的比率型鉛離子檢測(cè)材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題F：生物醫(yī)用高分子[C];2017年

5 王明粲;郝瑞霞;楊詩(shī)琴;丁楊;;電解池體系下電流對(duì)釙青霉菌吸附鉛離子的影響[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第九次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨第16屆學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2017年

6 姜源;郝瑞霞;楊詩(shī)琴;;幾種常見(jiàn)大型真菌對(duì)鉛離子的吸附特性研究[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第15屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（2）[C];2015年

7 馮金榮;盧雙燕;黃珊;肖琦;;基于核酸適配體的鉛離子電化學(xué)傳感器[A];第十三屆全國(guó)電分析化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文摘要集[C];2017年

8 聶丹丹;吳海燕;鄭琪珊;葉培榮;郝艷麗;郭良洽;付鳳富;陳國(guó)南;;基于脫氧核酶檢測(cè)鉛離子的熒光方法研究[A];第六屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)摘要集[C];2011年

9 梁好;謝斯滔;崔亮;趙子龍;張曉兵;譚蔚泓;Cuichen Wu;Fudi Wang;;生物穩(wěn)定的L-DNAzyme用于鉛離子在實(shí)際樣品中的檢測(cè)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第四分會(huì)：生物分析和生物傳感[C];2016年

10 吳云瑩;程曉麗;霍麗華;徐英明;;水中Pb~(2+)離子移除材料的制備與性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十六分會(huì)：環(huán)境化學(xué)[C];2016年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 記者 劉霞;LHC撞出迷你版“宇宙大爆炸”[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王一帆;DOM對(duì)鉛在黑土中吸附行為的影響與黑土中鉛原位鈍化[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

2 楊靈芳;等離子強(qiáng)化碳納米管及其復(fù)合物電極電容去除鉛離子研究[D];湖南大學(xué);2015年

3 鄒衛(wèi)華;錳氧化物改性過(guò)濾材料對(duì)銅和鉛離子的吸附研究[D];湖南大學(xué);2006年

4 龍丹丹;產(chǎn)菌核米曲霉G15對(duì)銅、鉛離子的抗性機(jī)制和吸附特性研究[D];山西大學(xué);2017年

5 Syed Mazhar Shah;石墨爐原子吸收光譜法用于重金屬離子的富集和分析[D];吉林大學(xué);2012年

6 劉春;金納米粒子的特殊光學(xué)性質(zhì)研究及其在重金屬離子和氨基酸分析中的應(yīng)用[D];西南大學(xué);2010年

7 趙勤;功能化量子點(diǎn)的合成及其在重金屬分析中的應(yīng)用研究[D];蘇州大學(xué);2014年

8 李瑋;新型化學(xué)修飾電極體系的研究及其在痕量鉛檢測(cè)中的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

9 李想;基于納米材料和核酸適配體的高靈敏度光學(xué)生物傳感器研究[D];河南師范大學(xué);2014年

10 鄧煒;核酸探針電致化學(xué)發(fā)光生物傳感器檢測(cè)土壤中鉛離子的研究[D];西南大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫宏靖;非標(biāo)記功能性核酸熒光傳感器檢測(cè)水及食品中汞離子和鉛離子殘留的研究[D];吉林大學(xué);2019年

2 陶思宇;納米炭黑顆粒和鉛離子聯(lián)合誘導(dǎo)NR8383肺泡巨噬細(xì)胞凋亡的作用和機(jī)制研究[D];吉林大學(xué);2019年

3 祝宏山;高效去除水中鉛離子的吸附劑制備與性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

4 楊偉霞;CMC-MOF膜的制備及其在去除水溶液中鉛離子的應(yīng)用[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2018年

5 裴邯娜;NC-MoS_2納米吸附劑的合成及其對(duì)水溶液中鉛的去除研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2018年

6 蔣吉方;復(fù)雜條件下GCL應(yīng)用特性試驗(yàn)研究[D];溫州大學(xué);2017年

7 張慶麗;基于納米磁珠的鉛離子QCM生物傳感器的研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2018年

8 李彥君;Ag/CuO摻雜微納膜修飾玻碳電極對(duì)鉛離子檢測(cè)及應(yīng)用[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

9 王楠;不同維度碳材料的功能改性及其對(duì)Pb~(2+)的吸附研究[D];天津大學(xué);2017年

10 蔡富剛;新型煤基炭膜電控分離廢液中低濃度鉛離子[D];太原理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2679767