本文選題：納米氧化鎳　切入點：鎘　出處：《第三軍醫(yī)大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：研究背景NLRP3炎癥小體是一種細胞內(nèi)蛋白復合體,具有調(diào)控機體免疫反應,抵抗病原微生物感染和細胞損傷,維持細胞自身穩(wěn)態(tài)的功能。在多種病原,顆粒物和損傷的作用下,NLRP3炎癥小體的組裝和活化可觸發(fā)自身水解procaspase-1為活性的caspase-1,進而剪切pro-IL-1β和pro-IL-18成熟和分泌,誘導機體的炎癥反應。過度的炎癥反應引起免疫功能失調(diào),造成細胞和組織損傷,與多種炎性疾病發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。納米氧化鎳顆粒是一種代表性的金屬納米材料,已廣泛用于制造催化劑、能量儲存裝置、傳感器、關(guān)節(jié)移植物以及藥物遞送系統(tǒng)等領(lǐng)域。日益增加的納米氧化鎳的生產(chǎn)和應用,極大的增加了環(huán)境和人體暴露的機會,由此帶來的環(huán)境污染和健康危害已引起人們高度關(guān)注和普遍擔憂。鎘是一種工業(yè)和環(huán)境重金屬污染物,鎘污染和危害防治已成為毒理學和環(huán)境醫(yī)學領(lǐng)域的熱點和重點問題。異常的炎癥反應是重金屬引起細胞組織損傷的重要環(huán)節(jié)。本研究以NLRP3炎癥小體激活為切入點,明確納米氧化鎳致肺損傷和鎘引起肝毒性的效應,探討NLRP3炎癥小體活化在重金屬致炎癥反應中的作用和機制以及褪黑素的防護效應。研究內(nèi)容(1)以SD大鼠經(jīng)氣管滴注暴露納米氧化鎳為模型,檢測納米氧化鎳暴露對肺泡灌洗中細胞數(shù)量、總蛋白含量、LDH釋放和堿性磷酸酶活性的影響。檢測和評價肺組織病理學改變以及NLRP3炎癥小體的激活情況,明確納米氧化鎳致肺損傷和炎癥的效應。(2)以小鼠巨噬細胞RAW264.7和人支氣管上皮BEAS-2B細胞為模型,檢測納米氧化鎳的吞噬和攝取,并以CCK-8細胞活力實驗和LDH乳酸脫氫酶釋放實驗評估納米氧化鎳的細胞毒性。同時,檢測納米氧化鎳在細胞中的定位以及對溶酶體功能的影響。應用質(zhì)子泵ATP酶抑制劑Baf A1和組織蛋白酶B抑制劑CA-074Me處理細胞,檢測細胞炎性因子釋放和NLRP3炎癥小體激活的情況,明確溶酶體損傷和組織蛋白酶B釋放在納米氧化鎳致細胞損傷和NLRP3炎癥小體活化中的作用。(3)以小鼠原代肝細胞為模型,檢測和評估鎘暴露致肝毒性效應。應用具有抗氧化和抗炎作用的褪黑素預處理肝細胞,檢測肝細胞活力,LDH釋放,ROS生成以及炎性細胞死亡情況,明確褪黑素對鎘肝細胞毒性的保護作用。同時,檢測鎘暴露及褪黑素預處理對TXNIP的表達和NLRP3炎癥小體活化的影響,探討褪黑素保護鎘肝細胞毒性的可能機制。應用si RNA下調(diào)肝細胞中TXNIP表達,檢測褪黑素對鎘暴露所致NLRP3炎癥小體活化的影響,明確TXNIP/NLRP3信號通路在褪黑素拮抗鎘肝細胞毒性效應中的作用。研究結(jié)果(1)3.3 mg/kg劑量的納米氧化鎳經(jīng)氣管暴露引起SD大鼠明顯的肺損傷和持續(xù)的炎癥反應,表現(xiàn)為肺泡灌洗液內(nèi)中性粒細胞數(shù)量增多,堿性磷酸酶活性增高,LDH和總蛋白含量增加,肺組織中炎性細胞浸潤、蛋白沉積和炎性因子表達上調(diào)。納米氧化鎳暴露能引起肺組織中NLRP3炎癥小體的活化。(2)納米氧化鎳能被RAW264.7細胞和BEAS-2B細胞吞噬攝取,并引起劑量和時間依賴的細胞毒性效應。納米氧化鎳暴露促進細胞釋放大量的炎癥因子和引起NLRP3炎癥小體介導的caspase-1活化。下調(diào)NLRP3表達和抑制caspase-1的活性可以減少IL-1β的釋放。運用cytochalasin D抑制細胞吞噬可以降低納米氧化鎳引起的細胞毒性,抑制NLRP3炎癥小體活化和IL-1β的釋放。納米氧化鎳被細胞攝取和轉(zhuǎn)運至溶酶體,導致溶酶體蛋白水解能力下降,pH值增高,溶酶體通透性增加和組織蛋白酶B的釋放。抑制溶酶體酸化和組織蛋白酶B的釋放可以顯著抑制納米氧化鎳引起的caspase-1活化和IL-1β的釋放。(3)鎘暴露引起明顯肝細胞毒性,且呈時間依賴關(guān)系。褪黑素預處理可通過抑制ROS生成、下調(diào)TXNIP表達和抑制NLRP3炎癥小體激活來拮抗鎘誘導的肝細胞毒性。siRNA干擾TXNIP的表達可以有效逆轉(zhuǎn)褪黑素的保護效應,表明對TXNIP/NLRP3信號通路的抑制作用可能是褪黑素發(fā)揮抗氧化和抗炎作用的基礎(chǔ)。研究結(jié)論納米氧化鎳暴露通過激活NLRP3炎癥小體引起肺損傷和持續(xù)的炎癥反應。吞噬和攝取的納米氧化鎳通過引起溶酶體酸化和增加溶酶體膜通透性,引起組織蛋白酶B的釋放,進而激活NLRP3炎癥小體,最終導致炎癥反應和細胞組織損傷。同時,我們研究發(fā)現(xiàn)褪黑素預處理對重金屬鎘暴露所致的肝細胞毒性和TXNIP/NLRP3信號通路激活具有保護作用,提示褪黑素可作為拮抗重金屬毒物暴露致炎癥反應的備選藥物。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：第三軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R114

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本文編號：1614319