本文關(guān)鍵詞：納米氧化鈦引起海馬神經(jīng)元毒性的分子機(jī)制研究

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【摘要】：納米二氧化鈦(TiO2),由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于水、土壤和空氣凈化、化妝品、食品添加劑和涂料等行業(yè)。它可通過(guò)皮膚,呼吸道和消化道進(jìn)入人體而對(duì)人類產(chǎn)生潛在的危害。此外,納米TiO2可以通過(guò)嗅覺(jué)通路進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)損傷神經(jīng)元細(xì)胞。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)于納米TiO2神經(jīng)毒性和其對(duì)學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的海馬區(qū)的損傷已有相關(guān)的研究,但是對(duì)于與學(xué)習(xí)記憶功能密切相關(guān)的海馬神經(jīng)元細(xì)胞的研究卻鮮有報(bào)道。鑒于此,本論文以具有發(fā)育特性的大鼠原代海馬神經(jīng)元細(xì)胞為模型,用不同濃度(5、15和30μg/mL)的納米TiO2(銳鈦型,5 nm)處理細(xì)胞24 h,對(duì)其引發(fā)的學(xué)習(xí)記憶損傷相關(guān)的海馬神經(jīng)元凋亡的分子機(jī)制和對(duì)海馬神經(jīng)元細(xì)胞樹(shù)突發(fā)育的影響及其機(jī)制進(jìn)行研究。本研究可為納米TiO2長(zhǎng)期暴露引起神經(jīng)毒性和學(xué)習(xí)記憶損傷評(píng)估提供重要的理論依據(jù)。論文主要涉及以下內(nèi)容:(1)在這部分研究中,從新生一天的SD大鼠分離培養(yǎng)海馬神經(jīng)元48 h,并使之暴露于5、15和30μg/mL納米TiO2中24 h,隨后研究細(xì)胞活力、超微結(jié)構(gòu)和線粒體膜電位、鈣穩(wěn)態(tài)、氧化應(yīng)激、抗氧化能力和細(xì)胞凋亡信號(hào)通路。研究結(jié)果表明,隨著納米TiO2濃度的增加,原代海馬神經(jīng)元細(xì)胞活性下降,與對(duì)照相比,細(xì)胞活性分別下降了13.78%、20.42%和29.42%,乳酸脫氫酶的釋放增加,和對(duì)照相比分別增加了19.54%、36.13%和62.07%。同時(shí)納米TiO2引起了細(xì)胞凋亡并且凋亡率呈劑量依賴性,分別是對(duì)照的2.51、3.14和4.25倍。此外,納米TiO2導(dǎo)致原代培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣的積累,分別是對(duì)照的1.55、2.66和3.76倍,線粒體膜電位(MMP)顯著下降,分別是對(duì)照的84.20%,60.00%和38.00%。細(xì)胞中細(xì)胞色素c(cytochrome c)、caspase-3、Bax、caspase-12、葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(GRP78)和C/EBP同源蛋白(CHOP)的蛋白表達(dá)均上調(diào),分別是對(duì)照的1.54、2.22和3.77倍;2.15、2.85和4.15倍;1.33、2.17和2.83倍;1.10、1.36和1.62倍;1.15、1.27和1.37倍和1.07、1.25和1.40倍,而bcl-2蛋白表達(dá)下調(diào),分別下調(diào)了8.63%、19.76%和34.70%。這些結(jié)果表明,納米TiO2導(dǎo)致的海馬神經(jīng)元凋亡與線粒體介導(dǎo)的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的通路和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導(dǎo)的信號(hào)通路有關(guān)。(2)為了進(jìn)一步了解神經(jīng)毒性的分子機(jī)制,用不同濃度納米TiO2(5、15和30μg/mL)處理生長(zhǎng)到第四天的原代海馬神經(jīng)元24 h,接著分析了納米TiO2在細(xì)胞中的分布,樹(shù)突發(fā)育,谷氨酸代謝,谷氨酸受體(NMDAR)亞基(NR1、NR2A和NR2B)的蛋白表達(dá)水平,細(xì)胞中鈣離子濃度和鈉鉀電流。結(jié)果表明納米TiO2很容易通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核,并且嚴(yán)重影響原代海馬神經(jīng)元細(xì)胞樹(shù)突發(fā)育,突起的長(zhǎng)度與對(duì)照相比分別下降了6.92%、28.91%和55.54%。此外,納米TiO2引起細(xì)胞中谷氨酸代謝紊亂,細(xì)胞外谷氨酸釋放量和磷酸化激活的谷氨酰胺酶的活性均增加,與對(duì)照相比分別增加了7.75%、16.27%和26.26%;27.27%、63.64%和90.91%;降低了谷氨酰胺量和谷氨酰胺合成酶的活性,與對(duì)照相比分別下降了14.54%、29.04%和54.22%;10.25%、20.51%和30.77%;同時(shí)一氧化氮(NO)含量和一氧化氮合酶(NOS)活性增加,分別比對(duì)照的增加了0.19、0.49和1.02倍;0.17、0.38和0.59倍。納米TiO2導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度增加,分別是對(duì)照的1.35、2.75和4.45倍。納米TiO2處理的原代海馬神經(jīng)中受體亞基NR1、NR2A和NR2B蛋白均表達(dá)下調(diào),與對(duì)照相比分別下調(diào)了9.62%、12.00%和25.30%;4.39%、14.22%和39.85%;1.61%、16.04%和26.07%。此外,納米Ti O2降低了Ca2+-ATPase和Na+/K+-ATPase的活性,即分別下降了9.46%、29.04%和45.32%,12.96%、23.28%和50.80%。最終,納米Ti O2導(dǎo)致了海馬神經(jīng)元鈉鉀電流的變化幅度增加�？梢�(jiàn)納米Ti O2通過(guò)干擾了谷氨酸代謝和受體功能來(lái)引起原代海馬神經(jīng)元細(xì)胞樹(shù)突發(fā)育的抑制。
【關(guān)鍵詞】：納米Ti O2 海馬神經(jīng)元 細(xì)胞凋亡 氧化應(yīng)激 樹(shù)突發(fā)育 谷氨酸代謝 NMDA受體
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R114
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一部分：研究背景10-22
• 1 納米材料的特征及應(yīng)用10-12
• 2 納米顆粒進(jìn)入神經(jīng)中樞系統(tǒng)的途徑12-13
• 3 納米TIO_2的神經(jīng)毒性13-15
• 4 納米TIO_2神經(jīng)毒理研究展望15-16
• 5 研究思路16
• 6 研究?jī)?nèi)容16-17
• 7 本論文創(chuàng)新點(diǎn)17
• 參考文獻(xiàn)17-22
• 第二部分 納米氧化鈦誘導(dǎo)大鼠原代海馬神經(jīng)元凋亡的分子機(jī)制22-48
• 1 材料與方法23-26
• 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果26-28
• 3 討論28-42
• 參考文獻(xiàn)42-48
• 第三部分 納米氧化鈦抑制原代海馬神經(jīng)元樹(shù)突發(fā)育與谷氨酸代謝紊亂和受體功能損傷相關(guān)48-75
• 1 材料與方法49-52
• 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-53
• 3 討論53-57
• 4 結(jié)論57-67
• 參考文獻(xiàn)67-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 攻讀學(xué)位期間本人公開(kāi)發(fā)表的論文77-78
• 課題資助情況78-79
• 致謝79-80

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