低剂量纳米颗粒诱导血管内皮细胞产生ROS及其对内皮细胞连接完整性的影响
发布时间：2021-01-11 11:44
目的:纳米颗粒在生物医学领域获得了广泛研究,其应用已经涉及到生物医学以及工业和日常生活的诸多方面。随着纳米颗粒暴露机会的增加,安全性问题引起政府监管部门、科学界、企业界及公众的关注。研究显示,当暴露剂量达到一定限度后,纳米颗粒会介导细胞产生活性氧自由基（Reactive Oxide Species,ROS）,引起氧化应激反应,并激活下游信号通路,导致细胞凋亡。血管内皮细胞存在于富血管化的多种器官中,是营养、代谢产物以及细胞运动的“门卫”。血管内皮细胞的功能与其相互间的连接密不可分;内皮细胞的相互连接在细胞定位、增殖、凋亡以及信号传导中均发挥重要作用。纳米颗粒很容易通过呼吸或静脉暴露途径进入循环血液系统,由此获得与血管内皮细胞接触的机会。实验室前期研究发现,银纳米颗粒能够引起血管内皮细胞的ROS升高,由此导致细胞间连接蛋白VE-钙粘蛋白（VE-Cadherin）表达降低。本课题的目的是研究和比较若干常见纳米颗粒在低剂量暴露下对血管内皮细胞内活性氧以及细胞间连接的影响,探讨二者之间的关联性,为建立纳米颗粒安全性评价方法提供实验研究依据。方法:选用化学成分、尺寸、表面修饰不同的纳米颗粒,包括...
【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１纳米颗粒诱导细胞内ＲＯＳ产生的机制示意图【４２】??
化Ｓｔａｔ３和磷酸化ｐ３８ＭＡＰＫ水平增加【６７】。??Ｎｅｌ等人【５２】提出了细胞对纳米颗粒氧化应激的三层氧化应激模型来解释纳??米颗粒的毒性，如图２所示，即低水平的活性氧诱导细胞的抗氧化防御增强，较??高水平的活性氧引起细胞的炎症反应，并最终在非常高的氧化应激水平下诱导细??胞死亡。??ｉｉＳｉ??ＢＩＢＢ?ＩｐｉＭＭＢＵＩ：??图２分层氧化应激模型【５２】??１．３纳米颗粒对血管内皮细胞的作用研究??当纳米颗粒被应用到体内时，会与血管内皮细胞接触。纳米颗粒对血管的影??响是需要研究和阐明的重要问题。人类血管腔被一薄层内皮细胞覆盖。在纳米颗??粒经血液循环递送到靶标之前，血管内皮是第一个与纳米颗粒接触的组织。内皮??细胞在调节血管张力，血栓形成、稳态，单核细胞募集和激素转运中均发挥关键??作用，并且内皮细胞的功能障碍涉及许多心血管疾病（ＣＶＤ）的发展，例如动脉??粥样硬化【６８，６９】。因此，评估纳米颗粒对内皮细胞的影响至关重要。??人脐静脉内皮细胞（ＨＵＶＥＣｓ）是用于体外内皮细胞的最普遍模型之一，这是??因为（１）容易获得；（２）表达许多重要的与内皮相关的分子
细胞对纳米颗粒的摄取机制也可能影响纳米颗粒的毒性。依赖于纳米颗粒的??尺寸、表面修饰以及化学性质，纳米颗粒进入内皮细胞的途径包括四种：吞噬作??用、巨噬细胞作用、网格蛋白介导和小窝蛋白介导的内吞作用（图３）【６８，７４－??７５】，目前认为这是纳米颗粒内化入ＨＵＶＥＣｓ或其他细胞的基本途径。??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?籲鲁??—?ｏｐｅｎｉｎｇ??ｖ?７??／??ｖ?ｖ??Ｅｘｏｃｙｔｏｓｉｓ?Ｐａｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?Ｅｘｏｃｙｔｏｓｉｓ??图３纳米颗粒进入内皮细胞的途径【６８】??纳米颗粒对血管内皮细胞的研究：??纳米颗粒暴露能够通过诱导ＲＯＳ对血管内皮细胞产生毒性。比如炭黑纳米颗??粒、碳纳米管己被证明可诱导ＨＵＶＥＣｓ产生ＲＯＳ，从而导致ＤＮＡ、蛋白质和细胞??膜的氧化损伤【７６，７７】。纳米颗粒在ＨＵＶＥＣｓ中也可以抑制抗氧化系统（ＧＳＨ和??抗氧化酶活性），导致活性氧大量产生与抗氧化能力之间的不平衡【７８，７９】。此??夕卜，己证明抗氧化剂Ｎ－乙酰半胱氨酸（ＮＡＣ）的存在可减轻Ａｇ－ＮＰｓ和ＱＤ对??ＨＵＶＥＣｓ的氧化应激作用【８０，８１】。??图４阐明了纳米颗粒对ＨＵＶＥＣｓ的毒性作用及其可能机制。暴露于纳米颗粒??能够诱导细胞毒性（例如线粒体活力降低、细胞凋亡和ＬＤＨ释放）
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属氧化物纳米颗粒生物毒性效应及毒性机理研究进展(英文)[J]. 王艳丽,丁琳,姚晨婕,李晨晨,邢晓军,黄雅男,顾天骄,吴明红. Science China Materials. 2017(02)
[2]抗氧化系统研究新进展[J]. 孙全贵,龙子,张晓迪,海春旭,王欣. 现代生物医学进展. 2016(11)
[3]影响纳米材料毒性的关键因素[J]. 徐莺莺,林晓影,陈春英. 科学通报. 2013(24)
[4]纳米材料影响细胞结构与功能的研究进展[J]. 王静,梁伟. 生物物理学报. 2010(08)
本文编号：2970705
【文章来源】：北京协和医学院北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１纳米颗粒诱导细胞内ＲＯＳ产生的机制示意图【４２】??
化Ｓｔａｔ３和磷酸化ｐ３８ＭＡＰＫ水平增加【６７】。??Ｎｅｌ等人【５２】提出了细胞对纳米颗粒氧化应激的三层氧化应激模型来解释纳??米颗粒的毒性，如图２所示，即低水平的活性氧诱导细胞的抗氧化防御增强，较??高水平的活性氧引起细胞的炎症反应，并最终在非常高的氧化应激水平下诱导细??胞死亡。??ｉｉＳｉ??ＢＩＢＢ?ＩｐｉＭＭＢＵＩ：??图２分层氧化应激模型【５２】??１．３纳米颗粒对血管内皮细胞的作用研究??当纳米颗粒被应用到体内时，会与血管内皮细胞接触。纳米颗粒对血管的影??响是需要研究和阐明的重要问题。人类血管腔被一薄层内皮细胞覆盖。在纳米颗??粒经血液循环递送到靶标之前，血管内皮是第一个与纳米颗粒接触的组织。内皮??细胞在调节血管张力，血栓形成、稳态，单核细胞募集和激素转运中均发挥关键??作用，并且内皮细胞的功能障碍涉及许多心血管疾病（ＣＶＤ）的发展，例如动脉??粥样硬化【６８，６９】。因此，评估纳米颗粒对内皮细胞的影响至关重要。??人脐静脉内皮细胞（ＨＵＶＥＣｓ）是用于体外内皮细胞的最普遍模型之一，这是??因为（１）容易获得；（２）表达许多重要的与内皮相关的分子
细胞对纳米颗粒的摄取机制也可能影响纳米颗粒的毒性。依赖于纳米颗粒的??尺寸、表面修饰以及化学性质，纳米颗粒进入内皮细胞的途径包括四种：吞噬作??用、巨噬细胞作用、网格蛋白介导和小窝蛋白介导的内吞作用（图３）【６８，７４－??７５】，目前认为这是纳米颗粒内化入ＨＵＶＥＣｓ或其他细胞的基本途径。??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?籲鲁??—?ｏｐｅｎｉｎｇ??ｖ?７??／??ｖ?ｖ??Ｅｘｏｃｙｔｏｓｉｓ?Ｐａｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ?Ｅｘｏｃｙｔｏｓｉｓ??图３纳米颗粒进入内皮细胞的途径【６８】??纳米颗粒对血管内皮细胞的研究：??纳米颗粒暴露能够通过诱导ＲＯＳ对血管内皮细胞产生毒性。比如炭黑纳米颗??粒、碳纳米管己被证明可诱导ＨＵＶＥＣｓ产生ＲＯＳ，从而导致ＤＮＡ、蛋白质和细胞??膜的氧化损伤【７６，７７】。纳米颗粒在ＨＵＶＥＣｓ中也可以抑制抗氧化系统（ＧＳＨ和??抗氧化酶活性），导致活性氧大量产生与抗氧化能力之间的不平衡【７８，７９】。此??夕卜，己证明抗氧化剂Ｎ－乙酰半胱氨酸（ＮＡＣ）的存在可减轻Ａｇ－ＮＰｓ和ＱＤ对??ＨＵＶＥＣｓ的氧化应激作用【８０，８１】。??图４阐明了纳米颗粒对ＨＵＶＥＣｓ的毒性作用及其可能机制。暴露于纳米颗粒??能够诱导细胞毒性（例如线粒体活力降低、细胞凋亡和ＬＤＨ释放）
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属氧化物纳米颗粒生物毒性效应及毒性机理研究进展(英文)[J]. 王艳丽,丁琳,姚晨婕,李晨晨,邢晓军,黄雅男,顾天骄,吴明红. Science China Materials. 2017(02)
[2]抗氧化系统研究新进展[J]. 孙全贵,龙子,张晓迪,海春旭,王欣. 现代生物医学进展. 2016(11)
[3]影响纳米材料毒性的关键因素[J]. 徐莺莺,林晓影,陈春英. 科学通报. 2013(24)
[4]纳米材料影响细胞结构与功能的研究进展[J]. 王静,梁伟. 生物物理学报. 2010(08)
本文编号：2970705
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