纳米氧化锌对大鼠心室肌细胞损伤作用及相关机制的初步研究

发布时间：2017-04-19 17:09

  本文关键词：纳米氧化锌对大鼠心室肌细胞损伤作用及相关机制的初步研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,尽管医疗技术水平显著提高,治疗手段不断创新,但心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)仍严重危害着人类生命健康,每年数以千万的患者死于此类疾病,具有极高的发病率与死亡率。大量研究表明,活性氧(reactive oxygen species,ROS)参与了心肌病理损伤过程,在心肌重塑、心力衰竭、缺血再灌注损伤和心肌梗死等心功能障碍疾病中发挥重要作用。生理状态下,机体氧化系统与抗氧化系统处于动态平衡之中。当受到有害性刺激后,机体氧化物质生成量异常增加,而抗氧化系统不能将其清除或降低至正常水平,以致机体氧化与抗氧化功能失衡,发生氧化损伤。作为一种重要的胞内第二信使,Ca~(2+)在调控细胞信号级联反应,生理功能调节等方面起着关键作用。Ca~(2+)分布及细胞内外Ca~(2+)浓度的变化,将直接影响心肌收缩功能与节律性。心肌细胞胞外Ca~(2+)的内流主要是通过位于细胞膜上L-型钙离子通道(L-type calcium channel,LTCC)介导的,它在维持心肌细胞正常电生理特性、调节心肌兴奋-收缩耦联过程中扮演着重要角色。纳米氧化锌(zinc oxide nanoparticles,Zn O-NPs)是一种多功能无机纳米材料,因具有常规氧化锌所不具备的独特性质,而被广泛应用于食品添加剂、催化剂、涂料、半导体、超灵敏分子传感器、化妆品行业和生物医学领域等。流行病学研究阐述了空气中超微粒子(d100 nm)与心血管疾病之间的相关性。在动物实验中,通过吸入途径进入机体的纳米颗粒不仅存在于肺部,而是进入血液循环,分布于心脏等器官。同时,血清中心肌损伤标志物、免疫炎症因子的含量升高。Zn O-NPs对心肌组织产生的影响表现为组织纤维化等。体外细胞实验结果显示,Zn O-NPs可诱导血管内皮细胞发生动脉粥样硬化性病理学改变。作用于其它种类细胞,可造成胞内氧化物生成量增加,线粒体功能损伤、钙稳态失衡等。此外,研究发现,Zn O-NPs能改变神经元细胞离子通道的电生理特性,这提示我们,Zn O-NPs可能对大鼠心室肌细胞的电生理特性有一定的影响。为初步探讨Zn O-NPs对大鼠心室肌细胞损伤作用及相关机制,本研究以原代培养大鼠乳鼠心室肌细胞为实验对象,探讨Zn O-NPs对大鼠心室肌细胞存活率、ROS生成、细胞内游离Ca~(2+)浓度以及L-型单通道钙电流特性的影响。实验结果:1、MTT法检测Zn O-NPs对大鼠心室肌细胞存活率的影响。Zn O-NPs培养细胞24h后,IC50=65.203μg/ml;培养48h后,IC50=48.443μg/ml。Zn O-NPs能够使大鼠心室肌细胞存活率降低,并且随着Zn O-NPs浓度的增加、作用时间的延长,细胞存活率表现出浓度依赖性与时间依赖性减小。2、DCFH-DA孵育细胞,检测Zn O-NPs作用大鼠心室肌细胞6h后,对胞内ROS生成的影响。荧光强度分析结果与流式细胞术检测结果均显示,Zn O-NPs能够增加细胞内ROS的生成。3、Fluo-3,AM easter探针孵育心室肌细胞,倒置荧光显微镜观察细胞内游离Ca~(2+)浓度的变化。结果显示,Zn O-NPs上调胞内游离Ca~(2+)浓度。且随时间的延长,细胞内游离Ca~(2+)浓度增加。设置Verapamil、Zn O-NPs、Zn O-NPs+Verapamil组可知,Zn O-NPs作用下,通过L-型钙通道进入胞内的Ca~(2+)量增加。4、采用细胞贴附式膜片钳技术,检测Zn O-NPs对心室肌细胞L-型单通道钙电流的影响。结果显示,Zn O-NPs能够延长单通道的开放时间、缩短关闭时间、增加通道的开放概率。综上所述,Zn O-NPs使大鼠心室肌细胞存活率降低,并呈剂量依赖性;其对大鼠心室肌细胞的损伤作用,可能是通过增加细胞内ROS的生成,延长L-型钙单通道的开放时间、缩短关闭时间、增加通道开放概率,使细胞内游离Ca~(2+)浓度异常增加实现的。
【关键词】：纳米氧化锌 心室肌细胞 活性氧 钙离子 L-型钙通道
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R54
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 文献综述12-21
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 纳米材料及其生物安全性13-15
• 1.2.1 纳米材料定义及分类13
• 1.2.2 纳米材料的生物安全性13-15
• 1.3 ZnO-NPs的研究进展15-19
• 1.3.1 ZnO-NPs的制备方法15
• 1.3.2 ZnO-NPs与心血管疾病15-16
• 1.3.3 ZnO-NPs其他生物学效应16-19
• 1.3.4 ZnO-NPs对细胞电生理特性的影响19
• 1.4 氧化损伤与心血管疾病19
• 1.5 钙与心血管系统19-21
• 第2章 材料与方法21-31
• 2.1 实验材料21-23
• 2.2 实验方法23-30
• 2.2.1 大鼠乳鼠心室肌细胞的原代培养23-25
• 2.2.2 ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞存活率影响的检测25
• 2.2.3 ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞ROS生成影响的检测25-27
• 2.2.4 ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞游离Ca~(2+)浓度影响的检测27-29
• 2.2.5 ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞L-型单通道钙电流影响的记录29-30
• 2.3 数据分析30-31
• 第3章 实验结果31-40
• 3.1 ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞存活率的影响31
• 3.2 ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞形态的影响31-32
• 3.3 ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞ROS生成的影响32-34
• 3.4 ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞游离Ca~(2+)浓度的影响34-38
• 3.4.1 不同浓度ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞游离Ca~(2+)浓度的影响34-35
• 3.4.2 ZnO-NPs不同作用时间对大鼠心室肌细胞游离Ca~(2+)浓度的影响35-36
• 3.4.3 ZnO-NPs在Verapamil作用下对大鼠心室肌细胞游离Ca~(2+)浓度的影响36-38
• 3.5 ZnO-NPs对大鼠心室肌细胞L-型单通道钙电流的影响38-40
• 第4章 讨论40-43
• 第5章 结论43-44
• 参考文献44-52
• 作者简介及科研成果52-53
• 致谢53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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3 龚金兰;汪森明;胡喜钢;曹漫明;张积仁;;紫杉醇壳聚糖纳米微球的制备及体外释放性能[J];医学研究生学报;2008年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：316730