碲化镉（CdTe）介导的细胞凋亡信号通路研究

发布时间：2017-05-24 08:14

  本文关键词：碲化镉（CdTe）介导的细胞凋亡信号通路研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：量子点(quantum dots, QDs)是一种由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-V族元素组成,三维尺寸小于或者接近激子波尔半径(一般直径不超过10nm),外观恰似一极小的点状物体,是准零维(quasi. zero-dimensional)纳米材料。量子点不仅有独特的光学和电子特性,广泛的吸收范围和较窄的发射范围,而且还具有量子限制效应和罕见的表面效应；生物医学领域,这些特殊功能使其在组织工程、生物感测、医学诊断学和医学疗法等不同方面得以广泛运用。介于QDs如此广泛的用途,它们的安全性就成了众科学家研究的热点和焦点。在过去很长一段时间里,国内外科技工作者主要致力于对于QDs毒性的研究,研究结论表明,除了量子点的物理和化学性质外,它们的毒性与生物学行为通常由其它三个条件决定：①QDs核心材料本身；②QDs的表面修饰物；③QDs的外部环境条件,存在于QDs颗粒和其外在特殊条件之间的分子间的相互作用。QDs的毒性一直是将其运用到生物医学领域的一个主要障碍。课题组前期研究表明：在较低的暴露浓度范围内量子点是相对无毒的,并找出了量子点产生毒性作用与安全使用的临界点,即安全使用的剂量范围,为量子点合理、安全地使用提供有价值的参考。除了通过降低量子点暴露浓度来降低其毒性外,本课题主要致力于采用添加硫化氢(H2S)和白藜芦醇及热处理这些对生物体没有外在伤害的处理方法,通过激发起生物体自身的保护机制来降低量子点诱导的细胞凋亡。本课题以碲化镉(CdTe)为研究对象,L929细胞和NIH 3T3细胞为体外实验的研究模型,采用细胞增殖实验(MTT)、DCFH-DA荧光探针法、Annexin V-FITC双染法以及Western Blotting蛋白免疫印迹法等一系列实验方法探讨硫化氢(H2S)、白藜芦醇及热处理对CdTe介导的细胞凋亡的影响。同时这也是本研究主要目的——尝试用硫化氢(H2S)和白藜芦醇干预及热处理这些对生物体没有外在伤害的处理方法激发起生物体自身的保护机制,达到降低QDs所引发的细胞凋亡作用。本研究初步得出以下结论：1.采用电化学法通过控制水浴搅拌时间成功合成两种不同粒径的CdTe(2.2 nm和3.5 nm),合成的纳米粒子形貌呈球形,分布均匀,具有良好的荧光性能和光稳定性,水溶性好,可均匀悬浮于PBS和细胞培养液中,符合实验要求。2. 在0～8 μg/ml的剂量范围内两种粒径的CdTe QDs(2.2 nm和3.5 nm)对L929和NIH 3T3细胞染毒24 h后,蛋白P-p38、P-JNK与P-AKT表达量升高,与内参蛋白相比较有统计学意义(P0.05),且三种蛋白的表达量都随着染毒剂量的增加而增加,呈现出剂量依赖关系。这表明CdTe QDs能够激活与细胞凋亡相关的三条通道,P38-MAPK、 JNK-MAPK以及AKT。此外,本实验中选取L929和NIH 3T3两种细胞株相互印证,结果表明,同种蛋白在不同细胞株中的表达量无显著差异,即量子点能激活L929和NIH3T3两种细胞中三条信号通路,对三条通路的激活程度是相同的。3.80 μg/ml CdTe QDs (2.2 nm和3.5 nm)处理24 h后,使两种细胞活力降低,胞内ROS水平远远高于正常对照组,凋亡细胞数目明显增加,与未经任何处理的对照组比较,有统计学意义(P0.05)。在80 μg/ml CdTe QDs处理L929和NIH 3T3细胞前,分别应用400 μmol/LNaHS (H2S的供体)、20 μmol/L白藜芦醇和43℃热处理预处理30min。其中,NaHS使L929细胞活性提高至(70.5±0.5)%和(74.4±1.2)%,ROS发生率降低至(39.33±1.23)%和(35.14±0.33)%,细胞凋亡率降低至(25.34±0.92)%和(20.04±2.32)%,与CdTe QDs处理组相比,有统计学意义(P0.05)。20μmol/L白藜芦醇和43℃热处理作用于L929细胞后也得出了相似的结果,三种处理方法对L929细胞的影响没有差异；NIH 3T3细胞经三种方法处理后也得出相似结果。综上,400 μmol/LNaHS、20 μmol/L白藜芦醇和43℃热处理均能有效减弱CdTe QDs介导的细胞凋亡效应。此外,从数据结果中我们还可看出NaHS、白藜芦醇、热处理本身对细胞内ROS水平无明显影响且几乎不引起或只引起很少量的细胞发生凋亡,即NaHS、白藜芦醇、热处理的添加不会对细胞造成伤害。NaHS、白藜芦醇及热处理减弱CdTe QDs介导的细胞凋亡效应,与三条信号通路P38-MAPK、JNK-MAPK以及AKT密切相关。实验结果表明,当L929和NIH 3T3两种细胞暴露于80μg/ml CdTe QDs (2.2 nm和3.5 nm)时,三种磷酸化蛋白的表达显著上调,即量子点激活了这三条通路。经三种方法处理后,都能在某种程度上减少三种蛋白的磷酸化,即三种处理方法下调了P-p38MAPK、P-JNK和P-AKT三种磷酸化蛋白的表达,与CdTe QDs处理组相比,下调量显著(P0.05),这表明三种蛋白的蛋白磷酸化受到阻碍,即三条通向凋亡的通路被有效阻断;同时这三种方法对三种蛋白总量(T-p38MAPK、T-JNK、T-AKT)的表达没有影响,这是比较磷酸化蛋白表达量的是否有意义的前提条件。因此,对三条信号通路P38-MAPK、JNK-MAPK与AKT的调控可能是NaHS、白藜芦醇及热处理减弱细胞凋亡效应的作用机制,这给我们在今后实验中进一步深入的探讨提供了极有价值的参考。
【关键词】：量子点 碲化镉(CdTe) L929细胞 NIH 3T3细胞 细胞凋亡 信号通路 纳米毒理学
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R114
【目录】：

• 中文摘要4-7
• Abstract7-10
• 主要缩略词10-12
• 前言12-15
• 第一章 CdTe量子点的制备和表征15-19
• 1 材料与方法15-16
• 2 结果16-18
• 3 讨论18-19
• 第二章 P38-MAPK、JNK-MAPK和AKT三条信号通路的激活19-26
• 1 材料与方法19-22
• 2 结果22-24
• 3 讨论24-25
• 4 小结25-26
• 第三章 三种处理方法对CdTeQDs诱导L929和NIH 3T3细胞凋亡的影响26-47
• 第一节 三种处理对CdTe QDs染毒后L929和NIH 3T3细胞活力的影响26-34
• 1 材料与方法26-27
• 2 结果27-32
• 3 讨论32-34
• 第二节 三种方法对CdTeQDs引起L929和NIH 3T3细胞内活性氧产生的影响34-40
• 1 材料与方法34-35
• 2 结果35-38
• 3 讨论38-40
• 第三节 三种方法对CdTe QDs介导的L929和NIH 3T3细胞凋亡率的影响40-46
• 1 材料与方法40-41
• 2 结果41-45
• 3 讨论45-46
• 本章小结46-47
• 第四章 三种方法对三条信号通路中蛋白表达的调控作用47-52
• 1 材料与方法47
• 2 结果47-50
• 3 讨论50-51
• 4 小结51-52
• 参考文献52-57
• 综述57-79
• Reference73-79
• 作者简介79-80
• 攻读硕士期间发表论文80-81
• 致谢81

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