纳米氧化锌对细胞内钙稳态的影响及其细胞毒理作用
Effects of Zinc Oxide Nanoparticles on Intracellular Calcium Homeostasis and Cytotoxicity
纳米材料已经被应用于各行各业,同时通过各种途径对人们的生活环境和身体带来了潜在的危害.近年来,虽然关于纳米氧化锌的研究越来越多,但对其毒性和安全性评价的研究还不够全面.因此,本文以人脐静脉内皮细胞为模型,以来源于欧盟的纳米氧化锌(编号:NM 110;平均尺寸:150nm;Zeta电势:-6.14mV;表面未被修饰)为材料,研究其引起细胞钙稳态失衡以及与之相关的细胞毒性效应,为纳米材料的细胞毒性及其安全性评价提供实验依据.具体研究结果如下:第一部分研究了纳米氧化锌对人脐静脉内皮细胞钙稳态的影响.结果显示,在外界环境中无钙离子和镁离子的条件下,通过两种方法检测到纳米氧化锌能够引起细胞内钙离子浓度升高,并且维持高钙浓度(比对照组高至少2倍)较长时间.胞吞作用抑制剂可抑制细胞内由纳米氧化锌引起的钙离子浓度的升高,毒胡萝卜素实验发现纳米氧化锌诱导钙库内质网缓慢释放钙离子.这些实验结果表明,纳米氧化锌能诱导人脐静脉内皮细胞内质网释放钙离子,导致钙稳态失衡,这将影响细胞中众多生理过程,进一步产生毒性效应.第二部分研究了纳米氧化锌产生的与细胞钙稳态失衡相关的毒性效应.用纳米氧化锌处理细胞,对细胞活力、细胞膜损伤、线粒体功能紊乱(线粒体膜电位的改变、细胞色素C的释放、线粒体自噬的形成)、炎症因子、细胞凋亡以及甲基化相关蛋白和线粒体融合蛋白的表达进行了检测.结果显示,纳米氧化锌降低细胞活力,破坏细胞膜的完整性,且二者均呈现出浓度和时间依赖关系;引起线粒体功能紊乱(线粒体膜电位下降、细胞色素C释放到细胞质、发生线粒体自噬);诱导炎症因子释放;诱导细胞凋亡,Bcl-2/Bax的比值降低;但对甲基化相关蛋白和线粒体融合蛋白的表达没有明显的影响.以上实验结果表明,纳米氧化锌可引起一系列与钙离子有关的毒性效应,最终导致细胞凋亡.综上所述,纳米氧化锌引起细胞内内质网释放钙离子,导致细胞内钙离子浓度升高,升高的钙离子有可能通过多重途径诱导细胞凋亡.因此,对纳米氧化锌的细胞毒性机制有了进一步的认识,这对纳米材料的安全性评价具有指导意义.
- 作者：
- 韩丽萍
- 学位授予单位：
- 重庆邮电大学
- 专业名称：
- 生物医学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 常平安；陈春英
- 中图分类号：
- R99；TB383.1
- 关键词：
- 纳米氧化锌；钙稳态；毒理作用；人脐静脉内皮细胞
- ZnO nanoparticles； calcium homeostasis； toxicity； HUVECs