纳米银诱发人绒毛膜滋养层细胞的毒性效应及其潜在的作用机理

来源 :阜阳师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rovewind
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目的:随着纳米银(Ag NPs)在工业、医药、保健行业、生活用品上的广泛应用,人类不断暴露于含有Ag NPs残留物的各种商业产品中。尽管越来越多的研究聚焦于Ag NPs对人体潜在的健康风险,但是对Ag NPs诱发胚胎发育毒性的研究十分有限。胎盘是胎儿生长中重要的与母体物质交换及结合的器官,已有研究发现,暴露于毒性纳米材料的母体可突破胎盘屏障,造成胎盘功能障碍、损伤与胚胎/胎儿发育毒性。因此,本研究旨在明确Ag NPs对胎盘屏障造成的损伤,探究Ag NPs诱发的胎盘毒性效应,为进一步评估Ag NPs材料潜在的胚胎发育毒性提供理论依据。方法:在体外实验中,以人绒毛膜滋养层细胞(HTR-8/SVneo)为体外暴露模型,采用20 nm Ag NPs梯度浓度(0.5、1、2、4μg/m L)进行细胞实验,检测人绒毛膜滋养层细胞的活性(MTT、LDH、RTCA)和氧化应激水平(ROS、SOD、MDA、GSH),明确Ag NPs诱发的细胞凋亡、坏死、自噬等不良的结局;并采用荧光定量PCR方法测定胎盘生长的关键因子(PLGF和ASCL2)和炎症因子(IL-6、IL-8与TNF-α)转录水平。为了进一步验证纳米银诱发胎盘的炎症效应,以ICR孕鼠为体外暴露模型,采用低、中、高剂量的纳米银(25、50、100 mg/kg)进行小鼠灌胃,在妊娠18.5 d收集胎盘进行免疫组化染色分析炎症因子(IL-6与TNF-α)的阳性表达。结果:(1)MTT细胞活力的检测结果表明,20 nm Ag NPs暴露后,中高剂量组(≥1μg/m L)细胞的活力与对照组相比,呈现极显著差异(P<0.0001),半抑制率IC50=1.81×10-6g/m L,表明Ag NPs对人绒毛膜滋养层细胞存在极强的细胞毒性,并且细胞形态结果与细胞活力、LDH的释放量相一致,呈现明显的剂量依赖性效应。(2)细胞氧化应激的测定结果表明,20 nm Ag NPs暴露后细胞内氧化应激的生物标志物变化显著,ROS、SOD、MDA及GSH的表达水平与对照组相比显著升高,表明Ag NPs能诱发细胞内氧化应激水平的增加,导致细胞内的氧化-还原平衡被破坏。(3)不同浓度的Ag NPs暴露人绒毛膜滋养层细胞后,高于0.5μg/m L纳米银处理组,随着Ag NPs浓度的增加,细胞角蛋白7的表达水平显著下降,线粒体膜电位明显下降,细胞早期凋亡率显著增加,而且随着纳米银暴露剂量的增加,细胞早期凋亡率和坏死率也显著上升,特别是高剂量组(4μg/m L)与对照组差异显著,表现出胞核缩小,胞质浓缩,细胞肿胀破裂等特征,2μg/m L纳米银剂量组诱导人绒毛膜滋养层细胞自噬关键蛋白(LC3)显著增加,表明细胞内高通量的自噬水平。(4)人绒毛膜滋养层细胞的q PCR测定结果表明,2μg/m L纳米银处理组的胎盘生长因子(PLGF)与海绵滋养层细胞特异性基因(ASCL2)与对照组相比,PLGF和ASCL2的转录水平存在着显著的差异。细胞炎症因子转录水平的测定结果表明,与对照组相比,IL-6、IL-8、TNF-α基因的转录水平显著升高。由此可见,Ag NPs诱发滋养层细胞PLGF和ASCL2基因转录水平变化趋势与细胞炎症因子一致,提示Ag NPs粒子诱发人绒毛膜滋养层细胞产生免疫-炎症反应。进行ICR孕鼠体内暴露Ag NPs后,对胎盘组织免疫组化分析表明,IL-6与TNF-α炎症因子的阳性表达量也明显的上升,进一步验证了Ag NPs诱发胎盘的炎症反应。结论:(1)20 nm Ag NPs暴露诱发人绒毛膜滋养层细胞活力下降(即使在较低暴露水平下),细胞膜损伤和细胞结构被破坏呈现剂量依赖效应。(2)Ag NPs暴露触发细胞氧化应激,导致线粒体功能紊乱及膜电位降低,进而引发细胞凋亡、坏死和自噬。(3)Ag NPs暴露诱发人绒毛膜滋养层细胞的关键因子(PLGF、ASCL2)与炎症因子(IL-6、IL-8与TNF-α)的转录水平显著增加;胎盘组织炎症因子(IL-6、TNF-α)阳性表达量与纳米银暴露浓度呈现剂量依赖性效应,提示纳米银暴露导致的胎盘损伤与滋养层细胞产生的免疫-炎症反应相关。
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