从BSA、胰蛋白酶和红细胞角度评价油酸钠的生物毒性和机理

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环境污染问题是目前最重要的全球性问题之一,表面活性剂亲水亲油的性质使其具有了分散、乳化、起泡等功能,广泛用于国民生产的各个领域,给我们生活带来便利的同时,也对生态环境造成破坏,威胁着人类的生存与健康。表面活性剂可通过呼吸道吸入、食物链经消化道摄入和皮肤接触等渠道进入生命体内,与组织液、细胞或功能蛋白质等接触并发生作用,到达靶器官时又与靶器官中的物质发生作用,造成生命体组织器官的损伤。因此研究阴离子表面活性剂油酸钠对生物大分子、细胞等的生物学效应和作用机理十分必要。蛋白质是生命活动的物质基础,它几乎参与了机体所有的新陈代谢活动,而细胞是生命体结构和功能的基本单位,任何污染物对蛋白和细胞的影响,都可能引起其结构和功能的丧失,造成生命体功能的紊乱,导致很多疾病的产生。因此,在分子和细胞水平研究污染物对生物机体的毒性作用,对于阐明污染物的毒性作用机理,全面评价污染物毒性具有重要意义。本文从环境毒理学角度出发,在分子水平上以牛血清白蛋白和牛胰蛋白酶为靶分子,研究了油酸钠对蛋白质分子的毒性作用机理。在细胞水平上选择人血红细胞为靶细胞,研究了油酸钠对人血红细胞内谷胱甘肽含量的影响。论文共分五章内容,具体如下:第一章:介绍了污染物毒性评价的方法、蛋白质分子的概况、主要分析技术;分土壤、水体、水生陆生生物、人体等几个方面对表面活性剂的毒性作用的进展做了综述,并对今后的研究方向做了前瞻性讨论。第二章:在模拟体内生理条件下,利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色谱、分子对接等手段研究了油酸钠对BSA结构、功能的影响。研究发现油酸钠可以通过氢键与BSA形成复合物,298K时,二者的结合常数和结合位点数分别为]2.23×104Lmol-1和1.03;二者的紫外吸收光谱与圆二色谱发现油酸钠使BSA所处微环境的极性发生了变化,α-螺旋含量降低,BSA的骨架结构变得松散;同时分子对接技术建立了油酸钠与BSA的相互作用模型,与光谱学结果相互印证;第三章:利用荧光光谱、紫外可见吸收光谱、时间-分辨荧光光谱等光谱学手段,以及分子对接技术研究油酸钠对牛胰蛋白酶结构的影响。研究发现油酸钠可通过静态猝灭的方式猝灭胰蛋白酶的内源荧光,二者通过氢键生成了油酸钠-胰蛋白酶的复合物,295K时二者的结合位点数n与结合常数Ka分别为1.08和3831.86L mol-1;胰蛋白酶所处的微环境发生改变,骨架结构变得松散,紫外吸收光谱和分子对接的研究结果进一步证实了这一结论;第四章:在细胞水平,用油酸钠对人血红细胞进行体外染毒,利用微流控单细胞分析技术研究油酸钠对血红细胞内谷胱甘肽含量的影响。实验结果表明,随着油酸钠浓度的升高,人血红细胞内GSH的含量逐渐降低,当油酸钠浓度达到1.0×10-4mol/L时,GSH含量下降11.99%,高GSH含量的细胞减少,低GSH含量的细胞开始出现,血液中GSH含量的变化说明油酸钠引起红细胞发生了氧化应激效应;最后对本论文的研究部分进行了总结,并对本论文今后的研究方向进行了展望。本文采用了多种方法研究了油酸钠对蛋白质和细胞的毒性作用,在丰富研究手段的同时,为探索表面活性剂的毒性作用机理研究提供了参考。
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