内质网应激和自噬介导的CdTe QDs致肝细胞毒性及机制研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Mos_Lei
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着纳米科技的快速发展,多种纳米材料已广泛应用于人类生活的各个领域。其中量子点(Quantum Dots,QDs)作为一种直径约为2-20nm新型的纳米材料,主要由Ⅲ~Ⅴ族或Ⅱ~Ⅵ族元素组成,有着独特的荧光特性。常见的量子点包括碲化镉量子点(Cadmium Telluride Quantum Dots,CdTe QDs)、硒化镉量子点(Cadmium selenide quantum dot),以及新型的无镉量子点,其中以CdTe QDs最为常见。与传统有机荧光染料相比,CdTe QDs具有荧光强度高、稳定性好等优点,在活体成像、靶向诊断和治疗上有着巨大的应用前景。在表现出巨大应用潜力的同时,其生物安全评价也日益受到重视。体内研究结果表明,CdTe QDs进入生物体后,肝脏是其主要蓄积器官,并且能够引起肝组织损伤。体外研究结果显示,CdTe QDs能够造成人肝癌细胞(HepG2细胞)存活率降低,线粒体损伤,造成氧化应激和细胞凋亡等毒效应。但目前有关CdTe QDs的肝毒性研究比较少,毒性机制尚不完全明确,研究结果之间因量子点种类、细胞种类的差异而存在诸多争议之处,十分有必要进一步系统性的研究。基于此,本研究采用人肝癌细胞系(HepG2细胞)和人正常肝细胞系(L02细胞)为体外细胞模型,研究CdTe QDs对两种肝细胞的毒性作用和毒性机制,初步探讨自噬和内质网应激在CdTe QDs诱导两种肝细胞损伤中的作用,为后续进一步探讨低剂量和染毒早期细胞损伤机制研究提供基础。1.本研究中通过水相合成的CdTe QDs,利用荧光分光光度计、透射电镜和马尔文激光粒度仪测定CdTe QDs的最大激发/发射波长、粒径、水合粒径以及Zeta电位等理化性质。结果表明,合成的CdTe QDs的最大激发波长和最大发射波长分别为300nm和569 nm,粒径为2.49±0.34nm,在完全培养基中水合粒径为31.93±3.92 nm,Zeta电位为-16.62±0.49 mV。水相合成的CdTe QDs分散性较好,符合实验要求。2.采用MTT法、FITC/PI法检测CdTe QDs染毒HepG2和L02细胞24h后细胞存活率和凋亡率,检测染毒24h后细胞上清液中LDH释放量,光镜下观察染毒后肝细胞形态学改变,石墨炉法检测染毒不同时间后细胞内镉元素含量,判断细胞对CdTe QDs的摄入情况。结果表明,CdTe QDs(0-100μM)染毒两种肝细胞24h后,细胞存活率显著降低(P<0.05),凋亡率显著上升(P<0.05),上清液中LDH含量显著升高(P<0.05),两种细胞之间比较发现CdTe QDs对L02细胞毒性作用要大于HepG2细胞。细胞形态学观察染毒后细胞形态异常,细胞间连接被破坏,镜下细胞数量显著减少。镉元素含量测定结果显示,随着染毒时间延长,细胞中镉元素含量逐渐升高,且同一时间下L02细胞中镉元素含量高于HepG2细胞,与L02细胞损伤更为严重的结果一致。3.采用DCFH-DA法应用流式细胞术检测CdTe QDs染毒肝细胞24h后细胞ROS含量,荧光显微镜下观察ROS荧光变化情况。透射电镜下观察25μM CdTe QDs染毒12h后细胞内质网变化,Western Blot检测CdTe QDs染毒6h、12h和24h后内质网应激标志性蛋白GRP78/Bip,以及染毒6h后PERK、ATF6和p-IRE1α的表达水平。MTT法检测ROS清除剂NAC、内质网应激抑制剂4-PBA和Salubrinal预处理后CdTe QDs染毒肝细胞24h细胞存活率变化。结果发现,CdTe QDs染毒HepG2和L02细胞24h导致ROS含量显著升高,引起氧化应激作用,并且在采用ROS清除剂NAC预处理后细胞存活率显著提升,提示CdTe QDs引起的氧化应激作用促进细胞死亡。Western Blot结果显示,CdTe QDs在染毒6h时即可引起HepG2细胞Bip表达水平升高,说明引起了HepG2细胞内质网应激,染毒12h和24h时内质网应激水平下降,而L02细胞则不同,在6h时Bip只有轻微升高,说明只引起低水平的内质网应激效应,12h和24h Bip表达水平显著升高(P<0.05),说明染毒中后期内质网应激水平显著提升。通过4-PBA和Salubrinal等内质网应激抑制剂预处理后,发现内质网应激在HepG2细胞中起到一定保护作用,而L02细胞中则是促进细胞死亡,这种差异也一定程度上解释了CdTe QDs对L02细胞毒性更大的现象。4.透射电镜观察25μM CdTe QDs染毒肝细胞12h后自噬小体的产生情况。mRFPGFP-LC3双标质粒转染肝细胞后染毒CdTe QDs不同时间,激光共聚焦显微镜下观察自噬流情况。Western Blot检测CdTe QDs染毒6h、12h和24h后自噬标志性蛋白LC3表达水平。MTT法检测自噬抑制剂3-MA和Baflomycin A1预处理后CdTe QDs染毒肝细胞24h后细胞存活率变化。结果显示,HepG2和L02细胞均可被CdTe QDs诱导自噬产生,HepG2细胞在染毒早期(6h)即可引起LC3-Ⅱ表达水平显著提高(P<0.05)LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值显著增大(P<0.05),说明在染毒早期即可引起HepG2细胞产生明显的自噬,而随着染毒时间延长(12h和24h)LC3-Ⅱ表达水平有所降低,但是仍然显著高于对照组,说明此时自噬水平有所下降。MTT结果显示3-MA预处理后HepG2细胞存活率显著上升,说明HepG2细胞自噬的产生加剧了CdTe QDs导致的HepG2细胞毒性。Baflomycin A1预处理后抑制了自噬溶酶体的形成使得自噬体蓄积,导致两种肝细胞细胞存活率显著降低(P<0.05)。L02细胞与HepG2细胞情况有所不同,在染毒早期只有中高剂量组出现了较低水平自噬,但随着染毒时间延长,自噬水平显著提升,但是3-MA预处理后L02细胞存活率轻微上调(P>0.05),说明自噬的产生对CdTe QDs导致的L02细胞毒性的影响较小,只轻微加剧了CdTe QDs对L02细胞的毒性。综上所述,CdTe QDs对HepG2和L02细胞均可产生明显的毒性作用,并且对L02细胞毒性要大于HepG2细胞,主要是由于L02对CdTe QDs摄入更多所致。CdTe QDs引起两种肝细胞氧化应激和内质网应激效应,氧化应激的产生导致肝细胞死亡率升高,而内质网应激对HepG2细胞具有一定保护作用,对于L02细胞则是加剧其毒性。CdTe QDs诱导了两种肝细胞自噬的产生,L02细胞自噬水平的显著提高要晚于HepG2细胞,并且自噬的产生加剧了HepG2细胞的毒性作用,对L02细胞的毒性影响较小。
其他文献
目的:了解新疆某中心城区基本公共卫生服务中儿童保健服务利用现状,探讨提高基本儿童保健服务利用的措施。方法:利用社区卫生服务中心系统的数据对2016年0~7岁儿童进行Logist
随着社会生活的不断丰富,城市照明逐渐发展,但早期城市照明实践经验与理论依据的不足导致城市照明千篇一律,无法体现城市特色。文章针对城市照明的现状,先讨论了运用地域性城
随着结构化综合布线的广泛就用和我国通信行业相关标准的陆续颁布,开放办公室布线已经越发引起人们的重视,本文在标准理解和工程实践方面对此布线类型进行探讨。
目的通过试验菌株与对照菌株相比较,观察其生物学性状,确定试验菌株的生态型.方法选择生物化学试验、毒力决定因子、营养型、毒力、质粒及外膜蛋白等项目.结果试验菌株与对照
随着分析检测技术的发展,环境中不同种类的抗生素不断被发现,抗生素对环境的危害已经引起人们的广泛关注。针对最常用且水体中分布广泛的头孢类抗生素(头孢噻肟和头孢氨苄)的去
低温等离子体(Non-thermal plasma,NTP)技术能够实现柴油机颗粒捕集器(Diesel particulate filter,DPF)的低温再生。然而NTP在线再生DPF的过程中,发动机排气会极大地削弱NTP与PM
慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD)是一种可以预防和治疗的疾病,以气流受限不完全可逆为特征。如患者出现咳嗽咳痰等症状的加重,必须改变治疗方案
<正>传统企业培训项目管理习惯采用手工的方法进行数据的采集、交换和管理,这不仅与当今互联网时代的要求相背离,同时也严重的制约了项目管理的信息化和高效化。要实现培训管
叶茂中介绍:叶茂中营销策划机构董事长,资深营销策划人和品牌管理专家,兼任清华大学特聘教授、中央电视台广告策略顾问等职。著有《叶茂中策划·做卷》、《叶茂中策划·想卷
目的探讨CT检查结果对脑出血的诊断意义,总结分析脑出血的治疗方法。方法对2007年1月至2010年9月期间本科室收治的108例脑出血患者的临床资料及CT表现进行分析,总结脑出血治