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纳米氧化锌(Zn O nanoparticles,Zn O NPs)是一类新型高性能的多功能无机材料,被广泛应用于日用品、电子设备、橡胶、食品药品等领域,其对环境和职业暴露人群的潜在风险逐渐引起人们广泛关注。呼吸道是Zn O NPs主要暴露途径之一,Zn O NPs可引起呼吸道上皮细胞炎症、凋亡、DNA损伤等不良结局。Zn O NPs对细胞的毒效应主要取决于Zn O NPs的暴露程度(外因)和细胞的反应(内因),然而目前对Zn O NPs发挥毒效应过程中的关键响应基因及其功能的认识尚不全面。我们前期研究发现Zn O NPs显著诱导ATF3表达,本学位论文对ATF3蛋白在Zn O NPs致人支气管上皮细胞毒效应中的作用进行深入研究。本课题所采用的Zn O NPs平均粒径为34.0 nm,呈六方纤锌矿晶体结构,具有较好分散性。首先利用CCK-8检测Zn O NPs处理条件下人支气管上皮(HBE)细胞活力变化。结果显示,5μg/m L浓度Zn O NPs显著降低HBE细胞活力,随着浓度的增加,细胞活力进一步下降。进一步利用荧光探针检测HBE细胞在Zn O NPs处理下细胞内总活性氧(ROS)生成情况。结果显示,5μg/m L浓度Zn O NPs作用下HBE细胞内ROS含量显著升高。利用γH2AX染色观察HBE细胞在Zn O NPs处理下DNA损伤情况。结果显示,5μg/m L浓度Zn O NPs引起HBE细胞内DNA双链断裂。以上结果说明,Zn O NPs可引起HBE细胞的细胞毒性效应以及遗传毒性效应。实时荧光定量PCR以及蛋白质免疫印迹结果显示,Zn O NPs处理后细胞内ATF3表达显著上调。活性氧清除剂(NAC)预处理后,Zn O NPs引起ATF3升高的水平得到回复,说明ATF3受Zn O NPs诱导的氧化应激调控。Nrf2信号通路是Zn O NPs引起氧化应激反应的关键信号通路,于是我们探索Nrf2对ATF3表达的调控。抑制HBE细胞内源Nrf2表达后,ATF3 m RNA水平以及蛋白质水平均显著降低;荧光素酶报告基因实验结果显示,Nrf2调控ATF3启动子的转录活性。进一步,我们研究了ATF3在Zn O NPs毒效应中的作用。我们发现,敲低ATF3后,Zn O NPs刺激引起的γH2AX形成显著增加,而细胞活力显著升高、细胞凋亡受到抑制。以上结果提示ATF3抑制Zn O NPs引起的DNA损伤,并促进Zn O NPs引起的细胞凋亡。p53是调节DNA损伤修复的关键蛋白,免疫共沉淀(Co-IP)结果证实ATF3与p53存在相互作用。并且ATF3可抑制Zn O NPs引起的p53蛋白的降解,这说明ATF3通过稳定p53促进DNA损伤修复。综上,本论文发现:1)Zn O NPs通过Nrf2信号通路促进HBE细胞中ATF3表达;2)HBE细胞中敲低ATF3导致Zn O NPs引起的DNA损伤显著增加;3)HBE细胞中敲低ATF3抑制Zn O NPs引起的细胞凋亡。本论文证明ATF3是支气管上皮细胞响应Zn O NPs暴露的关键基因,可抑制Zn O NPs诱导的DNA损伤,这将有助于阐明Zn O NPs发挥毒效应的分子机制,并可能为Zn O NPs造成的健康风险提供防护依据和手段。