纳米银由于其独特的理化性能和抗菌活性,在生物医学领域有诸多应用。最近的研究表明,纳米银具有很强的抗肿瘤活性,在一些动物模型中也表现出抗癌活性,但其诱导癌细胞杀伤的分子机制仍待进一步探讨。同时,纳米银在医疗领域的广泛应用,导致其暴露人体的风险增加,其生物安全性也备受关注。本研究以肿瘤细胞为研究对象,探究纳米银的抗肿瘤活性及生物学机制;以人肺正常细胞及小鼠为研究对象,探究低剂量纳米银长期暴露造成肺组织损伤及分子机制。具体研究结果如下:1.纳米银导致肿瘤细胞增殖抑制和细胞死亡:以HeLa细胞为研究对象,纳米银暴露后,检测细胞端粒酶活性、端粒长度、细胞增殖及相关蛋白表达。结果表明,纳米银不仅能在细胞外抑制端粒酶活性,还能诱导癌细胞端粒酶活性下调,小粒径纳米银(25 nm)对端粒酶活性的抑制作用显著高于大粒径纳米银(75 nm),纳米银抑制端粒酶催化亚基(hTERT)蛋白表达导致端粒酶活性降低;进一步探究发现,纳米银对癌细胞端粒酶活性的持续抑制和对端粒结合蛋白的下调作用导致端粒缩短与功能障碍,干扰癌细胞染色体的稳定,使细胞在分裂后期形成后期桥。通过构建端粒酶过表达细胞、端粒酶敲低细胞、酶活突变细胞及TRF2突变细胞深入研究发现,过表达hTERT可减弱纳米银的抗肿瘤活性,而下调端粒酶活性或干扰端粒可增强纳米银对HeLa细胞的细胞毒性。这些结果表明,纳米银导致的端粒功能紊乱、端粒酶活性抑制参与了纳米银介导的HeLa细胞活性抑制密切相关,为理解纳米银的抗癌机制提供了新的见解。2.纳米银对肺细胞衰老与组织纤维化的的影响:通过检测纳米银暴露后细胞衰老水平变化及相关蛋白表达情况,研究纳米银对正常肺细胞及组织的损害。本研究发现,亚毒性剂量纳米银长期暴露导致肺正常细胞中衰老相关的β半乳糖苷酶活性上调,细胞核中染色质出现异常凝集,衰老相关的分泌因子基因表达上调,这些衰老生物标记物升高表明纳米银暴露可显著诱导肺细胞发生衰老。流式分析结果显示,纳米银暴露后细胞周期阻滞在G2/M期,凋亡细胞数目从3.3%上升到74.3%。进一步通过荧光分析表明纳米银诱导的细胞凋亡与衰老相关。机制研究表明,纳米银通过上调核转录因子NFKB、环氧合酶2(COX2)等蛋白表达,进而合成过多的前列腺素E2(PGE2),导致肺细胞发生衰老;抑制COX2可将纳米银诱导的细胞衰老降低到正常水平。同时,动物实验也表明,纳米银诱导小鼠肺组织中COX2蛋白表达及声-半乳糖苷酶活性上调,α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达增多及胶原沉积。综上所述,纳米银通过激活NFκB信号通路,上调COX2/PGE2表达与合成诱导肺细胞衰老,并通过凋亡方式清除衰老细胞;纳米银暴露加速小鼠肺部细胞衰老,引起肺组织炎症与轻微肺纤维化。