纳米铜(CuNCs)由于具有荧光性和生物催化方面的性质,在纳米医学方面的应用越来越多,因此CuNCs在毒理方面的研究受到了广泛的关注。本实验合成了 CuNCs,研究了其对小鼠成肌细胞C2C12的细胞毒性,包括对分化前的肌原细胞的凋亡的影响和对分化成肌管后的萎缩的影响,并且初步的探索了其毒性的分子机制。首先用化学合成法以BSA作为稳定剂合成CuNCs,然后对其形态用TEM进行了扫描,并对其荧光强度用荧光波谱仪进行了检测。CuNCs的水溶液为澄清的浅紫红色液体,分散性良好,形状为圆球形,在激发波长为260 nm和发射波长为425 nmm时荧光值最强。本实验初步研究了 CuNCs对C2C12肌原细胞的毒性作用,实验结果如下:(1)为了检测CuNCs是否对C2C12肌原细胞产生细胞毒性作用,我们用不同浓度的CuNCs的处理C2C12肌原细胞不同时间,用MTT实验检测细胞的存活率,用胞外LDH活性检测C2C12肌原细胞膜的完整性。结果发现随着处理浓度的增加以及处理时间的增加,细胞的存活率呈下降的趋势,胞外LDH呈上升趋势,说明细胞的膜损伤呈增加的趋势,说明CuNCs确实会对C2C12肌原细胞产生细胞毒性作用。(2)用流式细胞仪检测了用CuNCs处理24h细胞中凋亡细胞的数量,发现随着给药浓度的增加,早期和晚期的凋亡细胞数量都显著的增加了,说明CuNCs确实会引起C2C12肌原细胞凋亡。(3)检测了胞内ROS的含量,结果显示,处理了 6h的细胞内随着给药浓度的增加ROS含量呈上升的趋势。(4)检测了胞内CAT和GSH的活性,发现处理了 24h的细胞内随着给药浓度的增加CAT和GSH活性呈下降的趋势,说明CuNCs会引起细胞内氧化应激的损伤。(5)我们假设CuNCs可以激活线粒体途径而引起细胞凋亡,检测了线粒体膜电位(MMP)、凋亡蛋白Bcl-2和Bax蛋白表达量以及凋亡蛋白酶Cas-3和Cas-9的活性。结果显示用CuNCs处理24h细胞中MMP呈下降趋势,抗凋亡蛋白Bcl-2表达量下调,促凋亡蛋白Bax表达量上调,凋亡蛋白酶Cas-3和Cas-9的活性上升。说明CuNCs可能是通过引起细胞ROS累积,引起线粒体损伤介导的通路导致了细胞的凋亡。本实验还初步研究了 CuNCs对C2C12分化成的肌管的毒性作用,结果发现随着CuNCs浓度的增加和给药时间的增加,可以明显观察到肌管的萎缩,pAkt的蛋白表达量和肌源性调节蛋白myogenin、MyHC和Cav-3的蛋白表达量均呈下调的趋势,泛素-蛋白酶体途径相关基因atrogin-1和MuRF-1和自噬-溶酶体途径的相关基因beclin-1和bnip-3的mRNA的表达量均呈上调的趋势。说明CuNCs是可能通过抑制Akt的磷酸化,一方面抑制肌蛋白的生成,另一方面促进肌蛋白的分解,最终导致了 C2C12肌管的萎缩。综上所述,CuNCs可以通过引起胞内ROS累积,导致氧化应激紊乱和线粒体介导的凋亡途径的激活,最终导致C2C12肌原细胞的凋亡。CuNCs可以通过抑制Akt的磷酸化,抑制肌源性调节蛋白的表达,上调泛素-蛋白酶体途径和自噬-溶酶体途径相关基因mRNA的表达,最终导致C2C12肌管的萎缩。说明CuNCs对肌肉组织存在一定的毒性作用,在生物医学应用过程中对其使用的时间和剂量需要慎重考虑。