【摘 要】
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氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)是石墨烯家族的一种衍生物,由于其优越的物理、化学特性,在生物领域得到了广泛的应用,如细胞成像、载药、生物传感器和光热疗法等。虽然GO这种
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氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)是石墨烯家族的一种衍生物,由于其优越的物理、化学特性,在生物领域得到了广泛的应用,如细胞成像、载药、生物传感器和光热疗法等。虽然GO这种工程纳米材料给我们带来很大的益处,但随着不断的使用,人们对其潜在的毒性越来越关注。秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)是一种土壤蠕虫,并已被用作各种基础和应用生物学和化学研究的模型动物。以往的实验表明,秀丽线虫暴露于GO后,其运动能力、寿命、生殖、排泄行为等都会受到一定程度损伤,同时秀丽线虫机体内的相关信号通路也被激活了。在此基础上,本研究进一步针对秀丽线虫初级靶器官表皮,研究当这一生物屏障被打破条件下GO毒效应及其作用机制。MLT-7是在表皮表达的一种过氧化物酶。在敲除mlt-7这个基因后,表皮的通透性会增强。野生型秀丽线虫在GO暴露后,mlt-7在转录和翻译水平的表达模式均没有发生变化。进行表皮特异性RNAi干扰mlt-7后,发现秀丽线虫对GO毒性是表现敏感性的,并通过表皮屏障诱导GO转运至体内。在表皮对mlt-7进行过表达,观察到秀丽线虫并没有改变GO的毒效应。BLI-1和IFB-1的表皮发育相关蛋白被鉴定为MLT-7在GO毒性调节中的下游靶点,并介导了 MLT-7在维持表皮屏障中的功能。抗菌肽蛋白NLP-30和CNC-2也被确定为MLT-7的另一下游靶点,参与调节GO毒性。在表皮特异性RNAi干扰bli-l或ifb-l条件下,再对进行表皮特异性RNAi干扰nlp-30或cnc-2能够显著增强GO的毒性以及GO/Rho B(罗丹明B)在秀丽线虫体内的积累。UNC-52是一种基底膜蛋白聚糖,它参与胶原细胞外基质(ECM)的构成,并且ECM是秀丽线虫表皮主要组成部分。在秀丽线虫中,已经证明一些蛋白质,例如基底膜蛋白聚糖,在不同方面对表皮的发育控制是必需的。野生型秀丽线虫在GO暴露后,unc-52在转录水平的表达没有发生显著变化。进行表皮特异性RNAi干扰unc-52后,发现秀丽线虫对GO毒性是表现敏感性的,并通过表皮屏障诱导GO转运至秀丽线虫体内。SAX-7和FBL-1被鉴定为UNC-52在调控GO毒性的潜在下游靶点。抗菌肽蛋白CNC-2和PRX-11也被确定为UNC-52另一下游靶点,参与调控GO毒性。在表皮特异性RNAi干扰sax-7或fbl-1条件下,再对prx-11或cnc-2进行表皮特异性RNAi干扰能够显著增强GO的毒性以及GO/Rho B在秀丽线虫体内的积累。总之,表皮屏障是生物抵御环境毒物或胁迫的一个重要的生物屏障,表皮特异性RNAi干扰mlt-7或unc-52能够加剧GO在秀丽线虫体内的分布和毒性。本实验结果充分阐述了表皮屏障在动物抵御环境毒物中及其重要的价值。
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