细胞自噬是一种细胞内高度保守的选择性降解的过程,主要通过溶酶体途径降解损坏的细胞器和错误折叠、异常聚集的长寿命蛋白和细胞内病原体。它的主要过程包括杯状分隔膜包裹待降解物,形成自噬体；随后自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体并降解内容物。细胞自噬在很多生理、病理过程中都有非常重要的作用,比如细胞内稳态维持、胚胎发育、营养缺乏、神经退行性疾病、癌症等。已有的报道证明,多种纳米材料都能够引起细胞自噬的发生,细胞自噬已经被认为是无机、有机纳米材料引发的标志性生物效应之一。金相关的纳米材料、金属氧化物纳米材料、量子点、纳米富勒烯及其衍生物、稀土氧化物纳米晶体、PAMAM、脂质体等很多纳米材料均被发现具有诱导细胞自噬的能力。纳米材料引发的细胞自噬被普遍认为是促进细胞死亡的效应,这种促进死亡的效应能够赋予纳米材料一定的生物医学上的功能,但同时这种对细胞的负面效应也限制了纳米材料在生物体内的应用。纳米材料引发细胞自噬的研究还非常不成熟,一般都集中于现象性的研究上,在蛋白信号通路和转录层面对于纳米材料引发细胞自噬的研究还很少。在这篇论文中,我们对于两种纳米材料——纳米P型四价钒氧化物(Paramontroseite VO2, P-VO2)和水溶性纳米富勒烯C60引发的细胞自噬进行了具有系统性的研究。我们首次发现了纳米P-VO2能够在HeLa细胞中引发保护性的细胞自噬。如同前文所述,至今发现的纳米材料引发的细胞自噬均促进细胞死亡,而纳米P-VO2提供了一个有趣的例外。不仅如此,我们还报道了活性氧自由基ROS在P-VO2诱发的细胞自噬中的重要作用。纳米P-VO2还能够诱发细胞中血红素氧化酶HO-1的表达。自噬特异性抑制物3MA能够抑制这种表达上调的作用,而血红素氧化酶HO-1的抑制物ZnPP能够造成材料处理后细胞活性的下降,却不能够影响纳米P-VO2诱发的细胞自噬。而作为对照材料的Y203纳米晶体引起的细胞自噬是促进细胞死亡的,并且它不能够影响细胞中血红素氧化酶HO-1的表达。这些结果表明,纳米P-V02能够在HeLa田胞中引发保护性的细胞自噬,并且可能是通过上调血红素氧化酶HO-1的表达来实现这种保护性作用的。在我们研究组此前的工作中,水溶性纳米富勒烯C60已被证明能够诱发细胞自噬。在本论文中,我们通过高通量miRNA芯片技术证明,miRNA在水溶性纳米富勒烯C60诱发的细胞自噬过程中起了重要作用。通过在细胞内转染特异性抑制物或模拟物,证明了hsa-miR-4324和hsa-miR-24在这一过程中的关键作用。这也是在基因转录后层面研究纳米材料诱发细胞自噬的全新尝试。此论文中的两项工作,揭示了纳米材料诱发细胞自噬的新效应,对纳米材料引发细胞自噬的分子机理进行了初步探讨,为将来的进一步研究提供了有益的启示。