量子点对Cu2+诱导L02细胞毒性的影响及机理研究

量子点(QDs)和Cu~(2+)可能共存于肝脏,对肝细胞产生联合毒性,威胁人体健康。本研究以人胚肝细胞(L02)为研究对象,考察了低/无毒的QDs(3.6%的细胞致死率)对Cu~(2+)诱导L02细胞毒性的影响及相关机理,为其可能的健康和环境风险提供参考。结果显示,QDs的加入使得Cu~(2+)的细胞毒性有了很大的提高,细胞存活率最高下降了26.0%,两者表现为协同作用;另外QDs存在使得Cu~(2+)细胞蓄积量增大,伴随着Cu~(2+)天然解毒蛋白CTR1和ATP7A等表达水平的升高,从侧面印证了Cu~(2+)的蓄积量增加对细胞的影响;同时,QDs的存在使得细胞乳酸脱氢酶(lactate dehyfrogenase,LDH)泄露相对于Cu~(2+)单独处理组提高,暗示QDs可能破坏了细胞膜,导致Cu~(2+)在细胞内蓄积量增加,从而使细胞毒性增加,两者的联合毒性表现为协同作用。     

碲化镉量子点诱导氧自由基产生的检测

随着量子点(quantum dots,QDs)在生物标记和医学影像等领域的应用日益广泛,其环境暴露量逐渐增加,深入探讨QDs的毒性机制具有重要意义。QDs通过产生活性氧(ROS)诱发毒性效应是目前普遍接受的毒作用模式。为了探讨量子点的毒性与所诱发的ROS的种类和数量的关系,选用碲化镉量子点(CdTe QDs和CdTe/ZnS QDs),利用电子顺磁共振技术(EPR)分别测定了CdTe QDs和CdTe/ZnS QDs在无细胞体系中诱导ROS产生的种类和强度;利用EPR法、紫外可见分光光度法和荧光分光光度法分别测定了4、20和100nmol·mL-1的CdTe QDs和CdTe/ZnS QDs对超氧阴离子(·O2-)和羟基自由基(·OH)产生的促进作用。实验结果显示,CdTe QDs可诱导·O2-的产生;CdTe QDs和CdTe/ZnS QDs对·OH与·O2-的产生有明显的促进作用,且具有剂量-效应关系。研究表明,量子点可诱导和促进ROS产生,不同结构量子点对ROS的诱导和促进作用不同。     

硫化镉量子点对人胚肝细胞L-02的毒性研究(Cadmium Sulfide Quantum Dots Induce Cytotoxicity in Human Embryo Liver Cells)

采用乳化液膜法自组合成硫化镉量子点(CdS quantum dots,CdS QDs),探讨CdS QDs的体外毒性作用及可能的作用机制.选用人胚肝细胞(L-02)作为细胞模型,采用不同浓度的CdS QDs(0.00、1.25、2.50、5.00、10.00、20.00、40.00μg·mL-1)对L-02细胞进行染毒.24h后,检测细胞内乳酸脱氢酶(LDH)释放量、谷胱甘肽(GSH)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活力,并比较加入抗氧化剂N-乙酞半胱氨酸(NAC)后细胞存活率的变化,同时测定了细胞内外的镉离子浓度.结果表明,与空白对照组相比,CdS QDs单独染毒组细胞存活率显著降低(p<0.05或p<0.01);加入抗氧化剂NAC后,10.00、20.00、40.00μg·mL-1染毒组细胞存活率与单独染毒组相比显著上升(p<0.01).CdS QDs浓度为5.00μg·mL-1时,细胞内Cd2+的浓度略高于细胞外Cd2+的浓度,在其他浓度下,细胞外Cd2+的浓度均显著高于细胞内Cd2+的浓度.当作用浓度上升至10.00μg·mL-1时,人胚肝细胞内LDH含量显著增加,且随着作用剂量的升高,LDH含量逐渐增加.与空白对照组相比,40.00μg·mL-1CdS QDs染毒组SOD活力和20.00μg·mL-1CdS QDs染毒组GSH含量均显著降低(p<0.05).Cd2+易透过L-02细胞的细胞膜而进入细胞内,从而造成细胞损伤.氧化损伤可能是CdSQDs对L-02细胞毒性作用的机制之一.     

碲化镉量子点细胞毒性研究进展

随着纳米技术和纳米医学的飞速发展,越来越多的纳米材料应用于生物医学领域。量子点(QDs)作为一种新型的荧光材料在工业和医学领域有着广阔的应用前景,而碲化镉量子点(cadmium telluride quantum dots,CdTeQDs)是目前常用的一种QDs,其生物安全性引起了极大的关注。体内外的研究表明CdTeQDs可以对生物体造成损害。CdTeQDs的细胞毒性主要表现为细胞活力和生存率降低,细胞正常形态被破坏,基因突变,染色体畸变以及细胞凋亡的出现。而毒性机制的研究集中于活性氧(ROS)水平的升高,线粒体形态和功能的破坏,DNA受损和自噬作用等方面。笔者综述了CdTeQDs对体外细胞造成的毒性作用及其机制,旨在为CdTeQDs的生物安全性研究和更好的应用提供有价值的参考。     

纳米硫化镉量子点细胞毒性作用机制

为初步探讨硫化镉量子点(CdS QDs)的细胞毒性作用机制,采用MTT毒性实验比较了CdS QDs和常规CdS对仓鼠肺细胞(CHL)的毒性效应以及细胞内外活性氧水平.结果表明,1)在较低暴露浓度(≤20μg·mL-1)时,CdS QDs细胞毒性显著高于常规CdS,而在较高暴露浓度(>20μg·mL-1)时,两者相差不大.2)在较低暴露浓度(≤40μg·mL-1)时,添加N-乙酰半胱氨酸(NAC)可显著降低CdS QDs的细胞毒性,而在较高暴露浓度(>40μg·mL-1)时,添加NAC对CdS QDs的细胞毒性没有明显影响.添加NAC对常规CdS细胞毒性没有显著影响.综合实验结果推测CdS QDs的细胞毒性与暴露剂量有关:在低浓度(<20μg·mL-1)时,主要是活性氧的氧化损伤作用;在中等浓度(20~40μg·mL-1)时,活性氧和Cd2+的释放共同作用;在高浓度(>40μg·mL-1)时,则是Cd2+的释放占主导地位.     

四溴双酚A对人体正常肝细胞毒性效应及作用机制

四溴双酚A(TBBPA)作为目前用量最大的一种溴系阻燃剂,在含TBBPA用品的生产、使用和废弃处置过程中,能够通过多种途径进入环境介质,造成持久性污染,危害生态系统和人体健康.为探明TBBPA对人体健康的潜在毒性效应及作用机制,选取人体正常肝细胞L02作为模型,通过分析暴露后细胞形态、存活率、胞内活性氧(ROS)含量、DNA损伤及细胞凋亡等变化.结果表明,TBBPA暴露导致L02细胞形态发生明显改变、存活率显著降低,细胞彗星实验拖尾现象明显增强;随着暴露浓度的升高,L02细胞胞内ROS含量、丙二醛(MDA)含量和氧化型谷胱甘肽/还原型谷胱甘肽(GSSG/GSH)比值均呈现剂量依赖性增加.40μmol·L-1暴露条件下胞内ROS含量升高3.1倍;20 μmol·L-1和40 μmol·L-1暴露条件下,细胞凋亡率分别增加了32倍和4.8倍.推测TBBPA暴露对L02细胞的毒性效应作用机制为,暴露引起细胞氧化应激水平升高,ROS升高再引起DNA损伤程度增强,最终导致细胞凋亡率增加.上述研究结果将为评估TBBPA的毒性效应和健康风险提供科学依据.     

六价铬诱导的肝细胞线粒体依赖性凋亡中VDAC1的作用

铬(chromium)是一种在工业生产过程中广泛使用的重金属,进入人体后可导致急慢性中毒,具有神经毒性、基因毒性、致癌性和免疫毒性。了解六价铬(hexavalent chromium,Cr(Ⅵ))的细胞毒性,进一步探究Cr(Ⅵ)的毒作用机制,可为防治Cr(Ⅵ)对人群健康的损害提供实验依据。电压依赖性阴离子通道蛋白1(voltage-dependent anion channel-1,VDAC1)参与调控线粒体外膜通透性,影响细胞凋亡;同时VDAC1也是BCL-2家族的重要结合位点,它可与BAX/BAK相互作用形成孔道,使线粒体内的凋亡相关蛋白,如细胞色素C等,进入胞浆,引起细胞凋亡。但VDAC1影响细胞凋亡的确切路径与分子机制,目前尚未完全研究清楚。使用L02人正常肝细胞作为实验对象,通过慢病毒包装法建立VDAC1低表达细胞系,检测在相同浓度Cr(Ⅵ)处理的条件下,与非染毒组相比,不同受试细胞的生存率、凋亡情况、活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)生成量、线粒体功能和凋亡诱导因子(AIF)的变化情况是否存在差异。结果表明,与VDAC1正常表达的细胞相比,VDAC1低表达组在Cr(Ⅵ)染毒的情况下,细胞生存率升高,凋亡率下降,细胞内ROS生成量减少,MPTP活性增加不明显,胞浆内细胞色素C(Cytochrome C,Cyt C)和AIF含量降低。上述研究结果表明VDAC1参与了由六价铬诱导的线粒体依赖性肝细胞凋亡,并且抑制VDAC1的表达可减轻因Cr(Ⅵ)暴露而引起的L02肝细胞损伤。     

ROS介导的氧化应激在INH诱导的细胞毒性中的作用及槲皮素的干预

为探讨ROS介导的氧化应激在异烟肼(INH)诱导L-02细胞毒性中的作用及槲皮素的干预作用,建立体外培养INH诱导L-02细胞氧化损伤模型,实验分为对照组(A)、INH组(B)、槲皮素低剂量组(C)及槲皮素高剂量组(D)。采用生化分析法检测L-02细胞培养液中天冬氨酸氨基转移酶(AST)和丙氨酸氨基转移酶(ALT)的活性;利用荧光探针检测L-02细胞线粒体内活性氧(ROS)水平;应用比色法检测L-02细胞内丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)的含量以及主要抗氧化物酶的活性。结果表明,与对照组相比,INH能显著增加L-02细胞培养液中AST和ALT的活性、细胞线粒体内ROS水平及细胞内MDA的含量(P0.01),并显著减少L-02细胞内GSH的含量及超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性(P0.01)。与INH组比较,槲皮素低剂量组L-02细胞培养液中AST的活性、线粒体内ROS水平及细胞内MDA的含量明显降低(P0.05),而细胞内SOD的活性明显增加(P0.05);高剂量槲皮素能显著降低L-02细胞培养液中AST和ALT的活性、细胞线粒体内ROS水平及细胞内MDA的含量(P0.01),并能显著增高L-02细胞内GSH的含量和主要抗氧化物酶的活性(P0.01)。与槲皮素低剂量组相比,槲皮素高剂量组的保护效应更明显(P0.05)。可见,ROS介导的氧化应激在INH诱导的L-02细胞毒性中发挥了重要作用,且槲皮素对INH诱导的L-02细胞氧化损伤具有保护作用。     

苯胺对小鼠成纤维细胞L929的体外毒性评价

探讨不同浓度的苯胺化合物对小鼠成纤维细胞L929的体外毒性作用,为满足危险化学品分类鉴定和风险评估需求、更好地预防环境化合物对人体健康的损害提供理论依据。体外培养L929细胞,分别将不同浓度的苯胺化合物(0、0.001、0.01、0.1、1、10μg·mL~(-1))加入培养基中处理细胞,在不同时间点分别取材,MTT检测细胞增殖率,AO/PI染色检测细胞存活率,Annexin V-PI染色后流式细胞仪检测细胞凋亡,相关检测试剂盒测定细胞内活性氧(ROS)的含量及总谷胱甘肽的含量。结果表明,高浓度(1、10μg·mL~(-1))的苯胺化合物对L929细胞的生长和增殖具有显著的抑制效应。即使浓度降低至0.1μg·mL~(-1),在处理48 h后,细胞的存活数量显著下降,说明其对细胞增殖具有浓度和时间的累积效应和依赖性。同时,对各组细胞采用流式细胞仪测定细胞凋亡,发现低浓度的苯胺对细胞凋亡影响并不明显,但高浓度的苯胺处理后,细胞凋亡和坏死数量显著增加。ROS含量和GSH含量检测结果显示,较低浓度的苯胺对细胞氧化应激反应并无显著影响,但浓度至0.1μg·mL~(-1)时,细胞较对照组出现明显的氧化应激反应,说明细胞已受损,再继续培养将会导致细胞死亡。上述研究结果提示,高浓度苯胺化合物可显著影响L929细胞存活率,且具有时间和浓度累积效应。其毒性机制可能与细胞内活性氧增加、谷胱甘肽耗竭有关。     

纳米氧化锌对美国红鱼肝细胞的毒性效应及机制

纳米氧化锌(ZnO NPs)的广泛应用所引发的环境与健康风险备受关注。为探究ZnO NPs对水生生物的毒性影响,以美国红鱼的原代肝细胞为实验对象,通过MTT法和中性红摄取(NRU)法检测细胞存活率,以评估ZnO NPs的细胞毒性;美国红鱼肝细胞经ZnO NPs处理6 h后,检测肝细胞内丙二醛(MDA)含量,并用流式细胞仪检测细胞对ZnO NPs的吞噬、胞内活性氧(ROS)的释放以及细胞凋亡率的变化。结果表明,美国红鱼肝细胞暴露于37.5μg·mL~(-1)和50μg·mL~(-1)ZnO NPs 6h后,细胞存活率较对照组显著降低,且ZnO NPs的毒性具有浓度和时间依赖性。研究表明,ZnO NPs进入细胞后,细胞内ROS产量增加,引起氧化应激,诱导细胞凋亡。