纳米二氧化钛暴露人胚肺细胞差异表达基因相关通路

为探讨纳米二氧化钛(Nano-TiO2)对人胚肺(HPF)细胞差异表达基因相关通路的影响,采用半致死浓度(0.437mg·mL-1)的10nmTiO2暴露体外培养的人胚肺细胞24h,提取RNA,应用基因芯片技术筛选差异表达基因,分析纳米TiO2对基因通路的影响.结果表明,纳米TiO2暴露人胚肺细胞,导致514条肺中表达的基因发生差异表达,涉及多个KEGG通路和BioCarta通路.纳米TiO2暴露人胚肺细胞可能产生以下生物学效应:1)众多位于细胞外区域和细胞膜上的基因(特别是细胞膜受体基因)差异表达,对外界环境胁迫产生应激反应;2)与炎症相关的细胞因子基因表达大量改变,调控细胞的炎症反应;3)钙离子通路的膜受体基因差异表达,导致大量钙离子内流,调控钙离子信号传导;4)某些基因的差异表达(如OCLN下调),降低了细胞紧密联接力;5)与造血细胞增殖和分化相关的基因差异表达,刺激产生大量白细胞以抵抗感染.     

大气中细颗粒物对肺癌细胞A549迁移和侵袭作用的影响

采集大连城区大气中可吸入性细颗粒物(PM_(2.5)),研究其对肺癌A549细胞迁移、黏附和侵袭力的影响,利用明胶酶谱法检测细胞分泌的基质金属蛋白酶活性,利用Western blot法测定A549细胞中转移相关蛋白的表达。结果表明,在无明显细胞毒性浓度下,PM_(2.5)可增加A549细胞的迁移速率;细胞与细胞外基质的黏附率增加;细胞侵袭实验结果表明PM_(2.5)可增加A549细胞穿透基底膜的能力;用明胶酶谱法检测发现PM_(2.5)可使A549细胞分泌的基质金属蛋白酶-2(MMP-2)和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)活性增强。转移相关蛋白——细胞钙粘蛋白-N(N-cadherin)的表达量升高,而钙粘蛋白-E(E-cadherin)的表达量下降,实验结果表明,PM_(2.5)可增强A549细胞的侵袭性,大气中的可吸入性颗粒可能导致肺癌转移发生率增加。     

纳米二氧化钛对小胶质细胞Notch信号通路及炎症因子分泌水平的影响

由于纳米材料的广泛应用及其可能存在的生物安全性风险,本研究探讨了纳米二氧化钛对小胶质细胞Notch信号通路及炎症因子分泌水平的影响.以不同浓度的纳米二氧化钛染毒小胶质细胞,MTT法测定细胞活力,乳酸脱氢酶(LDH)检测试剂盒测定细胞培养液上清液LDH活性,ELISA法测定细胞培养液上清液肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)的分泌水平,Western Blot法检测Notch-1和Hes-1的蛋白表达水平.结果表明,与对照组相比,纳米二氧化钛40.0 μg·mL-1和50.0μg·mL-1暴露组细胞活力显著降低;纳米二氧化钛20.0、30.0和40.0 μg·mL-1暴露组LDH水平明显升高;纳米二氧化钛15.0,20.0、30.0和40.0 μg·mL-1暴露组TNF-α、IL-1β和IL-6分泌水平升高;纳米二氧化钛20.0、30.0和40.0μg·mL-1暴露组Notch-1及Hes-1蛋白表达水平升高.研究表明,纳米二氧化钛暴露导致细胞活力降低,破坏细胞膜的完整性,炎症因子及Notch信号通路相关蛋白Notch-1和Hes-1的表达水平升高.     

稀土矿城市不同季节大气可吸入颗粒物中稀土含量特征及颗粒物细胞毒性

为探讨典型稀土矿城市不同季节大气可吸入颗粒物(inhalable particulate matter,PM10)中稀土元素污染特征及其细胞毒性响应,将前期采集于包头市的PM10颗粒物进行提取,检测PM10中的稀土元素(rare earth elements,REEs)含量,并将人肺上皮细胞(A549)暴露于不同浓度水平(25,50,100μg·m L-1)的PM10样品和标准颗粒物1649b(standard reference material,SRM1649b)暴露液,用WST-1法测定暴露24 h后的细胞活性,用2’7’二氯荧光素二醋酸盐(2’7’-dichlorofluorescein diacetate,DCFH-DA)荧光探针法和彗星实验分别测定暴露3 h后的细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生水平和DNA双链损伤程度。结果表明,包头春、夏季大气PM10和SRM1649b均引起A549细胞活性下降,并诱导细胞内ROS生成量增加,造成显著的细胞内DNA损伤,含REEs的大气颗粒物毒性显著高于标准颗粒物。与春季相比,包头夏季PM10对细胞活性的抑制程度更高,造成更多的DNA双链损伤,从而表现出更强的细胞毒性和遗传毒性。包头PM10呈现明显的轻稀土元素(light rare earth elements,LREEs)富集,铈(Ce)、钷(Pm)、镧(La)和钕(Nd)含量占稀土总量的50%以上。LREEs均与细胞活性和细胞内ROS产生水平呈负相关性,包头春季和夏季PM10中稀土元素含量的差异是导致包头PM10细胞毒性效应不同于标准颗粒物且具有季节性差异的原因之一。     

纳米二氧化钛暴露人胚肺细胞差异表达基因分析

为探讨纳米二氧化钛(Nano-TiO2)颗粒对人胚肺(HPF)细胞基因表达和基因功能的影响,使用粒径10nmTiO2暴露体外培养的人胚肺细胞24h,提取RNA,应用基因芯片方法,寻找差异表达基因,并对差异基因进行基因本体(GeneOntology,GO)分类.结果表明,纳米TiO2暴露人胚肺细胞,导致514条肺中表达的基因发生差异表达,基因分类显示400条基因涉及生物学过程;415条基因涉及分子学功能;391条基因涉及细胞构成.纳米TiO2作为外界刺激物质,与细胞膜上的受体结合,影响钙、钾离子通道,上调细胞免疫和炎症反应相关的细胞因子TNF、IL1B、IL1A等基因表达.     

邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)对THP-1细胞IL-1β和MMP-8表达及ROS的影响

为探讨邻苯二甲酸二乙基己酯((DEHP)的细胞免疫毒性作用与机制,采用RT-PCR和ELISA方法,考察了0.05～1μmol·L-1浓度范围内的DEHP对THP-1细胞白细胞介素-1β(IL-1β)及基质金属蛋白酶-8(MMP-8)基因和蛋白表达的影响;采用免疫印迹WesternBlot方法检测DE-HP对ERK1/2磷酸化水平的影响;以2,'7-'二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)为荧光探针检测1～50μmol·L-1DEHP对细胞内活性氧(ROS)产生的影响。结果显示,0.05和0.2μmol·L-1DEHP在6h内显著诱导IL-1β和MMP-8基因表达(P<0.05或0.01);0.05～1μmol·L-1DEHP刺激细胞48h,可诱导IL-1β蛋白表达,并表现出明显的剂量-效应关系,线性拟合的确定系数为0.937;0.05μmol·L-1DEHP刺激细胞6或12h,显著诱导MMP-8蛋白表达(P<0.05);0.2μmol·L-1DEHP在15～30min内快速诱导ERK1/2磷酸化;1～50μmol·L-1DEHP浓度依赖性刺激细胞中ROS的产生;ERK/MAPK抑制剂PD98059显著抑制DEHP诱导的MMP-8分泌,但对IL-1β分泌未表现出抑制作用。研究表明,DEHP可能是经ERK/MAPK信号路径诱导MMP-8基因和蛋白的表达,经其他路径诱导IL-1β基因和蛋白的表达,诱导细胞内ROS的产生,从而激发炎症反应,进而损害免疫系统功能引发哮喘等炎症性疾病。此研究结果可为DEHP的暴露风险评估提供参考。     

4种典型纳米材料对小鼠胚胎成纤维细胞毒性的初步研究

为探讨不同种类纳米材料对原代培养小鼠胚胎成纤维细胞(Mouse embryo fibroblasts,MEF)的毒性效应及作用机制,选择4种典型的纳米材料(纳米碳、单壁碳纳米管、纳米氧化锌、纳米二氧化硅)制备颗粒悬液,设立5个剂量组(5、10、20、50、100μg·mL-1)对BALB/c小鼠MEF细胞进行24、48、72h染毒培养,利用细胞形态学观察和噻唑蓝实验(MTT比色法)检测上述4种纳米材料对MEF细胞活性的影响,同时,测定染毒24h后细胞培养液上清中乳酸脱氢酶(LDH)活性以探讨纳米颗粒对细胞膜完整性的影响.结果显示:1)4种纳米材料均能明显影响MEF细胞的生长形态.染毒24h后,MEF细胞发生不同程度的回缩变形,细胞间隙增大,排列稀疏,胞内颗粒物增多,细胞透明度下降.2)纳米碳、纳米氧化锌、纳米二氧化硅对MEF细胞增殖的抑制作用和对细胞膜完整性的损伤作用均随染毒剂量的升高而增强,具有明显的剂量-效应关系,其半数致死浓度(24h-IC50)分别为21.85、21.94、461.10μg·mL-1;碳纳米管组的剂量-效应之间不呈对数线性关系,未能得出其24h-IC50.3)在不同染毒剂量水平上,4种纳米材料的毒性对比差异显著:低剂量水平上纳米碳与碳纳米管的毒性强于纳米氧化锌和纳米二氧化硅,随着剂量的升高纳米氧化锌的细胞毒性升高最为显著.结果提示,纳米材料能够对MEF细胞造成毒性损伤,破坏细胞膜的完整性可能只是作用途径之一;纳米材料的毒性可能受粒径、形状、化学组成等许多因素的影响.     

卡瓦胡椒素B对人非小细胞肺癌A549细胞的抑制作用

卡瓦胡椒素B是药用植物卡瓦胡椒根中的一种天然查耳酮类化合物,研究了其对人非小细胞肺癌A549细胞的增殖抑制作用及其诱导细胞凋亡的分子机制.实验结果显示,卡瓦胡椒素B能显著抑制非小细胞肺癌A549细胞的增殖,且随着药物浓度的增加、处理时间的延长其抑制作用呈明显的剂量时间效应;同时,卡瓦胡椒素B能显著诱导A549细胞凋亡、细胞周期阻滞于G2-M期;分子机制研究表明,卡瓦胡椒素B能通过活化JNK激酶活性、下调凋亡抑制蛋白survivin的表达以及激活PARP活性从而导致其对A549细胞的增殖抑制作用.结果表明卡瓦胡椒素B对人非小细胞肺癌的预防与治疗可能具有潜在价值.     

打印机使用过程中颗粒物等有害因素释放及其毒理学效应研究进展

打印机的应用日趋广泛,其释放的颗粒物质尤其是纳米颗粒引起人们的高度关注。现有研究已经证明纳米级颗粒物更容易进入呼吸系统,穿越气血屏障,随之引起机体的氧化损伤、炎症反应和遗传毒性等。打印机释放颗粒的暴露水平评价及其毒理学效应识别是评估打印机健康风险的基础。本文综述了打印机工作场所颗粒暴露水平的监测结果、实验室模拟研究进展、人体采样评价、流行病学调查、体外细胞或整体动物水平毒理学效应评价方法及结果,并提出了打印机危害评估过程的标准化方案建议,以利于不同研究间的比较和总结。     

大气颗粒物致机体损伤的OH自由基机制

流行病学研究表明可吸入大气颗粒物浓度上升与人群呼吸道和心血管疾病发病率上升密切相关.毒理学实验和人体暴露研究显示可吸入大气颗粒物可导致机体广泛的损伤,但其致毒机制尚未明确.大量体内和体外研究表明了活性氧在颗粒物致毒过程中的重要作用,其中OH自由基具有极高的反应活性,是可吸入颗粒物致毒的重要机制.在总结国内外相关研究基础上,综述了OH自由基可能造成的大分子损伤、大气可吸入颗粒物暴露引发机体产生OH自由基的分子机制以及生物体系中OH自由基的检测手段,并对该领域的研究方向进行了展望.     

纳米硫化镉对A549细胞的损伤研究

研究纳米硫化镉(Nano-Cd S)材料对肺癌细胞系A549的毒性及氧化损伤作用。培养A549细胞,经传代后接种于6孔板中,每孔2 m L完全培养基,接种次日进行染毒。用直径20~30 nm、长度80~100 nm的Nano-Cd S进行染毒,染毒浓度分别为0、5、10、20、40和80 mg·L~(-1)。染毒24 h后用MTT检测细胞存活率,以存活率在80%左右的浓度为后续实验染毒浓度。应用流式细胞技术,用荧光探针法检测A549细胞的活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量,PI-Annexin-V法检测细胞凋亡情况;用试剂盒检测细胞中超氧化物岐化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性以及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量,判断细胞氧化损伤情况。不同浓度Nano-Cd S处理细胞24 h之后,细胞存活率随剂量的增加而下降,浓度为10、20、40和80μg·L~(-1)时,存活率分别为(88.71%±0.80%)、(81.93%±3.06%)、(75.23%±1.13%)和(70.66%±5.63%),且各组间差异均具有统计学意义(P0.05)。以浓度为10和20 mg·L~(-1)的Nano-Cd S染毒24 h后,胞内ROS含量和细胞凋亡率随染毒剂量的增加而增加(P0.05);浓度为10 mg·L~(-1)时,细胞凋亡率为(6.26%±0.44%)。与对照相比,各染毒组SOD和CAT活性和MDA含量升高,20 mg·L~(-1)染毒组SOD和CAT活性和MDA含量高于10 mg·L~(-1)染毒组(P0.05)。研究表明,纳米硫化镉能引起A549细胞的氧化损伤和细胞凋亡,具有明显的细胞毒性。     

Induction of apoptosis and cytokine markers in colon cancer cells by magnesium oxide (MgO) nanoparticles

Magnesium oxide nanoparticles (MgONP) are predominantly utilized in industrial products. This study was undertaken to elucidate the mechanisms underlying toxic effect of MgONP in human colon cancer (HT 29) cells over 48 hr period. Cytotoxicity was evaluated by using MTT and neutral red uptake assays. Data demonstrated that MgONP reduced cell viability in concentration- and time-dependent manner. MgONP induced oxidative stress by decreasing glutathione (GSH) concentrations and elevation of reactive oxygen species (ROS) and lipid peroxidation levels. Increased caspase-3 enzyme activity and greater condensed, damaged chromosome was observed following MgONP exposure in HT 29 cells. The level of interleukin-4 (IL-4), tumor necrosis factor (TNF-α), and DNA fragmentation were significantly higher in MgONP incubated cells. The results showed that MgONP-induced toxicity in HT 29 cells may be mediated through oxidative stress.     

Indium tin oxide nanoparticles-mediated DNA fragmentation and cell death by apoptosis in human lung epithelial cells

Indium tin oxide (ITO) nanoparticles (NP) have extensive applications in industrial fields, and concerns regarding their potential toxicity in humans and environmental impact have increased. Since exposure to ITO NP is mainly via skin and inhalation, this study was conducted utilizing human lung epithelial (A549) cell line. Cells were exposed to different concentrations of the ITO NP for 24 and 48 hr. A severe cytotoxic response of ITO NP was observed as evident by the (3-4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide and neutral red uptake assays after 48 hr exposure. ITO NP significantly reduced glutathione levels with a concomitant increase in lipid hydroperoxide levels, superoxide activity, and reactive oxygen species (ROS) generation after exposure. A significant induction in caspase activity and formation of condensed chromosomal bodies was also observed after ITO NP (10 or 25 µg/ml) exposure. Furthermore, a significant induction in DNA damage was observed by the Comet assay in cells exposed to ITO NP. Our data demonstrate that ITO NP display cytotoxic and genotoxic potential. However, increase in ROS levels and oxidative stress leading to oxidative DNA damage and condensed chromosomal bodies formation, suggests involvement of apotosis. Thus, ITO NP-mediated effects on cell viability indicate cytotoxicity, and therefore, exposures need to be carefully monitored in the industrial sector.     

汽油尾气对人肺腺癌A549细胞的氧化损伤效应研究

为研究汽油燃烧汽车尾气(简称汽油尾气)的氧化损伤效应及其可能的毒作用机制,以人肺腺癌A549细胞为研究对象,采用MTT试验测试汽油尾气对细胞的毒性作用;通过测定细胞内超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性了解细胞在汽油尾气作用下抗氧化水平的改变;并用彗星试验检测汽油尾气对细胞DNA氧化损伤及修复的影响．结果显示汽油尾气在浓度≥0．0625L·mL-1时即显示出明显的细胞毒性;汽油尾气作用下A549 细胞SOD及GSH-Px活性均下降,在一定的浓度范围内与对照组比较有统计学差异(p<0．05)．汽油尾气可诱导 A549细胞不同程度的DNA氧化损伤,且细胞拖尾率和DNA迁移长度均随着汽油尾气浓度的增加而增加;损伤后 A549细胞修复发生较快,3小时内基本修复完全．提示汽油尾气具有明显的细胞毒性作用,可影响A549细胞抗氧化酶活性,并可导致DNA的氧化损伤．     

活性氧参与多壁碳纳米管诱导的RAW264.7细胞毒性

碳纳米管以其独特的结构和性能,在生物医药和电子等领域广泛应用,而其生态安全性也成为科学界关注的焦点。为探究多壁碳纳米管(MWCNTs)诱导的细胞毒性机制,将小鼠肺泡巨噬细胞(RAW264.7)暴露于6个浓度梯度(0、25、50、100、150和200μg.mL-1)的MWCNTs中,应用噻唑蓝(MTT)法测定细胞存活率,用2’,7’-二氯荧光素二乙酸(DCFH-DA)荧光染色法测定细胞内活性氧的生产量,用流式细胞方法测定MWCNTs对细胞周期的影响。同时使用抗氧化剂氮乙酰半胱氨酸(NAC)验证MWCNTs诱导的细胞氧化损伤的作用机理。结果显示,MWCNTs对RAW264.7的细胞毒性呈剂量依赖性。暴露于不同浓度的MWCNTs(25、50、100、150和200μg.mL-1)下24h后,细胞活力分别为对照的74%、62%、59%、51%和45%。MWCNTs对RAW264.7的周期阻滞作用主要发生在G0/G1期。200μg.mL-1的MWCNTs处理3h后活性氧较对照组上升6.6倍。NAC对MWCNTs细胞毒作用有明显的抑制作用,且NAC能减弱MWCNTs对RAW264.7的细胞周期阻滞作用。研究表明,活性氧能够介导MWCNTs对小鼠巨噬细胞RAW264.7的损伤,并且MWCNTS通过细胞周期G0/G1期的阻滞,诱导细胞凋亡。     

BDE47对Neuro-2a细胞毒性效应及作用机制

探讨2,2',4,4'-四溴联苯醚(2,2',4,4'-tetrabromodiphenylether,BDE 47)对神经细胞Neuro-2a的毒性影响及机制。将Neuro-2a细胞暴露于浓度为6.25、12.5、25、50、100μmol·L-1的BDE 47,采用MTT法检测细胞存活率、荧光探针DCFH-DA检测细胞活性氧生成量、吖啶橙检测溶酶体膜通透性、罗丹明123检测细胞线粒体膜电位、Annexin V-FITC检测细胞凋亡、Western blot检测组织蛋白酶B(Cathespin B)表达。结果显示,与对照组相比,12.5、25、50、100μmol·L~(-1)BDE 47显著降低Neuro-2a细胞存活率和细胞线粒体膜电位(P0.05);6.25、12.5、25、50、100μmol·L~(-1)BDE 47显著诱导活性氧含量升高(P0.05),增加Neuro-2a细胞溶酶体膜通透性(P0.05),诱导Neuro-2a细胞凋亡(P0.05),升高Cathespin B蛋白表达(P0.05)。结果表明,BDE 47可能通过介导溶酶体-活性氧-线粒体环路,诱导Neuro-2a细胞凋亡。     

Fluoride induces DNA damage and cytotoxicity in human hepatocellular carcinoma cells

Humans are primarily exposed to fluoride (Fl), a widespread environmental pollutant, via contaminated drinking water and foodstuffs. The aim of this study was to examine whether sodium fluoride (NaF) exerted cytotoxic effects in human hepatocarcinoma (HepG2) cells. HepG2 cells were incubated with different concentrations of NaF and reactive oxygen species (ROS) levels, cell cycle, apoptosis, and DNA damage determined. Concentration-dependent studies showed that exposure to HepG2 cells with different concentrations of NaF for 24 hr significantly decreased cell viability and intracellular antioxidant capacity. Furthermore, NaF exposure increased lipid peroxidation levels and accumulation of intracellular ROS; and lowered antioxidant glutathione concentrations. In addition to oxidative impairments, NaF treatment enhanced HepG2 cell death via apoptotic pathway as evidenced by DNA fragmentation and cell cycle arrest. Sodium fluoride treatment unregulated p53 level, and Bax and Bcl2 expression. Diminished cell viability and changes in cell cycle accompanied a rise in p53 expression.     

ZnO纳米粒子抑制体外小鼠光感受器细胞MnSOD的表达及活性

随着纳米技术的发展,纳米材料在生物医药以及化工中已得到广泛应用。作为一类新型材料,其安全性也日益受到人们的高度关注。为探索氧化锌(ZnO)纳米粒子对小鼠视网膜光感受器细胞的毒性作用,本文通过MTT、荧光染色、流式细胞术、实时荧光定量PCR和酶联免疫吸附试验(ELISA)等技术,分别对经不同浓度ZnO纳米粒子处理的小鼠光感受器细胞活性、活性氧水平、锰超氧化物歧化酶(Mn SOD)的基因和蛋白表达及活性进行了检测。结果表明,ZnO纳米粒子可通过诱导细胞线粒体产生过多的活性氧,降低线粒体膜电位,导致小鼠视网膜光感受器细胞损伤;ZnO纳米粒子能显著减少Mn SOD在mRNA和蛋白质水平的表达,降低Mn SOD活性,加剧氧化应激介导的细胞损伤。因此,氧化应激水平的提高导致了过量的活性氧产生及Mn SOD表达和活性的下降,与ZnO纳米粒子引起的细胞毒性作用有关。     

纳米SiO2与常规SiO2颗粒对Hela细胞的细胞毒性作用

为了探讨纳米SiO2和常规SiO2颗粒对Hela细胞的细胞毒性作用,采用不同浓度的纳米SiO2和常规SiO2颗粒(0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6μg·μL-1)对Hela细胞进行12h染毒,应用MTT法检测细胞毒性效应.研究发现,较低浓度(≤0.2μg·μL-1)的纳米SiO2和常规SiO2对Hela细胞无明显细胞毒性(p>0.05);较高浓度时,纳米SiO2(≥0.4μg·μL-1)和常规SiO2(≥0.8μg·μL-1)对Hela细胞具有明显细胞毒性作用(p<0.01),并且随浓度增大细胞毒性增强;当浓度≥0.4μg·μL-1时,纳米SiO2的细胞毒性明显高于相同浓度的常规SiO2(p<0.05).以上结果表明,纳米SiO2和常规SiO2颗粒均能对Hela细胞产生细胞毒性,且纳米SiO2的细胞毒性强于常规SiO2;低浓度(≤0.2μg·μL-1)的纳米SiO2和常规SiO2具有很好的生物相容性.