单壁碳纳米管致PC12细胞毒性研究

【摘要】： 碳纳米管(CNTs)作为一种新型纳米材料已广泛应用于工业领域和生物领域,但相对于其合成、表征和应用前景的大量报道,有关CNTs的细胞毒理学研究还不够深入,已公开报道的研究结果也存在着极大的争议。并且迄今为止,对CNTs的研究多以吸入毒性和皮肤毒性研究为主。科学家猜测CNTs可通过血脑屏障,进而对神经系统产生危害。在本研究中我们选择与多巴胺能神经元细胞有许多相似特征的PCI2细胞作为神经细胞模型来检测两种商业获得的CNTs的神经损伤作用；另一方面鉴于维生素E的抗氧化作用和神经保护作用,我们分析了VE对单壁碳纳米管(SWCNTs)诱导的PC12细胞凋亡的保护作用及作用机制。 1. SWCNTs对PC12细胞的毒性效应研究 MTT分析和乳酸脱氢酶(LDH)的测定结果显示SWCNTs呈时间、剂量依赖性的显著降低PC12细胞的生存活力,破坏质膜的完整性,增加了LDH的漏出。形态学观察、细胞周期检测及细胞凋亡／坏死比例检测发现SWCNTs能诱导显著的PC12细胞凋亡。SWCNTs诱导PC12细胞的凋亡可通过促使线粒体膜电位(MMP)的丧失；诱导活性氧自由基(ROS)的产生,增加谷胱甘肽(GSH)的耗竭,降低超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等抗氧化酶的活力及激活caspase-3和caspase-8,下调Bcl-2蛋白的表达,上调Bax蛋白的表达,降低Bcl-2/Bax比例。这些结果表明了SWCNTs可能是通过氧化应激、线粒体通路和死亡受体通路作用而导致PC12细胞凋亡。 2.维生素E对长单壁碳纳米管(LSWCNTs)介导的PC12细胞损伤的保护作用 PC12细胞经VE预孵育1h再和LSWCNTs作用后,检测VE对PC12细胞的神经保护作用。检测结果显示VE提高了损伤细胞的生存力,改善了细胞形态,有效减少了LDH的释放；同样流式细胞仪的分析证实了VE可显著抑制LSWCNTs介导的细胞凋亡：VE抑制细胞凋亡可通过阻止MMP的丧失,抑制ROS的产生,减少GSH的耗竭,促使SOD和CAT等抗氧化酶的激活及拮抗caspase-3的活性和上调Bcl-2/Bax比例。这些结果表明VE可能是通过调节线粒体的通透性而抑制氧化应激所致的细胞凋亡。 总之,本研究的结果表明,SWCNTs对神经系统有一定的损伤作用,提醒我们在接触SWCNTs时需采取一定的防护措施；而VE在SWCNTs诱导的的神经损伤的预防及治疗中发挥重要作用。