納米材料量子點(diǎn)神經(jīng)毒性及機(jī)制.pdf

1、量子點(diǎn)是一種有著特殊光學(xué)電學(xué)特性的生物納米材料，已被廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。由于納米材料的應(yīng)用日益增多，對環(huán)境和生物體的安全性及是否具有潛在的危害性，一直是人們密切關(guān)注的問題。本文以原代培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元和Wistar大鼠的海馬DG區(qū)作為模型，應(yīng)用單細(xì)胞膜片鉗，鈣成像，免疫化學(xué)，免疫沉淀，樹突(樹突棘)形態(tài)學(xué)和在位場電位記錄等技術(shù)，研究了離體和活體水平上量子點(diǎn)的神經(jīng)毒性及作用機(jī)制。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： (1)量子點(diǎn)對原代培養(yǎng)海馬

2、神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)的影響我們發(fā)現(xiàn)，量子點(diǎn)能夠濃度依賴的長時(shí)程提高細(xì)胞內(nèi)鈣水平。濃度在10nM以上未經(jīng)包被的CdSe量子點(diǎn)能升高胞內(nèi)鈣水平長達(dá)15分鐘以上。若用胞外無鈣的胞外液和細(xì)胞內(nèi)鈣耗盡藥物thapsigargin預(yù)處理細(xì)胞時(shí)，均不能完全阻斷量子點(diǎn)引起的內(nèi)鈣濃度升高。這說明在量子點(diǎn)的暴露下，細(xì)胞內(nèi)鈣的升高既有細(xì)胞外鈣的流入，也有細(xì)胞內(nèi)鈣庫的鈣釋放。我們進(jìn)一步用膜通道阻斷劑驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)胞外鈣的流入主要是通過N型鈣通道和電壓門控鈉通道流入胞

3、內(nèi)的。而胞內(nèi)的原因則更復(fù)雜一些。通過電壓門控鈉通道流入的同時(shí)還有一部分鈉離子，它們可以激活線粒體上的MNCX，使一部分鈣離子從線粒體里交換出來，這一部分鈣離子和細(xì)胞外流入的鈣離子可以進(jìn)一步激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的ryanodine受體，使大量的鈣離子從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)里釋放出來。這一過程可能就是熟知的鈣誘導(dǎo)鈣釋放的過程。這些結(jié)果表明，量子點(diǎn)的應(yīng)用可能會干擾到細(xì)胞的鈣穩(wěn)態(tài)，并帶來相應(yīng)的危害，同時(shí)，用量子點(diǎn)來標(biāo)記蛋白受體時(shí)，也應(yīng)考慮到其對內(nèi)鈣的影響。

4、(2)量子點(diǎn)對電壓門控鈉通道電生理特性的影響既然在量子點(diǎn)引起的內(nèi)鈣升高當(dāng)中，電壓門控鈉通道扮演了一個(gè)很重要的角色，于是，我們就用單細(xì)胞膜片鉗技術(shù)檢測了量子點(diǎn)對鈉通道電生理特性的影響。當(dāng)用不同濃度的量子點(diǎn)孵育細(xì)胞24小時(shí)后，我們觀察了鈉通道的激活，失活，復(fù)活等特性的變化。結(jié)果表明，10nM以上的未經(jīng)包被的CdSe量子點(diǎn)能夠使鈉通道的激活曲線向去極化的方向移動，但延長了鈉通道的激活時(shí)程；同時(shí)它使鈉通道的失活曲線向超極化的方向移動，并減慢了鈉

5、通道的復(fù)活，減少了可被利用的鈉通道的數(shù)目。這些看似矛盾的結(jié)果提示了量子點(diǎn)毒性的復(fù)雜性和廣泛性。 (3)量子點(diǎn)對麻醉Wistar大鼠海馬DG區(qū)突觸傳遞和突觸可塑性的影響由于細(xì)胞內(nèi)鈣和電壓門控鈉通道都跟突觸傳遞和突觸可塑性密切相關(guān)，我們繼而在麻醉的wistar大鼠上，用在位場電位記錄的方法，比較了兩種不同類型的量子點(diǎn)(分別為未經(jīng)包被的裸核CdSe量子點(diǎn)和包被良好的strep—CdSe/ZnS量子點(diǎn))的急性暴露對海馬DG區(qū)突觸傳遞和突