长度和化学修饰在多壁碳纳米管诱导内皮细胞活化中的作用

摘要：

目的:研究比较不同长度和化学修饰的多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)对内皮细胞的活化作用,并探讨核苷酸结合寡聚结构域样受体家族含pyrin结构域蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)炎性小体的相关机制.方法:采用动态光散射法对MWCNTs 悬液进行表征,将不同长度[短 MWCNT(short MWCNT,S-MWCNT)0.5～2.0 μm 或长 MWCNT(long MWCNT,L-MWCNT)10～30 μm]或相同长度(10～30 μm)下不同化学修饰的MWCNTs[未修饰(L-MWCNT)、羧基修饰(L-MWCNT-COOH)、氨基修饰(L-MWCNT-NH2)和羟基修饰(L-MWCNT-OH)]作用于小鼠脑微血管内皮细胞系b.End3.分别采用细胞增殖检测(cell counting kit,CCK)-8试验和乳酸脱氢酶释放试验评价MWCNTs的细胞毒性,通过酶联免疫吸附试验测定胞外血管细胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)含量并进一步使用人单核细胞系THP-1进行黏附力试验,评价不同种类MWCNTs的内皮细胞活化效应.进一步选择S-MWC-NT、L-MWCNT和L-MWCNT-COOH探讨内皮细胞活化的炎症机制,采用免疫蛋白印迹法检测MWCNTs作用后细胞炎性小体蛋白NLRP3的表达水平.结果:在较高浓度(125μg/cm2)下作用24 h,不同种类的MWCNTs均可显著抑制b.End3的细胞活性并影响细胞膜完整性.在无明显细胞毒性的浓度下(6.25 μg/cm2),不同种类的MWCNTs作用12 h均可显著诱导b.End3细胞内皮细胞活化,表现为VCAM-1释放水平增加,以及b.End3对THP-1的黏附水平增强.相同浓度下,L-MWCNT诱导细胞内皮细胞活化的效应显著强于S-MWCNT;相同长度下,L-MWCNT和L-MWCNT-COOH对细胞内皮细胞活化的效应差异无统计学意义.在6.25 μg/cm2浓度下,S-MWCNT、L-MWCNT、L-MWCNT-COOH可时间依赖性地上调b.End3细胞的NLRP3蛋白表达水平.与相同浓度的S-MWCNT相比,L-MWCNT可显著上调细胞NLRP3的蛋白表达水平;在相同长度下,L-MWCNT和L-MWCNT-COOH作用后细胞的NLRP3蛋白表达差异无统计学意义.结论:与化学修饰作用相比,MWCNTs长度增加更易诱导内皮细胞活化,其中间机制可能与NLRP3炎性小体的激活有关.MWCNTs的安全性评价应关注其理化特性对血管内皮生物效应的影响.

关键词：多壁碳纳米管、内皮细胞活化、长度、炎性小体

所属期刊栏目：53

分类号：R12(环境卫生、环境医学)

资助基金：国家自然科学基金21477004

在线出版日期：2021-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：439-446