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研究目的:建立纳米Si O2暴露人神经母细胞瘤细胞（SH-SY5Y）体外实验模型,研究纳米Si O2对神经细胞的毒性作用,明确纳米Si O2暴露可以引起细胞和线粒体发生氧化损伤及线粒体功能障碍。揭示电压依赖阴离子通道1（VDAC1）通道蛋白在纳米Si O2诱导的神经细胞线粒体氧化损伤和功能障碍的作用及机制,为进一步阐明纳米Si O2神经毒性的作用机制提供实验依据和理论基础。研究方法:SH-SY5Y细胞作为细胞模型,不同浓度0,3.125,6.25,12.5,25.0和50.0μg/m L的纳米Si O2溶液为受试物,暴露24 h。采用透射电镜表征纳米颗粒的粒径;Zeta电位分析仪检测粒子分散性和稳定性;MTT法检测细胞存活率;荧光显微镜观察细胞生长状况以及细胞内活性氧（ROS）水平;流式细胞术检测线粒体膜电位和细胞凋亡;生物化学法检测细胞及线粒体内超氧化物歧化酶（SOD）,谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和线粒体呼吸链酶I的活性;Western Blot法检测细胞及线粒体内氧化损伤和功能障碍相关蛋白的表达。研究结果:1.纳米Si O2对SH-SY5Y细胞存活率和形态学的影响MTT结果显示纳米Si O2暴露SH-SY5Y细胞24 h,随着暴露剂量的增加,细胞存活率下降,各染毒剂量组与对照组比较差异具有统计学意义（P＜0.05）;倒置显微镜观察细胞的生长状况及形态学结果显示,对照组细胞生长状态良好,细胞密度分布均匀,细胞呈长梭型。染毒组细胞随暴露剂量增加,细胞收缩变圆,细胞触角消失,细胞数量明显减少。2.纳米Si O2对SH-SY5Y细胞内氧化损伤的影响活细胞工作站观察细胞内ROS结果显示纳米Si O2暴露SH-SY5Y细胞3 h,随着暴露剂量的增加,各染毒组与对照组相比,细胞内ROS的含量逐渐增加,结果提示ROS的产生是在纳米Si O2作用的早期;生物化学方法检测染毒24 h细胞内SOD和GSH-Px,结果显示,随着染毒剂量的增加,SOD的活性下降,各剂量染毒组与对照组相比较差异显著（P＜0.05）,而细胞内的GSH-Px活性,随着染毒剂量的增加而先升高,在25.0μg/m L剂量组活性最高,达到50.0μg/m L酶活性受到抑制,除3.125μg/m L剂量组以外,各染毒组与对照组相比较,差异均具有统计学意义（P＜0.05）;Western Blot结果显示染毒24 h,随着染毒剂量的增加,SOD蛋白表达下降,25.0和50.0μg/m L剂量组明显低于对照组（P＜0.05）。谷胱甘肽过氧化物酶1（GPx1）蛋白表达上调,12.5,25.0和50.0μg/m L剂量组蛋白表达显著高于对照组（P＜0.05）。过氧化还原酶3（PRDX3）蛋白表达随着染毒剂量的增加,各剂量组蛋白表达与对照组相比较差异显著（P＜0.05）。3.纳米Si O2对SH-SY5Y细胞线粒体氧化损伤和功能障碍的影响流式细胞术检测纳米Si O2染毒3 h时,线粒体膜电位下降,12.5,25.0和50.0μg/m L剂量组与对照组相比较差异显著（P＜0.05）,提示线粒体膜电位损伤严重;生物化学方法检测线粒体超氧化物歧化酶（Mn-SOD）活性,染毒24 h时,除3.125μg/m L剂量组外,其余各剂量组的活性显著高于对照组（P＜0.05）。线粒体内GSH-Px活性,各染毒组与对照组相比差异显著升高（P＜0.05）。线粒体呼吸链酶I的活性,各染毒组明显低于对照组（P＜0.05）;Western Blot法检测线粒体蛋白结果显示,染毒24h,除3.125μg/m L剂量组外,各剂量组SOD蛋白表达显著高于对照组（P＜0.05）。PRDX3蛋白在各剂量组的表达水平显著高于对照组（P＜0.05）。细胞内COX I蛋白表达,各剂量组与对照组相比显著升高（P＜0.05）。而线粒体内COX I蛋白表达,6.25μg/m L剂量组和对照组相比表达降低（P＜0.05）,25.0和50.0μg/m L剂量组与对照组相比较显著升高（P＜0.05）。细胞内和线粒体内解偶联蛋白2（UCP2）蛋白随着染毒剂量的增加,表达上调,各剂量组与对照组相比差异显著（P＜0.05）。细胞内VDAC1蛋白表达,除3.125μg/m L组外,各剂量组明显高于对照组（P＜0.05）。而线粒体VDAC1蛋白表达在6.25、25.0和50.0μg/m L剂量组明显高于对照组,差异具有统计学意义（P＜0.05）。4.纳米Si O2对SH-SY5Y细胞凋亡的影响流式细胞术结果显示细胞染毒24h,细胞的凋亡率随暴露剂量增加而增加,各染毒组与对照组相比,差异有统计学意义（P＜0.05）,当纳米Si O2浓度达到50.0μg/m L时,细胞的凋亡率显著升高。早期细胞凋亡率随染毒剂量增加而增加,并且12.5,25.0和50.0μg/m L染毒组和对照组相比较,差异有统计学意义（P＜0.05）。5.VDAC1在纳米Si O2对SH-SY5Y细胞线粒体功能障碍中的作用MTT结果显示细胞染毒24 h,1.0 m M 24h,1.0 m M 4,4’-二异硫氰基二苯乙烯-2,2’-二磺酸盐（DIDS）组细胞存活率与对照组比较无差异,50.0μg/m L纳米Si O2剂量组与对照组比较,存活率明显下降（P＜0.05）。但是,用DIDS预处理1 h的50.0μg/m L Si O2染毒组的细胞存活率明显高于未用DIDS预处理组,且差异有统计学意义（P＜0.05）;荧光显微镜观察细胞内ROS结果显示,染毒3 h DIDS+Si O2组和Si O2染毒组相比较,细胞内ROS的生成明显减少;流式检测结果显示,染毒3 h DIDS+Si O2组线粒体膜电位变化和Si O2染毒组相比较差异有统计学意义（P＜0.05）,提示线粒体膜电位损伤有所恢复;Western Blot结果显示,染毒24h,DIDS+Si O2组和Si O2染毒组相比较,细胞内SOD蛋白表达水平上升（P＜0.05）,PRDX3、VDAC1、COX I蛋白表达水平下降（P＜0.05）,UCP2蛋白表达水平下降,但差异均无统计学意义。结果提示,抑制通道蛋白VDAC1后,可以恢复部分线粒体功能,对细胞有一定的保护作用。研究结论:1.纳米Si O2可降低SH-SY5Y细胞存活率,具有细胞毒性;2.纳米Si O2可导致SH-SY5Y细胞发生氧化损伤;3.纳米Si O2可使SH-SY5Y细胞线粒体发生氧化损伤和功能紊乱;4.通过抑制通道蛋白VDAC1表达可提高纳米Si O2作用后细胞和线粒体的抗氧化反应,一定程度上恢复线粒体的功能。