【摘 要】
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背景:近年来,随着量子点在生物医学等领域的应用不断增多,研究学者越来越关注量子点对环境和人类可能带来的不良影响。已有研究表明,量子点会穿过血脑屏障进入中枢神经系统,但其对神经元细胞的毒性效应及其机制尚不明确。本课题以PEG修饰的CuInS2/ZnS量子点为研究对象,旨在研究其对类神经元PC12细胞的毒性效应并阐明其作用机制。方法:本实验首先通过透射电子显微镜、动态光散射粒径仪、紫外可见光吸收光谱以
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背景:近年来,随着量子点在生物医学等领域的应用不断增多,研究学者越来越关注量子点对环境和人类可能带来的不良影响。已有研究表明,量子点会穿过血脑屏障进入中枢神经系统,但其对神经元细胞的毒性效应及其机制尚不明确。本课题以PEG修饰的CuInS2/ZnS量子点为研究对象,旨在研究其对类神经元PC12细胞的毒性效应并阐明其作用机制。方法:本实验首先通过透射电子显微镜、动态光散射粒径仪、紫外可见光吸收光谱以及荧光光谱对CuInS2/ZnS-PEG量子点进行了表征。然后采用荧光显微镜和流式细胞术的方法观察PC12细胞摄取量子点的情况;采用MTT方法检测量子点对PC12细胞活率的影响;采用光学显微镜和免疫荧光分析观察量子点对NGF诱导突触生长的影响;采用全转录组测序技术结合GO数据库和KEGG通路信息学分析,观察量子点对基因表达谱和NGF相关受体和通路的影响,并采用实时荧光定量PCR进行验证;最后,在蛋白水平上,采用蛋白抗体芯片分析对量子点对NGF下游的MAPK/ERK信号通路的影响,并采用蛋白质免疫印迹进行验证。结果:CuInS2/ZnS-PEG量子点可被PC12细胞摄取,在25μg/mL时,摄取率达95%以上。量子点浓度低于100μg/mL时不会对细胞活力产生明显的影响,在高于100μg/mL时,量子点显著抑制细胞活力,48 h的IC50值为256.2μg/mL。CuInS2/ZnS-PEG量子点显著抑制PC12细胞经NGF刺激下突触的长度和数量,明显降低其分化率。转录组测序和实时定量PCR结果显示CuInS2/ZnS-PEG量子点显著下调NGF下游MAPK基因通路,降低NGF低亲和力受体p75NTR的转录水平。蛋白抗体芯片和免疫印迹分析发现p75NTR蛋白水平明显降低,ERK1/2和AKT磷酸化水平降低。结论:CuInS2/ZnS-PEG量子点跨膜进入PC12神经细胞,降低膜上NGF低亲和力受体p75NTR的表达,负向调控下游MAPK信号通路,通过NGF/p75NTR/MAPK途径影响外源性NGF刺激信号转导,从而影响神经元的突触生长与分化。该实验的开展对于正确理解量子点存在的潜在毒性、优化量子点的合理设计和安全应用具有重要意义。
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