水溶性CdTe量子點(diǎn)對(duì)家蠶循環(huán)血細(xì)胞及造血功能的影響.pdf

1、量子點(diǎn)(Quantum dots, QDs)由于其優(yōu)異的光學(xué)性能在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。然而,近年來(lái)QDs在生物體內(nèi)的安全性引起了人們的廣泛關(guān)注:QDs能夠釋放重金屬離子和產(chǎn)生活性氧殺死培養(yǎng)的細(xì)胞,但在動(dòng)物體內(nèi)的綜合行為和毒性調(diào)查只有極少報(bào)道,并且與其在細(xì)胞培養(yǎng)層面的認(rèn)識(shí)相矛盾。本實(shí)驗(yàn)利用生物學(xué)檢測(cè)、顯微觀察、細(xì)胞凋亡檢測(cè)和體外造血器官培養(yǎng)等方法,以無(wú)脊椎動(dòng)物家蠶為模型研究了兩種不同粒徑的水溶性碲化鎘量子點(diǎn)(CdTe QDs

2、)對(duì)循環(huán)血細(xì)胞和造血功能的影響,并探討了QDs暴露造成血細(xì)胞凋亡和造血功能損傷的機(jī)制。主要研究結(jié)果如下：
　?、潘苄訡dTe QDs抑制家蠶幼蟲生長(zhǎng),導(dǎo)致死亡。家蠶5齡餉食48h的幼蟲背脈注射CdTe QDs后60 h, QDs530的LC50為8.0μmol/L,QDs720的LC50為34.5μmol/L。選擇高劑量0.32 nM(32μmol/L,10μL)和低劑量0.08 nM(8μmol/L,10μL)的QDs530/

3、QDs720背脈注射于家蠶幼蟲,結(jié)果顯示QDs530與QDs720都會(huì)導(dǎo)致家蠶幼蟲生長(zhǎng)速度變慢和死亡率增加,但顆粒較小的QDs530毒性更大。
　?、扑苄訡dTeQDs進(jìn)入家蠶循環(huán)血細(xì)胞并誘導(dǎo)凋亡。進(jìn)一步以循環(huán)血淋巴中的血球?yàn)閷?duì)象,調(diào)查兩種粒徑的CdTe QDs侵入不同類型血細(xì)胞的過(guò)程和所造成的細(xì)胞損傷,以評(píng)估QDs對(duì)家蠶個(gè)體的潛在毒性。結(jié)果顯示,粒徑較小的QDs530處理組以單個(gè)血細(xì)胞(主要是顆粒細(xì)胞)吞噬QDs為主, QDs

4、530積累于血細(xì)胞中或有可能在細(xì)胞內(nèi)降解,引發(fā)細(xì)胞出現(xiàn)明顯的畸形和凋亡/壞死,產(chǎn)生大量的細(xì)胞碎片;而較大顆粒的QDs720處理組中QDs被多個(gè)血細(xì)胞包圍,然后被逐漸吞噬,最終聚集在一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞內(nèi),發(fā)生血凝現(xiàn)象。此外,與對(duì)照組相比,QDs處理組的循環(huán)血細(xì)胞數(shù)出現(xiàn)了顯著變化。通過(guò)細(xì)胞凋亡染色劑選擇,進(jìn)一步以PI染色法檢測(cè)細(xì)胞凋亡與QDs侵入的關(guān)系, DAPI染色法染色細(xì)胞核監(jiān)測(cè)家蠶血細(xì)胞核分裂和損傷等動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果顯示,被PI染色的死亡細(xì)

5、胞數(shù)量隨QDs暴露時(shí)間延長(zhǎng)或濃度升高而顯著增加,呈現(xiàn)時(shí)間劑量效應(yīng);被DAPI染色的細(xì)胞核分裂和損傷等現(xiàn)象表明QDs在破壞包括原白血球在內(nèi)的血細(xì)胞的同時(shí)也能夠刺激原白血球的分裂。
　?、撬苄訡dTe QDs抑制家蠶的造血功能。進(jìn)一步分析QDs對(duì)造血功能的影響,利用單個(gè)造血器官懸滴培養(yǎng)技術(shù),調(diào)查QDs暴露后造血器官的生長(zhǎng)與血球分泌功能。結(jié)果顯示,體腔暴露QDs會(huì)造成造血器官生長(zhǎng)變慢,并伴隨出現(xiàn)造血器官萎縮甚至壞死,且具有濃度效應(yīng)。造

6、血器官脫離體內(nèi)QDs暴露環(huán)境的時(shí)間越遲,不良影響有增大趨勢(shì)。脫離體內(nèi)QDs暴露環(huán)境后的造血器官,在體外培養(yǎng)過(guò)程中具有明顯的造血功能修復(fù)的過(guò)程。QDs720處理組比QDs530處理組的恢復(fù)能力強(qiáng),恢復(fù)時(shí)間短。
　　⑷水溶性CdTe QDs暴露后造血功能受損和修復(fù)機(jī)制的初步探討。檢測(cè)造血器官的活性氧水平和程序性細(xì)胞死亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平變化,初步探討造血功能受損和自我修復(fù)產(chǎn)生的原因。ROS檢測(cè)結(jié)果顯示在造血器官的造血功能受到嚴(yán)重影響之

7、前,組織中已經(jīng)觀察到QDs暴露導(dǎo)致的大量ROS產(chǎn)生,在體內(nèi)造血器官的生長(zhǎng)和造血功能恢復(fù)過(guò)程中,組織中的ROS水平趨于正常。表明QDs暴露導(dǎo)致的ROS產(chǎn)生,可能與造血器官的生長(zhǎng)和造血功能下降有關(guān)。超氧陰離子水平變化不大,暗示QDs作用于生物體組織可能存在ROS以外的影響途徑;凋亡相關(guān)基因Dronc的轉(zhuǎn)錄水平呈現(xiàn)波動(dòng)性,自噬相關(guān)基因Atg6和Atg8的轉(zhuǎn)錄水平上升,表明QDs會(huì)誘導(dǎo)造血器官組織內(nèi)細(xì)胞凋亡和自噬的產(chǎn)生,暗示QDs的作用機(jī)制與細(xì)