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Nrf2/ARE信号通路在纳米二氧化硅毒性中的作用研究

刘建军  胡韬  周丽  吴德生  刘威  黄海燕  
【摘要】:【目的】初步探索Nrf2/ARE信号通路在纳米二氧化硅(nm-SiO_2)毒性中的作用。【方法】采用15μg/mL经表征的nm-SiO_2(10-20nm)与μm-SiO_2(1-5μm)染毒人肺癌A549细胞24h,检测细胞凋亡、细胞周期、细胞膜电位、超氧化物歧化酶(SOD)活性、活性氧(ROS)含量及Nrf2/ARE信号通路相关蛋白的表达。构建A549-shNrf2细胞模型并作为实验组,A549与A549-shRNA细胞作为空白对照组和阴性对照组,采用15μg/mL nm-SiO_2(10-20nm)染毒24h,检测细胞活力、SOD活性、ROS含量、总抗氧化能力(T-AOC)及Nrf2/ARE信号通路相关蛋白的表达。以Nrf2-/-ICR小鼠为实验组,ICR野生型小鼠为对照组,采用10mg/kg nm-SiO_2(10-20nm)暴露14天。观察小鼠肺部nm-SiO_2的亚细胞定位及病理改变,同时检测肺组织内ROS含量、T-AOC、8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)含量及Nrf2/ARE信号通路相关蛋白的表达。【结果】nm-SiO_2染毒后,A549细胞凋亡率增加但无细胞周期阻滞效应,细胞膜电位下降,细胞内SOD、ROS活性上升,Nrf2/ARE信号通路被激活;而μm-SiO_2染毒后细胞无明显变化。构建A549-shNrf2细胞模型后,与对照组比较,A549-shNrf2细胞活力下降,SOD活性下降,ROS含量上升,T-AOC下降。Nrf2/ARE信号通路激活受阻导致人血红素氧合酶1(HO-1)蛋白表达下降,而磷酸化的细胞外信号调节激酶(PERK)蛋白表达上调。10mg/kg nm-SiO_2暴露14天后,实验组小鼠肺组织细胞内发现nm-SiO_2沉积,各肺叶存在不同程度损伤。肺组织内ROS、8-OHdG含量上升,T-AOC下降。Nrf2/ARE信号通路激活受阻导致Nrf2、HO-1蛋白表达被抑制,而PERK蛋白表达反馈性上调。【结论】nm-SiO_2(10-20nm)的毒性大于μm-SiO_2(1-5μm),能诱导机体产生氧化损伤。Nrf2/ARE信号通路的激活可以抵抗nm-SiO_2诱导的氧化损伤。Nrf2/ARE信号通路相关蛋白的表达可作为nm-SiO_2人群暴露风险评估的潜在生物标志。

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