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石墨烯量子点通过诱导ROS促进细胞衰老

肖倍倍  田欣  李明  谷蒙蒙  周平坤  尚增甫  
【摘要】:【目的】石墨烯量子点(GQD)是一种小于100nm的新型碳纳米材料,GQD独特的物理/化学性质使其在包括生物/医学在内的多个领域受到广泛关注。但是,关于GQD诱发的生物学反应和其毒理学研究尚刚刚起步,很大程度上限制了GQD在生物医学领域的应用。本工作研究羟基化修饰石墨烯量子点(GQD-OH)的细胞毒作用。【材料和方法】本研究选用纳米毒理学中常用的A549及H1299细胞为模型,采用不同浓度的羟基化石墨烯量子点处理细胞,用CCK8分析细胞生长情况。两株细胞暴露于50μg/mLGQD-OH不同时间,利用DCFH-DA荧光探针结合流式检测细胞内活性氧水平。50μg/mL GQD-OH处理细胞不同时间后收集细胞,进行细胞周期分析,检测细胞周期阻滞情况;同样处理条件下,分析细胞凋亡和衰老水平。Western blot结合免疫荧光染色检测衰老相关蛋白表达水平。【结果】GQD-OH对于A549和H1299细胞均具有一定的细胞毒性,50μg/mL的GQD-OH可抑制细胞生长。细胞周期分析发现50μg/mL GQD-OH诱发A549和H1299细胞G1期阻滞。有趣的是,GQD-OH不诱发细胞凋亡,但是导致大量衰老细胞出现;A549细胞中p53蛋白表达水平没有明显变化,但是其调控细胞衰老的重要靶分子p21表达显着升高,推测p53蛋白转录激活能力增加;在p53缺失的H1299细胞中,另外一种不依赖于p53的细胞衰老调控蛋白p16表达水平显着升高。细胞衰老现象与ROS水平密切相关,50μg/nL GQD-OH显着诱发细胞内活性氧水平升高,活性氧清除剂NAC可清除GQD-OH诱发的ROS,并显着缓解GQD-OH对细胞生长的抑制作用。【结论】羟基修饰的GQD可通过促进细胞内活性氧水平升高,通过p21和p16两条通路阻滞细胞周期进程、诱发细胞衰老,清除活性氧可缓解GQD-OH的细胞毒作用。

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