Nrf2通路在碳纳米管致细胞氧化应激效应中的作用及机制

纳米物质由于小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等赋予其优异理化性能的同时，也使其显示出特殊纳米生物学与毒理学效应。本研究以野生型与Nrf2基因缺陷巨噬细胞为模型，分析特定基因Nrf2调控的抗氧化通路对碳纳米管（CNTs）诱导的巨噬细胞毒性、活性氧产物（ROS）、线粒体膜电位（△Ψm）等基本氧化应激生物效应的影响；重点研究Nrf2通路对CNTs诱导巨噬细胞产生炎症细胞因子的释放及基因转录的影响，并探明Nrf2通路对ROS/NF-kappaB途径调节的信号机制；探讨激活Nrf2通路对CNTs负性氧化应激效应的保护作用。本项目以细胞对CNTs的分子响应机制为视角，揭示调节CNTs诱导细胞氧化应激效应的可能机制，为更好地控制与消除CNTs毒性效应提供新的思路，也为指导CNTs在生物医学领域的合理应用提供科学理论依据。

纳米物质具有优异的理化学性能的同时也使其显示出特殊纳米生物学与毒理学效应。本研究通过多种体外细胞模型体系研究了多壁/单壁碳纳米管的细胞生物学效应及其分子机制，并明确了Nrf2通路在碳纳米管诱导的细胞毒性中的作用。我们研究发现，（1）羧基化单壁碳纳米管诱导单核细胞毒性、细胞凋亡及周期阻滞；羧基化单壁碳纳米管诱还能诱导炎症因子IL-6及IL-8的表达、氧化应激及核转录因子NF-kB活化等；阐明了氧化应激及NF-kB活化在羧基化单壁碳纳米管诱导单核细胞炎症反应中的作用及机制。（2）多壁碳纳米管诱导巨噬细胞的毒性反应，阐明了NADPH氧化酶活化在多壁碳纳米管巨噬细胞的氧化应激及毒性反应中的作用。（3）多壁碳纳米管诱导肺上皮细胞A549细胞内ROS过量产生和NF-kB 活化，同时伴有p65蛋白核移位和IkBa蛋白胞浆降解；抗氧化剂（NAC）抑制多壁碳纳米管诱导的A549细胞内ROS产生及NF-kB活化。结果表明多壁碳纳米管激活NF-kB活性存在氧化应激依赖机制。（4）以巨噬细胞衍化的破骨细胞为模型，研究了多壁碳纳米管诱导的细胞毒性及凋亡的机制，阐明了线粒体途径在其诱导破骨细胞凋亡中的作用及其机制。（5）通过野生型和Nrf2基因缺陷型细胞模型，初步证实了Nrf2抗氧化应激调控通路在保护碳纳米管诱导细胞毒性中的作用。在该基金资助下，共发表SCI论文7篇，EI论文1篇；参加国际学术2次，国内学术交流1次。