细胞离子通道在纳米颗粒致心血管炎症中的作用

纳米颗粒作为污染物的组分原本存在于环境和工作场所中，随着新型纳米材料广泛应用而使人群大量接触，纳米材料显示出的一些特殊生物效应以及对人体健康的潜在影响也逐渐受到关注和重视。现有的流行病学调查和实验研究表明，环境颗粒物对呼吸和心血管系统疾病的影响，炎症是颗粒物所致生物效应的一个基本机制。在炎性反应中，细胞膜离子通道信号似乎是早期的变化环节。因此，拟通过体外细胞实验，运用膜片钳、钙成像及生物学技术研究纳米TiO2、纳米SiO2和单壁碳纳米管作用下，人主动脉血管内皮细胞和心肌细胞膜上的Ca2+、K+离子通道变化及其对细胞分泌活性物质的时间效应和剂量效应的影响。由此深入探讨离子通道在纳米颗粒致心血管炎症中的作用，以期有助于纳米颗粒所致心血管健康损害的防治。

目的 将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和标准石英三种颗粒物与人脐静脉内皮细胞在体外共培养，利用细胞免疫组化技术和全细胞膜片钳技术，分别测定这三种颗粒物致细胞的半数抑制浓度（LC50），炎症反应的时间和剂量效应及细胞膜上钾离子通道对炎症效应的影响。研究结果 ①. 三种颗粒物可导致脐静脉内皮细胞损伤，其LC50分别为：纳米二氧化硅：40.7µg/ml、纳米二氧化钛：156.9µg/ml和标准石英：98.1µg/ml；细胞培养液中乳酸脱氢酶（LDH）活力增加。②. 纳米颗粒可致脐静脉血管内皮细胞炎症反应，导致细胞因子（IL-6，IL-8，TNF-α等）释放量增加，且炎症反应存在时间和剂量效应。③. 应用钾离子通道广泛性和特异性的阻断剂，结合全细胞膜片钳技术从正反两方面证实：细胞膜上钾离子通道（尤其是外向延迟整流钾通道）在纳米二氧化硅颗粒致心血管细胞早期炎症中具有一定的作用。已发表7篇科研论文，其中1篇SCI论文（Toxicology Letters，2013, 223(1): 16-24.），IF=3.145（2012）。邀请了1名德国专家来中国讲学（Dirk Dahmann. Dust Measurements: Current Trends. 2013, 06.08, Wuhan, China.）。参加1次国际学术会议（The 2nd International Conference and Exhibition on Occupational Health & safety, may 21-22, 2013, Double Tree by Hilton Beijing, China.）。依托该项目共培养4名硕士研究生（其中3名毕业，1名在读）。通过3年的研究，完成了项目的研究内容，达到了预期研究目的。