NF-κB和Nrf2-ARE信号通路调控CdTe量子点氧化损伤作用的分子机制研究

量子点是生物医学领域具有广阔应用前景的纳米材料之一，活性氧（ROS）的产生是量子点毒性作用的主要机制，并可能引发更加严重的生物效应。然而量子点产生活性氧，引起氧化应激/氧化损伤的分子机制尚未阐明。Nrf2-ARE和NF-κB信号通路是与氧化应激相关的重要通路，是近年来的研究热点。其中，Nrf2的转录激活与抗氧化作用密切相关，而ROS的持续升高会引起NF-κB的活化，从而诱导更加严重的毒性反应。那么量子点引起氧化应激反应是否与这两条通路的改变相关，需要我们进行深入探讨。因此，我们利用分子生物学、分子毒理学及流式细胞检测技术，从整体-细胞两个层次，观察量子点引起的氧化应激/氧化损伤效应及其Nrf2-ARE和NF-κB信号通路调控氧化损伤效应的机制，并使用Nrf2-ARE通路激动剂和NF-κB信号通路阻断剂进行调控，以验证量子点对细胞氧化损伤机制的科研假说，并为量子点的安全使用提供有价值的参考。

量子点（QDs）作为一种新型检测探针在生物医学领域进行示踪标记有良好的应用前景，然而其对细胞凋亡作用及Nrf2-ARE信号通路的研究还不够深入。本课题组以碲化镉（CdTe）QDs为研究对象，从整体动物和体外细胞培养不同水平上对QDs引起氧化损伤、氧化应激以及细胞凋亡效应进行研究；从分子水平上探讨QDs导致细胞凋亡作用的机制以及Nrf2-ARE信号通路保护作用。以不同剂量CdTe对小鼠正常肝细胞（AML 12）进行染毒，并通过细胞增殖实验、细胞形态学观察、细胞凋亡检测、DCFH-DA实验以及实时荧光定量PCR、蛋白免疫印迹等试验方法，对不同浓度的CdTe QDs的毒性进行定量检测，综合分析了抗氧化应激信号通路之一—Nrf2-ARE信号通路在CdTe诱导AML 12细胞凋亡机制中所起的作用，并通过Nrf2-ARE信号通路激活剂特丁基对苯二酚（tBHQ）进行验证，结果表明：小鼠血清生化检测发现白蛋白（ALB）、乳酸脱氢酶（LDH）等与肝组织有关的指标发生改变，与对照组相比差别有显著意义（P＜0.05），脏器氧化损伤检测发现，低剂量染毒时，肝组织中抗氧化酶类SOD、CAT含量升高，与对照组比较差别有显著意义（P＜0.05）；CdTe QDs对AML 12细胞氧化应激与细胞凋亡效应研究表明：CdTe QDs染毒24 h后可引起AML 12细胞ROS含量增加，产生氧化应激，抗氧化剂tBHQ能够降低细胞内ROS的量，使AML 12细胞凋亡率明显增加，而抗氧化剂tBHQ能够减少细胞凋亡的产生。检测Bax、Bcl-2、Fas、P53以及Nrf2、HO-1表达水平，发现CdTe QDs激活促凋亡基因Fas表达，同时抑制抗凋亡基因Bcl-2表达，使细胞产生凋亡效应；并且CdTe QDs能够激活Nrf2-ARE信号通路相关蛋白（Nrf2、HO-1）抵抗QDs造成的细胞损伤。.综上所述，CdTe QDs可诱导机体/细胞产生大量活性氧，导致细胞增殖活性降低以及细胞凋亡率上升；激活Nrf2-ARE信号通路，上调抗氧化相关蛋白表达，增强细胞抗氧化能力，保护氧化应激诱导所产生的损伤。tBHQ可减少ROS的产生，降低细胞凋亡，提示氧化应激信号通路可能参与了CdTe QDs诱导的细胞凋亡。这个发现对降低CdTe QDs的毒性以及在生物体内更好地应用可提供极有价值的参考。