水溶性CdTe量子點對家蠶循環(huán)血細胞及造血功能的影響.pdf

1、量子點(Quantum dots, QDs)由于其優(yōu)異的光學性能在生物和醫(yī)學領域具有誘人的應用前景。然而,近年來QDs在生物體內(nèi)的安全性引起了人們的廣泛關注:QDs能夠釋放重金屬離子和產(chǎn)生活性氧殺死培養(yǎng)的細胞,但在動物體內(nèi)的綜合行為和毒性調(diào)查只有極少報道,并且與其在細胞培養(yǎng)層面的認識相矛盾。本實驗利用生物學檢測、顯微觀察、細胞凋亡檢測和體外造血器官培養(yǎng)等方法,以無脊椎動物家蠶為模型研究了兩種不同粒徑的水溶性碲化鎘量子點(CdTe QDs

2、)對循環(huán)血細胞和造血功能的影響,并探討了QDs暴露造成血細胞凋亡和造血功能損傷的機制。主要研究結(jié)果如下：
　?、潘苄訡dTe QDs抑制家蠶幼蟲生長,導致死亡。家蠶5齡餉食48h的幼蟲背脈注射CdTe QDs后60 h, QDs530的LC50為8.0μmol/L,QDs720的LC50為34.5μmol/L。選擇高劑量0.32 nM(32μmol/L,10μL)和低劑量0.08 nM(8μmol/L,10μL)的QDs530/

3、QDs720背脈注射于家蠶幼蟲,結(jié)果顯示QDs530與QDs720都會導致家蠶幼蟲生長速度變慢和死亡率增加,但顆粒較小的QDs530毒性更大。
　　⑵水溶性CdTeQDs進入家蠶循環(huán)血細胞并誘導凋亡。進一步以循環(huán)血淋巴中的血球為對象,調(diào)查兩種粒徑的CdTe QDs侵入不同類型血細胞的過程和所造成的細胞損傷,以評估QDs對家蠶個體的潛在毒性。結(jié)果顯示,粒徑較小的QDs530處理組以單個血細胞(主要是顆粒細胞)吞噬QDs為主, QDs

4、530積累于血細胞中或有可能在細胞內(nèi)降解,引發(fā)細胞出現(xiàn)明顯的畸形和凋亡/壞死,產(chǎn)生大量的細胞碎片;而較大顆粒的QDs720處理組中QDs被多個血細胞包圍,然后被逐漸吞噬,最終聚集在一個或多個細胞內(nèi),發(fā)生血凝現(xiàn)象。此外,與對照組相比,QDs處理組的循環(huán)血細胞數(shù)出現(xiàn)了顯著變化。通過細胞凋亡染色劑選擇,進一步以PI染色法檢測細胞凋亡與QDs侵入的關系, DAPI染色法染色細胞核監(jiān)測家蠶血細胞核分裂和損傷等動態(tài)變化。結(jié)果顯示,被PI染色的死亡細

5、胞數(shù)量隨QDs暴露時間延長或濃度升高而顯著增加,呈現(xiàn)時間劑量效應;被DAPI染色的細胞核分裂和損傷等現(xiàn)象表明QDs在破壞包括原白血球在內(nèi)的血細胞的同時也能夠刺激原白血球的分裂。
　　⑶水溶性CdTe QDs抑制家蠶的造血功能。進一步分析QDs對造血功能的影響,利用單個造血器官懸滴培養(yǎng)技術(shù),調(diào)查QDs暴露后造血器官的生長與血球分泌功能。結(jié)果顯示,體腔暴露QDs會造成造血器官生長變慢,并伴隨出現(xiàn)造血器官萎縮甚至壞死,且具有濃度效應。造

6、血器官脫離體內(nèi)QDs暴露環(huán)境的時間越遲,不良影響有增大趨勢。脫離體內(nèi)QDs暴露環(huán)境后的造血器官,在體外培養(yǎng)過程中具有明顯的造血功能修復的過程。QDs720處理組比QDs530處理組的恢復能力強,恢復時間短。
　?、人苄訡dTe QDs暴露后造血功能受損和修復機制的初步探討。檢測造血器官的活性氧水平和程序性細胞死亡相關基因的轉(zhuǎn)錄水平變化,初步探討造血功能受損和自我修復產(chǎn)生的原因。ROS檢測結(jié)果顯示在造血器官的造血功能受到嚴重影響之

7、前,組織中已經(jīng)觀察到QDs暴露導致的大量ROS產(chǎn)生,在體內(nèi)造血器官的生長和造血功能恢復過程中,組織中的ROS水平趨于正常。表明QDs暴露導致的ROS產(chǎn)生,可能與造血器官的生長和造血功能下降有關。超氧陰離子水平變化不大,暗示QDs作用于生物體組織可能存在ROS以外的影響途徑;凋亡相關基因Dronc的轉(zhuǎn)錄水平呈現(xiàn)波動性,自噬相關基因Atg6和Atg8的轉(zhuǎn)錄水平上升,表明QDs會誘導造血器官組織內(nèi)細胞凋亡和自噬的產(chǎn)生,暗示QDs的作用機制與細