富勒烯衍生物对A549细胞氧化应激损伤的保护作用及机制

摘要

纳米科技的高速发展使得纳米材料被越来越多的应用在各个领域。富勒烯因其独特的分子结构,优异的理化性质而受到人们广泛的关注。作为富勒烯重要成员的C60和C70,由于特殊的性质及易于制备、易于修饰等优点有望在生物医学领域得到广泛应用。目前对于C60及其衍生物的生物效应已有较多研究,但有关C70富勒烯还缺乏深入系统的研究。
　　 本文结合细胞生物学研究新进展,以人肺腺癌细胞株A549作为模型细胞,着重探讨了C70富勒烯衍生物对A549细胞氧化应激损伤的保护作用及机制,并与目前研究较多的C60衍生物作比较。主要研究内容和取得的结果如下:
　　 1.设计合成了三种富勒烯衍生物:C70丙二酸衍生物,羟基化修饰的C70和羟基化修饰的C60。通过FI-TR、XPS、MS、SEM、TEM、AFM和Zeta potential等分析方法对制备得到的三种富勒烯衍生物进行了结构表征。表征结果表明,三种富勒烯衍生物的分子式为:C70(C(COOH)2)4,C70(OH)34和C60(OH)24,粒径大约为:70 nm、35 nm、110 nm,且粒径分布均匀,具有良好的分散性和稳定性。
　　 2.在H2O2诱导A549细胞氧化应激损伤模型基础上,以CCK-8比色分析法,Hoechst33342荧光染色法分析了细胞活性变化情况;以活性氧捕获剂DCFH-DA为标记探针,利用流式细胞仪检测A549细胞内ROS产生情况;以Fluo-3 AM探针检测细胞内Ca2+的变化情况,以及通过Annexin V/PI为标记探针检测细胞凋亡情况,来观察富勒烯衍生物对H2O2诱导A549细胞氧化应激损伤的保护作用。结果显示,三种富勒烯衍生物具有良好的细胞相容性,且可以抑制H2O2处理导致的细胞活性降低、细胞核固缩变小、ROS升高、Ca2+浓度升高以及细胞凋亡。
　　 3.探讨了富勒烯衍生物对A549细胞氧化应激抑制作用的机制。对A549细胞内脂质过氧化产物(MDA)和三种抗氧化酶(SOD、GSH-Px和CAT)进行检测,运用化学显色法对A549细胞的caspase-3活性变化进行分析,运用流式细胞术分析了三种富勒烯衍生物对A549细胞线粒体膜电位的影响,同时在体外研究了三种富勒烯衍生物对DPPH自由基的清除作用。结果显示:三种富勒烯衍生物可以抑制H2O2处理所导致的脂质过氧化产物含量升高和抗氧化酶活性降低,可以抑制H2O2处理所导致线粒体去极化以及caspase-3活性升高,三种富勒烯衍生物都表现出对自由基的清除作用,效率大小为:C70(OH)34>C60(OH)24>C70(C(COOH)2)4。