纳米二氧化硅颗粒对血管内皮细胞的毒性及其凋亡诱导作用

摘要

目的:研究纳米二氧化硅(SiO2)颗粒的血管内皮细胞毒性和可能的作用机制,为探讨纳米SiO2颗粒毒性效应及安全性评价提供参考依据.方法:将体外培养的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)随机分为对照组和不同浓度纳米SiO2颗粒暴露组,暴露浓度分别为12.5、25.0、50.0及100.0 mg· L-1.采用透射电镜(TEM)观察纳米SiO2颗粒粒径、形貌及分散性.细胞处理24 h后,电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定细胞中硅水平;MTT法测定细胞活力;乳酸脱氢酶(LDH)释放法检测细胞膜的完整性;DCFHDA荧光探针标记激光共聚焦显微镜观察细胞中活性氧(ROS)水平;DAPI染色荧光显微镜下观察细胞核形态;Annexin Ⅴ/PI双染标记流式细胞术(FCM)检测细胞凋亡率;罗丹明123线粒体试剂盒检测细胞线粒体膜电位.结果:TEM观察,纳米SiO2颗粒分布均匀,大小一致,颗粒呈球形,分散性好,未发生聚集.用Image J软件计算得到颗粒平均粒径为(57.66±7.30) nm.与对照组比较,纳米SiO2颗粒作用于HUVECs后,细胞活力下降(P＜0.05),细胞中硅水平和培养液中LDH活性增加(P＜0.05),细胞中ROS水平升高,线粒体膜电位下降,甚至发生细胞凋亡.上述细胞效应均表现为随颗粒作用浓度的增加而逐渐明显,呈现一定的剂量依赖关系.结论:纳米SiO2颗粒具有血管内皮细胞毒性,可诱导ROS生成和氧化应激,从而破坏细胞膜、损伤线粒体,最终引发细胞凋亡.