多壁碳纳米管对单核巨噬细胞的作用及基因组学的研究内科学专业论文.docxVIP

复旦大学博士学位论文中文摘要 复旦大学博士学位论文 中文摘要 碳纳米管(Carbon nanotubes，CNTs)是一类重要的纳米材料，近年来碳纳米 管的生物学效应引起了人们的极大兴趣，碳纳米管的应用非常广泛，从生物机械 到生物医学，以生物学应用为目的的探索研究正在迅速增多。CNTs的巨大应用 潜力使它的合成和制备规模不断地扩大，碳纳米管材料的安全性研究和评估不断 地得到关注，故对于评估CNTs，特别是多壁碳纳米管(multi．walled carbon nanotubes，MWCNTs)对于人或其他生物可能存在的危害是非常重要的。本研 究选用牛磺酸修饰的多壁碳纳米管(taurine functionalized multi．walled carbon nanotubes，tau．MWCNTs)，并以原始的多壁碳纳米管(pristine multi．walled carbon nanotubes，p-MWCNTs)为对照，选用小鼠的单核巨噬细胞RAW264．7细胞为模 型，观察他们与单核巨噬细胞作用后细胞的功能变化，以及基因组学的变化。 第一部分 目的：研究P．MWCNTs与tau．MWCNTs在体外对RAW264．7细胞的毒 性作用及机制。方法：本实验研究P．MWCNTs与tau．MWCNTs作用于小鼠的 单核巨噬细胞RAW264．7细胞后，观察RAW264．7细胞的功能变化，主要研究细 胞活力，LDH释放率，细胞形态观察，GSH／GSSG值，TNF．仅和IL．8，细胞周期， 细胞凋亡与细胞内钙离子的测定。结果：P．MWCNTs可以抑制RAW264．7细胞 增殖，增加细胞的LDH释放率，诱导细胞发生凋亡与氧化应激，增加细胞内的 TNF．0【与IL．8释放，引起细胞周期的G0／G1期阻滞，增加细胞中的钙离子浓度， 而即使高浓度的tau．MWCNTs对RAW264．7细胞也没有毒性作用，另外， RAW264．7细胞不能吞噬P—MWCNTs，暴露于P．MWCNTs的RAW264．7细胞发 生明显的形态学变化；而tau．MWCNTs很容易进入RAW264．7细胞内，但暴露于 tau—MWCNTs的RAW264．7细胞没有明显的形态学变化。结论：我们的研究提 示tau．MWCNTs不影响细胞活力，它可以在生物与医学方面得到广泛的应用， 它可能可以作为药物载体用于治疗肿瘤，脑血管意外，房颤等疾病，具有广泛的 临床应用前景。 第二部分 基因芯片技术融合了分子生物学、材料科学、微电子学、物理学、化学、信 息科学和计算机科学等多个学科的高新技术，它在DNA序列测定、基因表达分 复旦大学博士学位论文析、基因组研究、基因诊断、药物研究与开发等领域得到了广泛的应用。目的： 复旦大学博士学位论文 析、基因组研究、基因诊断、药物研究与开发等领域得到了广泛的应用。目的： 本部分实验选用Affmetrix公司的Affymetrix Mouse 430 2．0 Array基因组芯片， 研究P．MWCNTs与tau．MWCNTs对RAW264．7细胞的作用机制。方法：本研 究通过对差异表达基因的生物学功能予以分类，从分子水平上初步研究和探讨 p-MWCNTs与tau．MWCNTs对RAW264．7细胞的作用机制，并以实时荧光定量 聚合酶链反应来验证实验结果。结果：基因芯片的检测结果显示，p-MWCNTs 处理RAW264．7细胞24h后，与对照组相比，RAW264．7细胞表达显著改变的基 因共5738个，其中1905个基因表达上调，3833个基因表达下调；而经 tau．MWCNTs处理RAW264．7细胞24h后，与对照组相比，RAW264．7细胞表 达显著改变的基因共2567个，其中959个基因表达上调，1608个基因表达下调。 根据Gene Ontology分类数据库中基因生物学过程的描述对差异表达基因进行 功能分类，这些基因的功能涉及细胞周期、细胞凋亡、应激反应与炎症反应、细 胞骨架、细胞内转运、一氧化氮代谢、DNA修复、DNA结合转录、能量代谢、 离子通道和运输蛋白、细胞信号传递、及细胞受体等。结论：P．MWCNTs抑制 RAW264．7细胞的生长是通过调控一些细胞周期，细胞凋亡，应激及炎症反应相 关基因而起作用，这种调控作用的机制相当复杂。而tau．MWCNTs处理 RAW264．7细胞后发生变化的基因数量明显减少。我们对部分细胞周期、细胞凋 亡、细胞应激与炎症反应相关基因进行了分析并用实时荧光定量PCR进行了验 证，证实了基因芯片结果的可靠性。 关键词：多壁碳纳米管；RAW264．7细胞；细胞活力；凋亡；细胞内钙离子浓度； 基因芯片 复旦大学博士学位论文ABSTRACT 复旦大学博士学位论文 ABSTRACT Carbon nanotubes(C