纳米银对巨噬细胞毒性的机理研究

Nano silver is one of the most frequently used nanomaterials in both the industry and people's daily life. Whereas, the possible influence on human health induced by nano silver are not well known yet and systemic studies are needed. In a previous study, using mice model, we demonstrated that nano silver tended to accumulate in immune cells such as monocytes and macrophages, which suggested that the potential adverse effects of nano silver on monocytes/macrophages. Based on this, this study is committed to investigating the biological effects of nano silver on monocytes/macrophages and the related mechanisms. We plan to (1) develop suitable in vitro and in vivo models to determine the characteristics of biodistribution of nano silver in different models; (2) evaluate the ability of macrophages to accumulate and clear nano silver; (3) identify the biological characteristics of toxicity to monocytes/macrophages induced by nano silver (4) reveal the mechanisms underling the influence on morphology and functions of monocytes/macrophages.

纳米银是目前应用最广泛的纳米材料之一。现有研究表明纳米银暴露对多个组织器官具有潜在的影响。然而，对纳米银的毒性特征和健康效应仍缺乏深入了解，本研究组前期的工作表明，经腹腔注射暴露的纳米银富集于小鼠体内肝脏和脾脏等富含巨噬细胞的脏器中。体外结果证明，纳米银可引起巨噬细胞骨架的坍塌与吞噬功能的抑制。因此，本项目将在前期的工作基础上深入揭示纳米银对巨噬细胞的生物效应与分子作用机理。我们将（1）建立多种纳米银的体外细胞和体内动物暴露模型，明确各种暴露途径下纳米银的生物学效应差异；（2）评价单核/巨噬细胞对纳米银的清除能力，明确此类细胞在纳米银暴露背景下充当的角色；（3）确认纳米银引起单核/巨噬细胞毒性的特异性生物终点及伴随的毒理学特征；（4）在分子和细胞水平上阐明纳米银损伤单核/巨噬细胞形态、活力和功能的分子作用机制 。本项目将为全面评估纳米银的健康风险和生物安全性提供科学依据。

在本项目的三年工作中，共开展了以下几方面的研究工作，发表了4篇SCI论文：..1. 建立以J774A.1细胞为主的巨噬细胞暴露模型，通过低剂量和超低剂量纳米银的暴露和筛选，评价纳米银对巨噬细胞活力和细胞膜稳定性等毒性，通过流式细胞术和蛋白印迹等技术揭示纳米材料诱导巨噬细胞毒性的分子机制。细胞内纳米银的积累可导致银离子的释放，因此纳米银的巨噬细胞毒性是由于纳米银颗粒及其释放银离子共同作用的结果。.2. 在低剂量纳米银暴露下，研究了巨噬细胞所释放的炎症因子特点。实验结果表明，在10 ng/mL的低剂量暴露下，纳米银可刺激巨噬细胞分泌IL-6等细胞因子。然而随着剂量的增加，炎性因子的分泌呈现下降趋势，并与对照组持平，呈现了非典型的计量效应关系。.3. 经静脉暴露的纳米银并未引起显著的炎性反应，未造成外周血白细胞的显著升高。作为对照材料，我们发现氧化石墨烯和量子点均可造成巨噬细胞骨架的损伤，抑制巨噬细胞的吞噬功能，进一步对哺乳动物造血系统造成影响。而作为研究的目标材料，纳米银不会对此类巨噬细胞功能造成影响。.4. 以小鼠为动物模型，通过静脉注射对小鼠暴露的纳米银后，积累的主要脏器分别为肝脏、肺脏、脾脏和肾脏等，纳米银的积累在暴露后1d在各脏器中达到峰值，纳米银在脏器中的累积在28d后约90%排出体外。在肝脏、肺脏和脾脏中累积的纳米银主要为巨噬细胞所吞噬，达脏器银总量的95%以上。肝脏实质细胞等细胞对纳米银的积累贡献约为5%。