Small:千人千面——二维材料对不同肝细胞的差异化毒性及致毒机理研究

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纳米材料,理化特性显著,应用广泛,从日常的防护用品到新冠病毒的克星——信使RNA疫苗,到处都有纳米材料的身影。这样的广泛应用会对人类健康有危害吗?有什么样的危害?又是如何引发危害的呢?这是值得研究的问题。众多研究表明,当人们有意或无意地吸入、摄入或注入纳米产品时,大多数的纳米颗粒经体液循环都会集聚或隔离在肝脏内,这种长时间的累积会影响肝的正常功能,诱发疾病。肝脏由多种细胞组成,其中包括肝细胞,肝窦内皮细胞,库普弗细胞等;当纳米材料经体液循环由门静脉进入肝脏血窦时,血液流速急剧下降(降低1000倍),纳米材料会与这些肝细胞相互作用。然而,当前有关揭示纳米材料对不同肝细胞影响的研究,鲜有报道。

近日,美国加州大学洛杉矶分校(UCLA) 李九龙博士后研究员,夏天安德烈·奈尔教授及美国西北大学合作者马克·赫山姆,以生物医学领域常用的二维材料(氮化硼BN和二硫化钼MoS2)为研究对象,分别探讨了它们在分散在高分子非离子表面活性剂Pluronic F87(BN-PF 和 MoS2-PF)以及聚集形式的状态下(BN-Agg 和 MoS2-Agg)对库普弗细胞(KUP5)、肝窦内皮细胞 (LSEC) 和肝细胞(Hepa 1-6)的影响。不同于先前BN 和 MoS2是生物相容、无毒或低毒的报道。他们的研究表明,相比于BN 材料,MoS2更可以诱导不同肝细胞的差异化毒性,这与细胞的吞噬方式及摄取量差异密切相关。其中,被KUP5 细胞大量吞噬的MoS2会被氧化解离释放六价的Mo (),产生氧化压力,激活caspase-3/7蛋白,进而诱发细胞的凋亡;而且分散在Pluronic F87的MoS2-PF,由于较多的氧化解离及Mo (VI)的释放,其所诱发的这种效应越明显。与此同时,被大量吞噬在KUP5细胞的MoS2也会造成溶酶体损伤,释放Cathepsin B,激活NLRP3炎症小体及caspase-1,释放IL-1β,进而引起炎症反应;而且这些效应与MoS2的分散形式密切相关,聚集状态下的MoS2(MoS2-Agg)所诱发的炎症反应更明显。

该项研究表明了主要二维材料(如BN和MoS2)在肝细胞毒性方面的重要差异,为上述材料的安全应用提供参考;揭示了MoS2对不同肝细胞的差异化反应及作用机理,为理解MoS2的肝毒性机理提供借鉴;此外,该研究确定了分散状态及解离情况对炎症反应和细胞凋亡的影响,为缓解MoS2的毒性提供参考。

论文信息:

Dissolution of 2D Molybdenum Disulfide Generates Differential Toxicity among Liver Cell Types Compared to Non-Toxic 2D Boron Nitride Effects

Jiulong Li, Linda M. Guiney, Julia R. Downing, Xiang Wang, Chong Hyun Chang, Jinhong Jiang, Qi Liu, Xiangsheng Liu, Kuo-Ching Mei, Yu-Pei Liao, Tiancong Ma, Huan Meng, Mark C. Hersam, André E. Nel*, Tian Xia*

Small

DOI: 10.1002/smll.202101084

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202101084