中科院生態中心揭示碳納米管細胞外排生物過程

2021-01-08 科學網

 

日前，中科院生態環境研究中心環境化學與生態毒理學國家重點實驗室郭良宏研究組在碳納米管細胞外排生物過程和效應方面取得重要進展。相關研究成果發表於《Small》雜誌，並作為當期的封底文章。

碳納米管在環境和納米醫藥領域的應用潛力巨大。碳納米管與細胞的相互作用始於與細胞產生物理接觸，隨後被細胞攝入、外排或者降解，這些生物過程對碳納米管後續的毒性/生物效應至關重要。但目前對於碳納米管的細胞外排機制研究卻鮮有提及。

該研究組將碳納米管暴露巨噬細胞，通過檢測胞外ATP的釋放，意外發現一種特殊的嘌呤受體——P2X7參與介導了碳納米管的外排過程。研究還發現，過量的胞外ATP結合P2X7受體後，能短暫激活該受體，並誘導細胞外鈣離子內流，進而激活MAPK信號通路；且碳納米管在溶酶體內的累積會引起溶酶體鹼化，導致碳納米管會沿著重排後的細胞骨架導軌排出細胞。該研究首次揭示了細胞外排碳納米管的分子起始事件以及後續的細胞生物效應，將為碳納米管未來的生物應用率和毒性防治提供指導價值。在細胞外排機制的基礎上，研究組進一步發現，環境重金屬離子（如：Ni2+）能抑制P2X7受體活性，進而阻礙碳納米管的正常外排，造成過量的碳納米管在細胞內累積，引起更大的毒性。該機制是一種新型的聯合毒性作用機制，為研究環境中碳納米管與其他汙染物共存狀態下的安全性評價提供了新的借鑑思路。（來源：中國科學報 陸琦）

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