线粒体功能紊乱与内质网应激在老化态ZnO NPs诱导哺乳动物细胞产生遗传毒性中的作用机制

【作者】 王娟； 王妹梅； 赵国平； 许安；

【机构】 中国科学院合肥物质科学研究院环境毒理与污染控制技术安徽省重点实验室； 中国科学技术大学； 安徽大学物质科学与信息技术研究院；

【摘要】 随着纳米氧化锌(ZnO NPs)的广泛使用与不断释放,其不可避免的将会在环境中发生物理化学性质的转化,从而引起意想不到的环境和健康风险。本实验室已有的研究表明老化态(理化性质转变的)ZnO NPs在哺乳动物细胞中的致突效应较原始态ZnO NPs更显著,然而并未对其致突效应变化的亚细胞器定位以及细胞生物学机制做出进一步阐释。本研究以线粒体和内质网为焦点,旨在研究老化态ZnO NPs诱导哺乳动物细胞遗传毒性效应的细胞生物学机制。研究发现与原始态纳米ZnO NPs相比,老化态ZnO NPs不仅诱导人鼠杂交瘤细胞(human-hamster hybrid cells,A_L cells) DNA双链断裂(DSBs)与CD59-突变率增强;还诱导胞内ROS产生以及内质网应激效应(ER stress)蛋白BIP表达升高。通过使用ROS抑制剂(DMSO,CAT和NaN3)以及ER stress抑制剂(4-PBA)发现,二者均能够显著抑制老化态ZnO NPs的致突变效应。然而,原始态与老化态ZnO NPs均无法诱导线粒体缺陷型A_L细胞(p~0-A_L cells) ROS的产生、ER stress以及DSBs。结果表明,线粒体与内质网是老化态ZnO NPs诱导遗传毒性的重要靶点,老化态ZnONPs可通过诱导线粒体ROS来激活ER stress从而诱导遗传毒性的产生。本研究为进一步阐述ZnO NPs老化过程中诱导遗传毒性效应中的作用提供新的研究基础和依据,对于更为全面准确地研究和评价ZnO NPs潜在的环境健康危害、安全性评估以及促进纳米产业健康和可持续发展具有重要的理论意义。更多还原