納米粒子對巨噬細(xì)胞的毒性作用

發(fā)布時間：2022-08-01 15:14:45作者：輝駿生物-fitgene

背景

納米粒子可以是至少一維小于 100 納米 (nm) 的工程粒子或天然粒子。在過去的幾十年中，納米技術(shù)發(fā)展迅速，隨后增加了對二氧化鈦、氧化鋅 (ZnO)、石墨烯和更小的量子點等納米粒子的需求。這些納米粒子被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)，包括服裝、食品和化妝品，具有小尺寸和優(yōu)異的光學(xué)性能。

多途徑暴露是納米粒子廣泛應(yīng)用的結(jié)果。納米粒子可以通過皮膚接觸、吸入或攝入以及靜脈注射進(jìn)入人體。沉積后，納米顆?？梢员簧掀ぜ?xì)胞、肺巨噬細(xì)胞和各種其他細(xì)胞類型吸收并分布在全身。

一旦納米粒子進(jìn)入體內(nèi)，它們就會在它們的靶器官中積累，例如脾臟、肝臟或腎臟，并可能分布到心臟和大腦。最近的研究已經(jīng)描述了的體外毒性，這增加了解決這些粒子安全性的緊迫性。

巨噬細(xì)胞同時屬于免疫系統(tǒng)和單核吞噬系統(tǒng) (MPS)，是免疫反應(yīng)的重要成員，因為它們吞噬了大約 95% 的入侵納米顆粒。然而，巨噬細(xì)胞易受外來納米顆粒的影響，因此部分參與了組織損傷的過程。

研究結(jié)果

被巨噬細(xì)胞內(nèi)化或靶向巨噬細(xì)胞的納米顆粒可以通過產(chǎn)生功能損傷和降低細(xì)胞活力來誘導(dǎo)細(xì)胞毒性。

目前的體外巨噬細(xì)胞模型主要考慮肺泡巨噬細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞和肝巨噬細(xì)胞。在 KUP5 和 Hepa1-6 細(xì)胞系的情況下，在兩種細(xì)胞系中暴露于銀 (Ag)、氧化銅 (CuO)、五氧化二釩 (V 2 O 5 ) 和 ZnO 納米顆粒后，均報告了顯著的細(xì)胞毒性。

還評估了影響納米顆粒暴露后巨噬細(xì)胞細(xì)胞毒性的物理化學(xué)因素。為此，納米粒子的大小、形狀、電荷和表面特性會影響它們的吸收和細(xì)胞相互作用。尺寸被認(rèn)為是納米顆粒吸收的重要因素。通常，尺寸越小，細(xì)胞毒性越大。

納米粒子也有各種形狀，例如環(huán)形和管狀，其中球形納米粒子最容易被細(xì)胞內(nèi)化。值得注意的是，球形納米粒子的細(xì)胞毒性較小，這與普遍認(rèn)為毒性最強(qiáng)的納米粒子很容易內(nèi)化的觀點相反。

納米顆粒的表面改性也有助于它們的整體細(xì)胞毒性。例如，二氧化硅涂層顯著提高了氧化釓納米顆粒的生物相容性，從而降低了它們的細(xì)胞毒性。

納米顆粒介導(dǎo)的毒性作用以遺傳損傷、氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的形式出現(xiàn)。此外，與細(xì)胞變化和相互作用有關(guān)的五個關(guān)鍵方面包括巨噬細(xì)胞的內(nèi)化、DNA損傷、細(xì)胞死亡以及活性氧（ROS）和細(xì)胞因子的產(chǎn)生。

細(xì)胞內(nèi)化是將外來顆粒攝入細(xì)胞的過程。因此，這個過程受表面分子的物理和化學(xué)性質(zhì)的影響。侵入的納米顆粒主要通過巨噬細(xì)胞的吞噬活性被吞噬。

不同納米顆粒的 ROS 產(chǎn)生機(jī)制不同，線粒體是 ROS 產(chǎn)生的主要來源。重要的是，并非所有納米粒子都會誘導(dǎo) ROS 產(chǎn)生，大多數(shù)金屬納米粒子通過芬頓型反應(yīng)誘導(dǎo)羥基反應(yīng)而產(chǎn)生毒性。

納米粒子誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞細(xì)胞毒性的機(jī)制類似于納米粒子的經(jīng)典毒性機(jī)制，即促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生和釋放以及隨后的炎癥反應(yīng)。納米顆粒還可以通過直接接觸或通過氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)誘導(dǎo) DNA 損傷。

細(xì)胞死亡是最不利的細(xì)胞變化，它可能以細(xì)胞凋亡的形式出現(xiàn)，也稱為程序性死亡、自噬和壞死，或非程序性死亡。不同類型的納米顆粒誘導(dǎo)不同類型的細(xì)胞死亡。

結(jié)論

在目前的研究中，研究人員總結(jié)了納米顆粒在體外并描述了這種相互作用后出現(xiàn)的細(xì)胞變化。總之，納米顆粒引起的巨噬細(xì)胞毒性主要通過納米顆粒內(nèi)化、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、細(xì)胞死亡和 DNA 損傷來證明。

未來，研究人員應(yīng)研究非經(jīng)典毒性機(jī)制，進(jìn)一步探索的體內(nèi)巨噬細(xì)胞毒性。

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