納米SiO2對(duì)人神經(jīng)母細(xì)胞瘤SH-SY5Y細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)作用及其機(jī)制

楊艷艷，金明華，李艷博，李　陽，王佳慧，鄭　彤，王思惠， 遲翔宇，張宇佳，孫志偉,

(1.吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生檢驗(yàn)學(xué)教研室，吉林 長春 130021；2.首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生毒理與衛(wèi)生化學(xué)學(xué)系，北京 100069)

納米SiO2對(duì)人神經(jīng)母細(xì)胞瘤SH-SY5Y細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)作用及其機(jī)制

楊艷艷1，金明華1，李艷博2，李陽2，王佳慧1，鄭彤1，王思惠1， 遲翔宇1，張宇佳1，孫志偉1,2

(1.吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生檢驗(yàn)學(xué)教研室，吉林 長春 130021；2.首都醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生毒理與衛(wèi)生化學(xué)學(xué)系，北京 100069)

目的：探討納米二氧化硅(SiO2)對(duì)人神經(jīng)母細(xì)胞瘤SH-SY5Y細(xì)胞凋亡和周期的影響，闡明其作用機(jī)制。方法：選取不同濃度粒徑為90 nm的SiO2顆粒作用于SH-SY5Y細(xì)胞，分別為0、 3.125、6.250、12.500、25.000、50.000 mg·L-1SiO2組，其中0 mg·L-1組為對(duì)照組。MTT法檢測各組SH-SY5Y細(xì)胞存活率；采用AO/EB染色和 Annexin Ⅴ-FITC/PI法檢測各組細(xì)胞凋亡率；流式細(xì)胞術(shù)(FCM)檢測細(xì)胞周期百分比和細(xì)胞中活性氧(ROS)水平。結(jié)果： MTT檢測，6.250、12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞存活率低于對(duì)照組 (P<0.05)，12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞存活率低于3.125 mg·L-1SiO2組 (P<0.05)。AO/EB染色和 Annexin V-FITC/PI法檢測，6.250、12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞凋亡率高于對(duì)照組(P<0.05)，12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞凋亡率高于3.125 mg·L-1SiO2組(P<0.05)。FCM檢測，3.125、6.250、12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞中ROS水平高于對(duì)照組 (P<0.05)。25.000和50.000 mg·L-1SiO2組G0/G1期細(xì)胞百分比低于3.125 mg·L-1SiO2組和對(duì)照組(P<0.05)，50.000 mg·L-1SiO2組G2/M期細(xì)胞百分比高于對(duì)照組 (P<0.05)。結(jié)論：納米SiO2可降低SH-SY5Y細(xì)胞的活力，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，增加細(xì)胞中ROS水平，可干擾細(xì)胞周期進(jìn)程，對(duì)SH-SY5Y細(xì)胞的增殖具有抑制作用。

納米二氧化硅；SH-SY5Y細(xì)胞；細(xì)胞周期；細(xì)胞凋亡

納米二氧化硅(SiO2)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[12]，使人類暴露納米SiO2的機(jī)會(huì)增加，其生物安全性也引起人們的關(guān)注。有研究[3]顯示：量子點(diǎn)可以經(jīng)過鼻黏膜進(jìn)入腦組織，分布于嗅球和大腦等部位。納米顆?？赏ㄟ^呼吸道吸入并轉(zhuǎn)移到嗅神經(jīng)，且隨暴露時(shí)間的延長，大腦皮層和小腦中納米顆粒水平緩慢增加，證明其可以通過血腦屏障[45]。體外實(shí)驗(yàn)[6-8]結(jié)果表明：納米SiO2可誘導(dǎo)小鼠上皮JB6 細(xì)胞、人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)和人的支氣管上皮細(xì)胞(BEAS-2B)的活性氧(reactive oxygen species,ROS)產(chǎn)生和細(xì)胞凋亡增加，從而對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用。血液中納米顆?？梢酝ㄟ^血腦屏障，在腦組織中可以檢驗(yàn)到納米顆粒，并對(duì)細(xì)胞具有一定的毒性作用，但是其具體機(jī)制尚不清楚。本研究以人神經(jīng)母細(xì)胞瘤SH-SY5Y細(xì)胞為靶細(xì)胞，觀察暴露于不同濃度納米SiO2條件下細(xì)胞的存活率、ROS水平、細(xì)胞凋亡率和細(xì)胞周期進(jìn)程的改變，探討納米SiO2對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的作用及其機(jī)制，為納米SiO2安全應(yīng)用和神經(jīng)毒性研究提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1細(xì)胞、主要試劑和儀器人神經(jīng)母細(xì)胞瘤 SH-SY5Y細(xì)胞購自中國南京凱基生物發(fā)展有限公司。納米SiO2顆粒平均粒徑為90 nm，由吉林大學(xué)化學(xué)院惠贈(zèng)，所用粒子在雙蒸水和DMEM培養(yǎng)液中有較好的穩(wěn)定性和分散性，Zeta電位穩(wěn)定，每次用前超聲均質(zhì)化10 min。高糖DMEM培養(yǎng)基、胰蛋白酶(Hyclone公司，美國)，MTT、DMSO(Amresco公司，美國)，Annexin Ⅴ-FITC/PI凋亡試劑盒、ROS檢測試劑盒、細(xì)胞周期檢測試劑盒(中國南京凱基生物發(fā)展有限公司)，其他試劑(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。超凈工作臺(tái)(Taisite公司，中國)，MCO-18AIC二氧化碳培養(yǎng)箱(Sanyo公司，日本)，酶標(biāo)儀(Thermo公司，美國)，激光共聚焦顯微鏡(Olympus公司，日本)，F(xiàn)ACS流式細(xì)胞儀(Millipore公司，德國)，臺(tái)式低溫高速離心機(jī)(Eppendorf公司，德國)。

1.2細(xì)胞培養(yǎng)與分組SH-SY5Y細(xì)胞培養(yǎng)于含10%胎牛血清的高糖DMEM培養(yǎng)液中， 37℃、5%CO2培養(yǎng)箱常規(guī)培養(yǎng)，48 h傳代1次。取對(duì)數(shù)生長期細(xì)胞用含0.25%胰蛋白酶消化，制成單細(xì)胞懸液，將細(xì)胞接種于培養(yǎng)板培養(yǎng)24 h，吸棄原培養(yǎng)液，根據(jù)加入無血清的納米SiO2培養(yǎng)液的濃度進(jìn)行分組，分別為0、3.125、6.250、12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組，其中0 mg·L-1SiO2組為對(duì)照組。培養(yǎng)時(shí)間為24 h。每組至少3個(gè)平行。

1.3MTT法檢測SH-SY5Y細(xì)胞存活率取對(duì)數(shù)生長期細(xì)胞，用含0.25%胰蛋白酶消化，制成單細(xì)胞懸液，將細(xì)胞接種于96孔培養(yǎng)板，密度為5×104mL-1，每孔200 μL，培養(yǎng)24 h，觀察細(xì)胞生長狀態(tài)，加入不同濃度的納米SiO2，染毒培養(yǎng)24 h后，每孔加入5 g·L-1MTT 20 μL，繼續(xù)培養(yǎng)4 h，棄上清，每孔加入0.15 mL DMSO終止反應(yīng)，振搖10 min溶解結(jié)晶，酶標(biāo)儀測490 nm吸光度(A)值，細(xì)胞存活率=(處理組A值-空白A值)/(對(duì)照組A值-空白A值)×100%。

1.4流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞凋亡率取對(duì)數(shù)生長期細(xì)胞，6孔培養(yǎng)板內(nèi)接種細(xì)胞密度為1×105mL-1，每孔2 mL，培養(yǎng)24 h，加入不同濃度分散于無血清的DMEM培養(yǎng)液的SiO2顆粒，每組3個(gè)平行，繼續(xù)培養(yǎng)24 h，吸棄培養(yǎng)液，PBS洗1次后，用不含EDTA胰蛋白酶消化細(xì)胞后，1 000 r·min-1離心5 min，PBS重懸細(xì)胞，計(jì)數(shù)細(xì)胞2×105個(gè)，1 000 r·min-1離心5 min棄上清，用0.5 mL Binding buffer重懸細(xì)胞，輕吹均勻，每組加5 μL Annexin Ⅴ-FITC混勻，后加入5 μL PI 混勻，室溫避光孵育15 min后，流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞凋亡率，結(jié)果以百分率表示。

1.5丫啶橙-溴化乙錠(AO/EB)染色檢測細(xì)胞凋亡率取對(duì)數(shù)生長期細(xì)胞，24孔板內(nèi)接種細(xì)胞密度為1×105mL-1，每孔0.5 mL，培養(yǎng)24 h后，染毒劑量同上，每組4個(gè)平行，繼續(xù)培養(yǎng)24 h，吸棄培養(yǎng)液，PBS洗1次，將現(xiàn)配好的100 mg·L-1溶于PBS的吖啶橙和100 mg·L-1溶于PBS的溴化乙錠各5 μL混勻后加入每孔，用熒光顯微鏡觀察，計(jì)取5個(gè)視野、共100個(gè)細(xì)胞中凋亡細(xì)胞數(shù)，凋亡細(xì)胞率=凋亡細(xì)胞數(shù)/總細(xì)胞數(shù)×100%。

1.6流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞中ROS水平取對(duì)數(shù)生長期細(xì)胞接種于6孔培養(yǎng)板，細(xì)胞密度為1×105mL-1，每孔2 mL，培養(yǎng)24 h，給予不同濃度的納米SiO2，每組3個(gè)平行，繼續(xù)培養(yǎng)24 h，吸棄培養(yǎng)液，用無血清培養(yǎng)液將DCFH-DA稀釋。終濃度為10 μmol·L-1，每孔加入1 mL，將細(xì)胞完全覆蓋，37℃培養(yǎng)箱內(nèi)孵育20 min，無血清培養(yǎng)液洗滌3次，去除未結(jié)合的DCFH-DA殘留干擾，用不含EDTA胰酶消化細(xì)胞，1 000 r·min-1離心5 min，PBS洗滌細(xì)胞1次，1 000 r·min-1離心5 min，用PBS重懸細(xì)胞，采用流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞的平均熒光強(qiáng)度即細(xì)胞中ROS水平。

1.7流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞周期百分比6孔培養(yǎng)板接種細(xì)胞密度為1×105mL-1，每孔2 mL，培養(yǎng)24 h，給予不同濃度的無血清的納米SiO2，每組3個(gè)平行，繼續(xù)培養(yǎng)24 h，吸棄培養(yǎng)液，PBS洗1次，胰酶消化細(xì)胞后，1 000 r·min-1離心5 min棄上清，PBS洗滌1次，離心棄上清，少量PBS重懸細(xì)胞，計(jì)取106個(gè)細(xì)胞用-20℃預(yù)冷的70%乙醇0.5 mL于4℃固定細(xì)胞48 h。染色前，1 000 r·min-1離心5 min，棄去固定液，PBS洗滌2次，除去固定劑，加入0.1 mL RNase 混勻，37℃水浴30 min，加入0.4 mL PI混勻4℃避光染色 30 min，流式細(xì)胞術(shù)檢測各細(xì)胞周期百分比(G0/G1、S和G2/M期)。

2　結(jié)　果

2.1各組SH-SY5Y細(xì)胞存活率MTT檢測，納米SiO2作用于SH-SY5Y細(xì)胞后，隨著暴露劑量的升高，細(xì)胞存活率下降，與對(duì)照組比較，6.250、12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞存活率明顯下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與3.125 mg·L-1SiO2組比較，12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞存活率下降(P<0.05)。見表1。

表1各組SH-SY5Y細(xì)胞存活率

GroupA490valueSurvivalrate(η/%)Control0.449±0.023100.0±0.0 SiO2(mg·L-1) 3.1250.444±0.04797.7±1.1 6.2500.410±0.020*91.7±1.1* 12.5000.375±0.041*△87.3±4.1*△ 25.0000.368±0.035*△84.3±4.0*△ 50.0000.342±0.012*△79.7±6.3*△

*P<0.05vscontrol group；△P<0.05vs3.125 mg·L-1SiO2group.

2.2各組SH-SY5Y細(xì)胞凋亡率Annexin Ⅴ-PITC/PI檢測，隨著染毒劑量的增加，細(xì)胞凋亡率增加，與對(duì)照組比較，6.250、12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞凋亡率明顯增加(P<0.05)；與3.125 mg·L-1SiO2組比較，12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞凋亡率增加(P<0.05)；AO/EB染色檢測，隨著染毒劑量的增加，橙染的凋亡細(xì)胞逐漸增多，其中6.250、12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞凋亡率均高于對(duì)照組(P<0.05)；與3.125 mg·L-1SiO2組比較，12.500、25.000和50.000 mg·L-1SiO2組細(xì)胞凋亡率增加(P<0.05)。見表2和圖1(插頁二)。

2.3各組SH-SY5Y細(xì)胞中ROS水平流式細(xì)胞術(shù)檢測，各濃度納米SiO2作用于SH-SY5Y細(xì)胞24 h，細(xì)胞中的ROS水平分別為65.26±0.60(對(duì)照組)、77.22±3.87、77.48±3.07、81.26±4.63、87.51±6.41和88.80±6.45，隨著暴露劑量的增加，ROS水平升高，6.250，12.500，25.000，50.000 mg·L-1SiO2組ROS水平高于對(duì)照組(P<0.05)。見圖2。

2.4各組SH-SY5Y細(xì)胞周期百分比細(xì)胞周期檢測，隨著暴露劑量的增加，細(xì)胞G0/G1期百分比減少，25.000和50.000 mg·L-1SiO2組G0/G1期百分比低于對(duì)照組和3.125 mg·L-1SiO2組(P<0.05)。50.000 mg·L-1SiO2組G2/M期百分比高于對(duì)照組和3.125 mg·L-1SiO2組(P<0.05)。見表3。

表2各組SH-SY5Y細(xì)胞凋亡率

GroupApoptoticrate(η/%)AnnexinⅤ-FITC/PIAO/EBControl8.92±3.185.0±0.8SiO2(mg·L-1) 3.12511.69±3.196.3±1.2 6.25015.00±1.31*7.0±1.0* 12.50017.55±0.96*△10.3±5.8*△ 25.00021.92±2.52*△16.6±3.7*△ 50.00022.85±2.04*△27.3±4.6*△

*P<0.05vscontrol group；△P<0.05vs3.125 mg·L-1SiO2group.

A:Control group;B-F:3.125,6.250,12.500,25.000， and 50.000 mg·L-1 SiO2 groups.

表3　各組SH-SY5Y細(xì)胞各周期百分比

*P<0.05vscontrol group；△P<0.05vs3.125 mg·L-1SiO2group.

3　討　論

納米材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，增加了環(huán)境顆粒物質(zhì)進(jìn)入血液循環(huán)的機(jī)會(huì)，鑒于其可以通過血腦屏障，納米粒子的神經(jīng)毒性不容忽視?？諝庵械募{米顆粒物質(zhì)主要以氣溶膠的形態(tài)存在，吸入的納米顆粒可以通過神經(jīng)元轉(zhuǎn)移進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)[5]，也可通過呼吸系統(tǒng)的感覺神經(jīng)末梢，進(jìn)入神經(jīng)節(jié)和神經(jīng)中樞[3]。有研究[9]顯示：納米SiO2可以使斑馬魚幼魚產(chǎn)生神經(jīng)和發(fā)育毒性。因此，本研究以SH-SY5Y細(xì)胞為靶細(xì)胞，探討90 nm SiO2顆粒對(duì)其神經(jīng)細(xì)胞的毒性作用及周期進(jìn)程的影響。

納米粒子的表面電荷、化學(xué)組成、團(tuán)聚形態(tài)和表面修飾對(duì)其生物效應(yīng)有很大影響[10]，本研究采用的90 nm SiO2顆粒，用動(dòng)態(tài)光散射法檢測粒子在雙蒸水和DMEM培養(yǎng)液中水合粒徑及Zeta電位表明：納米SiO2粒子在雙蒸水和DMEM培養(yǎng)液中分散性和穩(wěn)定性良好，未發(fā)生團(tuán)聚，48 h粒子水合粒徑及Zeta電位值均較穩(wěn)定。本研究結(jié)果表明：納米SiO2作用于SH-SY5Y細(xì)胞24 h，隨著染毒劑量的增加，細(xì)胞存活率逐漸降低，呈劑量依賴關(guān)系。細(xì)胞存活率的降低可能與細(xì)胞的氧化應(yīng)激、細(xì)胞膜損傷、細(xì)胞周期改變和細(xì)胞凋亡有關(guān)聯(lián)。正常情況下，由機(jī)體生理過程產(chǎn)生的活性物質(zhì)構(gòu)成的細(xì)胞助氧化系統(tǒng)與體內(nèi)存在的抗氧化系統(tǒng)保持動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)外源性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后，可使這一平衡受到破壞引起脂質(zhì)過氧化，膜結(jié)構(gòu)和通透性受到損傷，產(chǎn)生自由基從而使細(xì)胞中的ROS水平增加。本研究采用流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞中ROS水平，隨著納米SiO2暴露劑量的增加，細(xì)胞中ROS水平明顯增加，進(jìn)一步證實(shí)了SH-SY5Y細(xì)胞存活率的降低可能是由于細(xì)胞中ROS產(chǎn)生增加，損傷線粒體，使線粒體膜電位發(fā)生改變，從而使細(xì)胞內(nèi)的鈣離子增加，釋放細(xì)胞色素C，進(jìn)而使細(xì)胞發(fā)生凋亡。

細(xì)胞凋亡是生物體內(nèi)一種主動(dòng)性的細(xì)胞死亡，當(dāng)機(jī)體或細(xì)胞受到外來刺激時(shí)，會(huì)利用細(xì)胞凋亡清除多余、衰老和受損傷的細(xì)胞，以保持機(jī)體和細(xì)胞內(nèi)環(huán)境平衡，維持其正常的生理活動(dòng)。一旦發(fā)生凋亡失衡就可能起癌癥和自身免疫性疾病，神經(jīng)細(xì)胞過度凋亡就可以引起如阿爾默海茲病等神經(jīng)退行性疾病。本研究結(jié)果顯示：納米SiO2顆?？梢越档蚐H-SY5Y細(xì)胞存活率，使細(xì)胞凋亡率明顯增加，細(xì)胞中ROS生成增加并呈劑量依賴關(guān)系。ROS是在細(xì)胞有氧代謝過程中產(chǎn)生的，包含氧離子、過氧化氫和含氧自由基，因含有未配對(duì)電子，具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，其為細(xì)胞正常代謝的副產(chǎn)物，對(duì)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)保持穩(wěn)定的胞內(nèi)環(huán)境有重要作用，通常ROS的產(chǎn)生與清除保持動(dòng)態(tài)平衡，但在外界環(huán)境改變時(shí)，一旦超出清除能力，可導(dǎo)致細(xì)胞中ROS水平增加，引起氧化應(yīng)激、脂質(zhì)過氧化損傷，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。研究[11-12]顯示：納米粒子可通過氧化應(yīng)激來誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用。納米材料的比表面積大，表面活性高，與生物活性分子作用后，可引起組織和細(xì)胞中ROS大量蓄積，引起細(xì)胞膜、糖類和脂質(zhì)過氧化損傷。由于納米SiO2的表面存在大量的羥基，可以與DNA、RNA和蛋白質(zhì)等生物大分子相互作用，產(chǎn)生自由基，引起細(xì)胞產(chǎn)生大量的ROS，引起細(xì)胞DNA損傷，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。這可能是納米SiO2使SH-SY5Y細(xì)胞存活率降低、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的原因。

多細(xì)胞有機(jī)體的發(fā)生發(fā)育有賴于細(xì)胞增殖、分化和死亡過程的精密配合，即細(xì)胞周期的正常運(yùn)行、細(xì)胞增殖和凋亡的平衡。如果細(xì)胞周期發(fā)生改變，可引起細(xì)胞基因不適當(dāng)?shù)幕罨?，使?xì)胞過度增殖或者細(xì)胞凋亡。在細(xì)胞周期的各個(gè)時(shí)相(G1、S和G2期)存在細(xì)胞周期調(diào)控點(diǎn)[13]，外來化合物可以通過影響調(diào)控點(diǎn)來干擾細(xì)胞增殖。本研究結(jié)果表明：納米SiO2能夠改變細(xì)胞周期，25.000、50.000 mg·L-1SiO2組G0/G1細(xì)胞百分比減少，S期細(xì)胞沒有明顯的改變，50.000 mg·L-1SiO2組G2/M細(xì)胞百分比增加，表明神經(jīng)細(xì)胞阻滯于G2期，使有絲分裂延遲。當(dāng)細(xì)胞發(fā)生阻滯時(shí)，細(xì)胞可通過一系列調(diào)控機(jī)制抑制細(xì)胞周期的進(jìn)行，抑制DNA的合成，阻止細(xì)胞的分裂，提供充足的時(shí)間進(jìn)行DNA的修復(fù)，以減少損傷的致死性避免突變、重組或損傷的DNA進(jìn)入子代細(xì)胞[14]。由于不同理化刺激在不同周期對(duì)細(xì)胞的損害的程度不同，而細(xì)胞對(duì)損害的修復(fù)能力也隨周期的不同而不同。多數(shù)細(xì)胞損傷后都會(huì)發(fā)生周期阻帶，包括G1、S和G2期阻滯，使細(xì)胞不能通過檢定點(diǎn)，從而激活細(xì)胞周期相關(guān)蛋白使細(xì)胞發(fā)生凋亡。

綜上所述，納米SiO2可以明顯降低SH-SY5Y細(xì)胞生存率，增加細(xì)胞中ROS水平，對(duì)細(xì)胞的增殖與分化產(chǎn)生干擾，隨著納米SiO2染毒劑量的增加，細(xì)胞中ROS水平增加，大量蓄積的ROS可能會(huì)對(duì)線粒體造成損傷，使線粒體膜電位的發(fā)生改變，繼而通過線粒體途徑引發(fā)細(xì)胞凋亡的級(jí)聯(lián)反應(yīng)[15-17]，納米SiO2誘導(dǎo)SH-SY5Y細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

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Induction effect of nano- SiO2on apoptosis of neuroblastoma SH-SY5Y cells and its mechanism

YANG Yanyan1,JIN Minghua1,LI Yanbo2,LI Yang2,WANG Jiahui1,ZHENG Tong1,WANG Sihui1, CHI Xiangyu1,ZHANG Yujia1， SUN Zhiwei1,2

(1.Department of Health Inspection，School of Public Health，Jilin University，Changchun 130021，China;2. Department of Sanitary Chemistry and Toxicology，School of Public Health，Capital Medical University，Beijing 100069，China)

ObjectiveTo observe the effects of nano-SiO2on apoptosis and cell cycle of human neuroblastoma SH-SY5Y cells,and to explore the mechanism.MethodsThe SH-SY5Y cells were treated with different concentrations of 90 nm SiO2and divided into 0,3.125,6.250,12.500,25.000, and 50.000 mg·L-1SiO2groups. The survival rates of the cells in various groups were assessed by MTT method;the apoptotic rates of SH-SY5Y cells were determined by AO/EB staining and Annexin Ⅴ-FITC/P method; the percentage of cell cycle and the level of intracellular reactive oxygen species(ROS) were tested by flow cytometry(FCM) method. ResultsThe MTT results showed the survival rates of the cells in 6.250,12.500,25.000 and 50.000 mg·L-1SiO2groups were significantly lower than that in control group (P<0.05);the survival rates of the cells in 12.500,25.000, and 50.000 mg·L-1SiO2groups were significantly lower than that in 3.125 mg·L-1SiO2group (P<0.05); the AO/EB staining and Annexin Ⅴ-FITC/PI results showed the apoptotic rates of the cells in 6.250，12.500，25.000，and 50.000 mg·L-1SiO2groups were higher than that in control group(P<0.05);the apoptotic rates of the cells in 12.500，25.000，and 50.000 mg·L-1SiO2groups were higher than that in 3.125 mg·L-1group(P<0.05).The FCM results showed the levels of ROS of the cells in 3.125,6.250,12.500,25.000, and 50.000 mg·L-1SiO2groups were significantly higher than that in control group (P<0.05); compared with control group,the percentages of the cells at G0/G1phase in 25.000 and 50.000 mg·L-1SiO2groups were increased (P<0.05);the percentage of the cells at G2/M phase in 50.000 mg·L-1SiO2group was increasd (P<0.05). ConclusionNano-SiO2can decrease the activity of SH-SY5Y cells and increase the apoptosis and the level of ROS,and nano-SiO2can interfere the cell cycle and inhibit the proliferation of SH-SY5Y cells.

nano-SiO2; SH-SY5Y cells; cell cycle;apoptosis

1671-587Ⅹ(2015)02-0249-06

10.13481/j.1671-587x.20150209

2014-11-18

國家自然科學(xué)基金資助課題(81172704)；吉林大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目資助課題(20130943)

楊艷艷(1986-)，女，黑龍江省黑河市人，在讀醫(yī)學(xué)碩士，主要從事衛(wèi)生毒理學(xué)方面的研究。

孫志偉，教授，博士研究生導(dǎo)師(Tel:010-83911507，E-mail: zwsun@hotmail.com)；

金明華，副教授，碩士研究生導(dǎo)師(Tel:0431-85619441，E-mail:jinmh@jlu.edu.cn)

R730.264

A

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間: 2015-03-10 11:34

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