CdTe量子点通过破坏钙稳态和亚细胞结构功能诱导RSC96细胞凋亡的机制研究

本研究针对CdTe量子点(QDs)在生物医学应用中潜在神经毒性机制不明确的问题，通过系统评估CdTe QDs对RSC96雪旺细胞的亚细胞损伤效应，揭示其通过氧化应激和Ca2+ 超载导致线粒体功能障碍（mtROS升高、Δψm下降）和内质网应激的协同作用机制，并验证抗氧化剂Mito-TEMPO和钙螯合剂BAPTA-AM的保护作用，为量子点神经毒性防控提供新靶点。

　　

随着量子点(QDs)在生物成像、分子追踪等生物医学领域的广泛应用，其潜在的生物安全性问题日益凸显。其中，碲化镉量子点(CdTe QDs)因其优异的光学特性备受青睐，但已有研究表明其可能穿透血脑屏障并损伤神经系统。雪旺细胞(RSC96)作为周围神经系统的重要胶质细胞，在神经发育和损伤修复中发挥关键作用。然而，CdTe QDs对这类细胞的亚细胞水平毒性机制，特别是经典的氧化应激和钙离子超载机制是否参与其中，仍缺乏系统研究。

为解答这些问题，蚌埠医学院的研究团队在《NanoImpact》发表研究，通过多维度评估CdTe QDs对RSC96细胞的亚细胞损伤效应。研究采用高分辨率透射电镜观察亚细胞结构改变，结合荧光探针检测细胞内Ca²⁺
浓度和线粒体活性氧(mtROS)水平，并运用蛋白质印迹分析凋亡相关蛋白表达。特别关注了抗氧化剂Mito-TEMPO和钙螯合剂BAPTA-AM的干预效果。

【CdTe QDs的物理化学特性】
透射电镜显示MPA修饰的CdTe QDs平均直径为3.5±0.49 nm，在细胞培养基中动态光散射测得粒径为31.23±9.592 nm。这种纳米尺度特性使其易于与细胞发生相互作用。

【氧化应激与钙稳态失衡】
0-80 μM CdTe QDs暴露24小时显著升高细胞内Ca²⁺
浓度和mtROS水平。关键发现是Ca²⁺
超载与线粒体功能障碍存在正反馈循环：钙离子通过打开线粒体通透性转换孔(mPTP)加剧mtROS爆发，而氧化应激又进一步破坏钙稳态。

【亚细胞结构损伤】
电镜观察到特征性的内质网扩张和线粒体嵴断裂。分子水平上，OPA1(线粒体融合蛋白)表达下降提示线粒体动力学失衡，同时内质网应激标志物Bip和CHOP显著上调。

【干预策略的有效性】
Mito-TEMPO预处理可降低细胞凋亡率41.7%，并恢复ATP合成能力至对照组的82.3%。BAPTA-AM则使线粒体膜电位(Δψm)回升56%，凋亡率下降34.5%，证实钙稳态维持对细胞保护的关键作用。

这项研究首次系统阐明CdTe QDs通过"氧化应激-钙超载-亚细胞损伤"级联反应导致雪旺细胞凋亡的分子途径。特别重要的是发现线粒体与内质网的双重损伤存在协同效应：内质网应激通过释放Ca²⁺
加剧线粒体功能障碍，而线粒体产生的mtROS又反馈促进内质网应激。这种恶性循环最终激活caspase凋亡通路。研究不仅为量子点神经毒性机制提供新认识，更通过靶向干预实验证明联合抗氧化和钙稳态调节可能是防治纳米材料神经毒性的有效策略。这些发现对指导量子点的安全应用和开发神经保护剂具有重要参考价值。