氧化铒纳米颗粒在p53功能受损的人类非小细胞肺癌细胞中诱导差异性细胞毒性、ROS介导的严重基因组DNA损伤以及内源性线粒体凋亡

《Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology》：Induction of differential cytotoxicity and ROS-driven severe genomic DNA damage and intrinsic mitochondrial apoptosis by erbium oxide nanoparticles in p53-compromised human NSCLC cells

　　

摘要

非小细胞肺癌仍是全球癌症相关死亡的主要原因，目前的诊疗方法存在全身毒性、药物耐药性以及肿瘤选择性差等局限。这些问题凸显出亟需更安全、更具针对性的治疗策略。在此背景下，氧化铒纳米颗粒因其独特的物理化学性质而在生物医学研究领域受到关注，但其作为抗非小细胞肺癌药物的潜力至今尚未得到充分探索。本研究旨在评估氧化铒纳米颗粒在人A549非小细胞肺癌细胞中的抗癌效果及其作用机制，同时检测其在正常WI-38肺成纤维细胞中的安全性。细胞毒性通过MTT试验测定，基因组DNA完整性则通过碱性彗星试验评估。氧化应激和线粒体功能分别通过2′,7′-二氯二氢荧光素二乙酸酯和罗丹明-123染色法进行检测。细胞凋亡情况则通过DAPI核染色和染色质扩散试验分析，而qRT-PCR用于量化与细胞凋亡及线粒体相关的基因表达水平。氧化铒纳米颗粒在A549细胞中呈现浓度依赖性的细胞毒性（IC₅₀为93.46微克/毫升），在WI-38成纤维细胞中的毒性较低（IC₅₀为147.5微克/毫升），其选择性指数为1.58。从机制上看，用IC₅₀浓度的氧化铒纳米颗粒处理A549细胞72小时后，会导致严重的基因组DNA损伤、过量的活性氧生成以及明显的线粒体膜去极化。DAPI染色显示出典型的细胞凋亡核变化，包括染色质凝集和碎片化，而染色质扩散试验则表明DNA出现大量分散，说明细胞凋亡导致的DNA降解已处于较严重阶段。此外，qRT-PCR分析显示p53、Bcl-2和ND3基因的表达显著下降。鉴于A549细胞本身具有p53突变特征，这种基因表达下调表明氧化铒纳米颗粒绕过了野生型p53的常规转录激活途径，转而触发由活性氧驱动的线粒体内在细胞凋亡信号通路。综上所述，氧化铒纳米颗粒在< />功能受损的遗传背景下，可通过活性氧介导的严重基因组DNA损伤以及线粒体功能障碍，在非小细胞肺癌细胞中产生特异性细胞毒性。这些研究结果提示，氧化铒纳米颗粒有望成为治疗非小细胞肺癌的纳米疗法候选物质。不过，仍需进一步的体内实验、靶向递送系统研究以及蛋白质层面的直接检测，才能彻底阐明其作用机制并推动其临床应用。