银纳米颗粒通过线粒体功能障碍-PINK1/Parkin信号通路对BV2小胶质细胞造成损伤

《Food and Chemical Toxicology》：Silver nanoparticles induce damage in BV2 microglia via the mitochondrial dysfunction-PINK1/Parkin signaling pathway

　　

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  银纳米颗粒会引发BV2小胶质细胞中的线粒体结构和功能损伤。
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  银纳米颗粒会增加线粒体活性氧水平，并激活小胶质细胞的PINK1/Parkin通路。
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  Mdivi-1能够减轻银纳米颗粒引发的线粒体分裂、线粒体活性氧增加以及细胞凋亡现象。

章节节选

引言

随着银纳米颗粒在各类消费品中应用越来越广泛，它们释放到环境中的量也在不断增加（Zahin等人，2020年）。一旦进入环境，银纳米颗粒主要通过工业废水、城市污水处理排放物以及农业径流等途径扩散到水生和陆地生态系统中（Levard和Hotze等人，2012年）。因此，人们越来越担心银纳米颗粒会对自然系统以及人类健康造成影响。

银纳米颗粒的特性分析

采用透射电子显微镜（日本JEOL公司产品）观察了由中国恒正纳米科技有限公司生产的聚乙烯吡咯烷酮包覆银纳米颗粒的形态与大小。同时使用紫外-可见分光光度计测定其吸收光谱。还借助英国Malvern Instrument Ltd公司的Malvern Zetasizer Nano-ZS90仪器，分别测定了这些银纳米颗粒在DMEM完全培养基和超纯水中的流体动力学直径。

细胞培养

实验所用的细胞培养工作是在中国上海的上海细胞研究中心进行的。

银纳米颗粒的特性分析

通过透射电子显微镜观察发现，这些银纳米颗粒的大小和形状较为均匀，基本呈球形，且分布较为均匀。在所有颗粒中，尺寸在10到30纳米之间的颗粒占比达到了98%，其平均直径为22.47 ± 4.3纳米（见图1A和B）。紫外-可见吸收光谱分析结果显示，这些银纳米颗粒在400–420纳米波长范围内存在特征吸收峰（见图1C）。在DMEM完全培养基中，这些银纳米颗粒的流体动力学直径为60.11 ± 1.7纳米。

讨论

众多研究都表明，银纳米颗粒会在大规模生产和广泛应用的过程中被释放到环境中（Chen等人，2022年；Luo等人，2022年）。这些银纳米颗粒可以通过多种途径进入人体，随后在大脑中积累（Liao等人，2019年）。已有研究表明，银纳米颗粒会引发神经系统损伤以及各种神经系统疾病（Wu等人，2018年）。在本研究中，我们建立了银纳米颗粒诱发的神经毒性与小胶质细胞线粒体功能变化之间的完整机制关联。

结论

综上所述，我们的研究结果表明，银纳米颗粒会破坏BV2细胞中线粒体的结构，还会导致线粒体功能异常，增加线粒体活性氧水平，进而激活线粒体凋亡通路。更为重要的是，过度的线粒体碎片化会进一步加剧线粒体活性氧的产生，并引发由线粒体介导的细胞凋亡。不过需要指出的是，这些研究结果都是基于体外实验得出的，而复杂的体内微环境可能会带来不同的结果。因此，未来的研究需要借助更贴近实际生理环境的模型来进行验证。

作者贡献说明

常晓茹：软件分析、资源获取、正式数据分析。 郭梦豪：实验验证、方法设计。 薛玉英：文章撰写与修改、研究指导、资源协调、项目管理、资金申请、研究构思。 牛书燕：实验验证、方法设计、资金申请、正式数据分析、数据整理。 尚梦婷：文章撰写与修改、初稿撰写、方法设计、实验开展、数据整理、研究构思。

未引用参考文献

Block等人，2007年；Cabral-Costa和Kowaltowski，2020年；Chaturvedi和Flint Beal，2013年；Cho和Sun，2019年；Ferdous和Nemmar，2020年；Kleele等人，2021年；Levard等人，2012年；Li等人，2021年；Li和Barres，2018年；Mishra和Chan，2016年；Pernas和Scorrano，2016年；Quintana-Cabrera和Scorrano，2023年；Shang等人，2021年；Shang等人，2022年；Sheridan和Martin，2010年；Stern等人，2012年；Willems等人，2015年；Wu和Tang，2018年。

利益冲突声明

所有作者均声明，他们不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

资金支持情况

作者们衷心感谢以下机构的资金支持：中国国家自然科学基金（项目编号：82273674），以及江苏省的研究生科研实践创新计划（项目编号：KYCX21_0165）。此外，这项研究还得到了安徽大学教育委员会创新研究团队（项目编号：2022AH010079）以及安徽省生物医学应用高峰学科培育计划（安徽省教育厅文件[2023]13号）的支持。

利益冲突声明

? 所有作者均声明，他们不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

Mengting Shang|Shuyan Niu|Menghao Guo|Xiaoru Chang|Yuying Xue