【中國環(huán)保在線 學術論文】砷化物是一種對人類健康具有嚴重危害的環(huán)境污染物，但其毒理學效應，特別是紅系細胞的毒性機制仍不清楚。中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境化學與生態(tài)毒理學國家重點實驗室劉思金研究組在非編碼RNA—miR-214拮抗砷誘導的細胞凋亡機制方面取得新進展，同時，在氧化石墨烯（GO）的毒性與生物安全性控制方面取得進展。　　　　
　　中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境化學與生態(tài)毒理學國家重點實驗室劉思金研究組在非編碼RNA—miR-214拮抗砷誘導的細胞凋亡機制方面取得新進展，相關研究成果近日發(fā)表于自由基研究期刊Free Radical Biology & Medicine (Free Radic Biol Med, 2016, 92:39-49)；同時，在氧化石墨烯（GO）的毒性與生物安全性控制方面取得進展，相關研究成果近日在線發(fā)表于美國化學會雜志ACS Nano（ACS Nano, 2016, DOI: 10.1021/acsnano.6b00539）。
　　
　　砷化物是一種對人類健康具有嚴重危害的環(huán)境污染物，但其毒理學效應，特別是紅系細胞的毒性機制仍不清楚。該研究團隊發(fā)現(xiàn)，在紅系細胞的氧化應激下（特別是砷化物的刺激下），miR-214的表達水平明顯下調(diào)。過表達和敲低實驗的結(jié)果顯示miR-214的下調(diào)拮抗了砷化物誘導的細胞死亡效應。進一步的分子機制研究發(fā)現(xiàn)，砷化物誘發(fā)的氧化應激反應導致細胞應激蛋白Nrf2含量顯著上升，其入核后結(jié)合在miR-214啟動子上的水平也顯著增加，終抑制miR-214的轉(zhuǎn)錄表達。同時研究發(fā)現(xiàn)，細胞應激蛋白ATF4和組蛋白修飾關鍵分子EZH2是miR-214的直接下游靶基因，砷刺激下miR-214的表達下調(diào)促使ATF4和EZH2的蛋白含量升高，并進一步拮抗砷誘導的細胞死亡。該研究對于揭示砷的紅系細胞毒性以及miR-214在環(huán)境健康研究中的科學價值也具有重要的意義。
　　
　　該研究組也發(fā)現(xiàn)GO的表面理化性質(zhì)顯著影響其生物效應和毒性。在生物介質(zhì)中，原始態(tài)GO的表面會吸附大量的蛋白分子，其中一些具有重要生物功能的蛋白（如免疫球蛋白）介導了GO納米顆粒與巨噬細胞膜的結(jié)合，導致原始態(tài)GO納米顆粒容易被巨噬細胞識別、黏附和吞噬。在分子層面上，證實GO會影響細胞膜結(jié)構與功能相關蛋白的水平，終導致細胞膜結(jié)構和功能（如細胞膜通透性、流動性、膜電勢和離子通道等）的異常，這也是GO產(chǎn)生細胞毒性的機制之一。同時，通過控制GO的表面理化性質(zhì)，制備了四種不同表面性質(zhì)的GO（GO-NH2、GO-PEG、GO-PAM、GO-PAA），并深入研究了這些GO衍生物的體外和體內(nèi)毒性效應。研究結(jié)果證明PEG-和PAA-修飾能在很大程度上降低GO與細胞膜的作用及損傷，并緩解GO引起的體內(nèi)毒性。這項研究工作對于揭示氧化石墨烯的毒性及環(huán)境健康風險具有重要的科學價值。
　　
　　這些研究工作得到了國家“973”項目、中科院先導專項B和基金委自然科學基金項目的支持。