尹慧勇研究组发现二氧化钛纳米颗粒影响巨噬细胞功能和免疫反应的新机制

12月28日，国际学术期刊Redox Biology在线发表了中国科学院上海生命科学研究院（人口健康领域）营养代谢与食品安全重点实验室尹慧勇研究组的研究论文“TiO2 nanoparticles cause mitochondrial dysfunction, activate inflammatory responses, and attenuate phagocytosis in macrophages: A proteomic and metabolomic insight” （http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213231717306584）。 该研究发现二氧化钛纳米颗粒可以通过激活炎症反应和造成线粒体的功能障碍来影响巨噬细胞的功能。
纳米颗粒由于其独特的物理和化学性质已被广泛用于食品、化妆品和药品等领域，特别是二氧化钛（TiO2）纳米颗粒，已被添加到化妆品、口香糖、饮料、酱油和其他产品。但是，二氧化钛纳米颗粒对人体健康的影响仍然不是非常清楚，这也引起了人们越来越多的关注。该研究表明二氧化钛纳米粒子可以通过作用于巨噬细胞而影响免疫反应。
研究生陈群和王宁宁等在尹慧勇研究员的指导下，通过对蛋白质组学的数据分析发现用二氧化钛纳米颗粒处理巨噬细胞可导致细胞膜重构和激活炎症反应。利用透射电子显微镜，研究人员观察到二氧化钛纳米颗粒通过内吞途径被困在多泡体（Multi-vesicular Bodies, MVB）中。基于13C示踪技术的代谢流分析表明，二氧化钛纳米颗粒显著降低了三羧酸循环途径的代谢流，并且还会引起线粒体活性氧ROS的增加，减少ATP的生成，降低心磷脂的含量，从而造成线粒体的功能障碍。进一步的研究表明二氧化钛纳米颗粒可以通过增加TNF-α、iNOS和COX-2的mRNA水平而激活炎症反应，代谢组学分析也显示COX-2的代谢产物包括前列腺素PGD2，PGE2和15d-PGJ2的产生也显著增加。此外，二氧化钛纳米颗粒也引起巨噬细胞吞噬功能的明显降低。他们利用蛋白质组学结合脂质组学技术揭示了二氧化钛纳米颗粒可以通过激活炎症反应和造成线粒体的功能障碍来影响巨噬细胞的功能，提示长期暴露可能对人体健康产生潜在的影响。

该研究工作了获得了国家自然基金、中科院和科技部等项目经费的支持。(科技处)

图 TiO2 纳米颗粒对巨噬细胞代谢和功能的影响