SiO₂纳米颗粒破坏人类中脑器官中的神经发育过程,以氧化还原抑制,非细胞毒性的方式

科学领域:

• 发育神经毒性 发育神经毒性
• 纳米颗粒的毒理学
• 干细胞生物学 干细胞生物学

背景情况:

• 二氧化纳米颗粒 (SiO2-NPs) 在消费品中普遍存在,可以穿过胎盘屏障.
• 之前的研究表明SiO2-NP会在成年组织中引起细胞毒性和氧化损伤.
• SiO2-NPs对早期人类神经发育,特别是多巴胺系统的影响尚不清楚.

研究的目的:

• 为了研究SiO2-NP对人类中脑器官 (mBO) 在多巴胺基基谱系形成期间的影响.
• 在关键的发育窗口中阐明SiO2-NP诱导的神经发育变化的潜在机制.

主要方法:

• 从多能干细胞生成人类中脑器官 (mBO).
• 在多巴胺基分化阶段,MBO暴露于SiO2-NPs.
• 评估有机体生长,原生细胞增殖,多巴胺基标记物,神经元群体,亡,活性氧物种 (ROS),信号传递和炎症通路.
• 利用基酶分析和RNA测序进行深入的分子分析.

主要成果:

• SiO2-NP暴露减少了mBO的生长,抑制了神经前体的增殖,并降低了多巴胺基标记物的调节.
• 总体而言,神经元群体保持不变,并没有观察到细胞亡.
• 关键发现包括细胞内ROS减少,信号受损以及星球细胞和炎症通路的激活.
• 分子分析揭示了抑制的和氧化还原依赖信号,以及代谢和炎症重编程.

结论:

• SiO2-NPs通过非细胞毒性,氧化还原抑制机制诱导发育神经毒性.
• 在关键的神经发育窗口期间的暴露会扰乱神经元的成熟和连接.
• 突出了人类中脑发育过程中对纳米粒子暴露的脆弱性,影响了多巴胺系统的形成.