秀丽线虫免疫响应参与调控氧化石墨烯慢性毒性与体内转运

2014年4月，Nanoscale发表了王大勇教授课题组武秋立等有关氧化石墨烯毒性与转运免疫调控的研究工作(Immune response is required for the control of in vivo translocation and chronic toxicity of graphene oxide. Nanoscale, 2014, 6: 5894-5906)。

氧化石墨烯（GO）作为一种纳米材料在生物医学应用上具有巨大的潜力。然而，其长期暴露可能具有对于生物体的负面影响。但是，GO长期暴露导致毒性效应的机制并不完全清楚。秀丽线虫是研究纳米毒理学的重要非哺乳动物替代分析系统。利用秀丽线虫的慢性暴露研究体系，我们发现GO慢性暴露可以导致针对初级靶器官（例如肠道组织）以及次级靶器官（例如神经元）的严重毒害。伴随着这种严重毒害的发生，GO在肠道中严重积累，尤其是食物大肠杆菌OP50也严重积存于肠道中。严重积累的GO与OP50在肠道中共定位。在GO慢性暴露过程中，诱导产生的肠道中过度沉积OP50严重降低了动物的免疫响应，改变了秀丽线虫正常的抗菌肽以及p38信号通路表达模式。GO以及OP50在肠道的过度沉积可能归因于动物排泄周期长度的延长以及排泄行为机制的受损。基于以上线索，进一步利用紫外线（UV）照射OP50以抑制其细胞分裂后再喂饲秀丽线虫，发现动物体内的GO积累降低，GO的毒性也随之减弱，动物的免疫响应趋于正常。同时，若利用聚乙二醇（PEG）化学修饰GO后再暴露秀丽线虫，PEG化学修饰也可以有效降低GO在动物体内的积累以及毒性的发生，而且动物呈现出正常的免疫响应。我们的数据表明了免疫响应可能在GO慢性暴露毒性形成中的重要功能，其将有助于我们进一步理解纳米材料与生物体之间的相互作用关系。