金属铍(Beryllium)是最轻的稳定金属，具有众多优异的物理化学性质，在航空、核能、国防和电子等高科技领域得到应用广泛。然而铍也是自然界毒性最强的金属元素之一，即使是吸入微量的含铍的粉尘也可能会诱发慢性铍疾病(chronic beryllium disease，CBD)。CBD是由细胞介导的迟发型变态性疾病，是一种铍特异的CD4+T细胞在疾病部位累积而维持的以肺部肉芽肿表现为主的全身性疾病，其结果可能是致命的。尽管铍的生物化学及CBD的研究已取得一定进展，但仍有很多关键性问题有待解答。例如：肺泡巨噬细胞摄入铍的主要途径是什么，铍离子和哪些蛋白组成铍抗原，铍化合物是如何干扰免疫系统正常生理功能等。 基于人髓单核细胞株THP-1在佛波酯(phorbol myristate acetate，PMA)等化学物质的刺激下可分化为巨噬细胞，其许多细胞化学和免疫学特征，如溶菌酶的产生、吞噬活性、对T细胞的免疫反应等，都和人源的肺泡巨噬细胞非常相近，我们选择THP-1分化巨噬细胞来模拟肺泡巨噬细胞，研究铍的细胞摄入途径及其生物学效应。首先，我们运用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)建立了检测细胞铍含量的分析方法，考察了不同铍化合物刺激培养时铍的细胞摄入情况。同时应用流式细胞术、荧光显微镜、免疫印迹等实验技术，研究巨噬细胞摄入铍之后是否引起细胞凋亡以及肿瘤坏死因子TNF-α表达的上调。全文包含以下几个部分： 第一章：介绍铍的物理化学性质、用途以及CBD免疫病理机制假说，阐述CBD病理机制研究的重要性，并对相关研究进展进行较为详细的综述，提出建立体外模型研究细胞的铍摄入机制及其相关生物学影响的实验构想。 第二章：优化人髓单核细胞株THP-1分化为巨噬细胞的条件，考察PMA浓度、刺激时间对于细胞分化的影响。从分化后巨噬细胞的形态、巨噬细胞表面CD14表达量的变化(流式细胞术分析)以及巨噬细胞吞噬荧光微球的能力等几个方面确认THP-1的良好分化。实验结果表明，THP-1细胞在100 ng/mL PMA的诱导下48小时可分化成性能良好的巨噬细胞。 第三章：建立快速、灵敏的ICP-MS检测细胞铍含量的分析方法，考察THP-1分化巨噬细胞与不同浓度的BeO、BeSO4孵育培养，细胞内铍的摄入量随时间的变化情况，并通过所得数据分析铍化合物的主要摄入途径。实验结果表明，100μM的BeO和BeSO4刺激培养48小时之后，细胞的铍含量分别为78.2±7.6nmol/106 cells and7.2±0.5 nmol/106，BeO的摄入量要远远大于BeSO4，这说明巨噬细胞对铍的摄入以吞噬作用为主。此外，我们也考察了转铁蛋白(transferrin)及细胞表面转铁蛋白受体的传输途径对铍离子的摄入影响。实验结果显示，transferrin在铍离子的摄入过程中也起到了一定的重要作用。我们推测，transferrin等一些和铍有较强亲和力生物大分子以及这些生物分子在细胞表面的受体组成的传输途径均有可能协助可溶性铍化合物进入细胞。 第四章：考察BeO、BeSO4的刺激培养，THP-1分化巨噬细胞摄入铍之后的凋亡效应和细胞因子TNF-α分泌情况的变化。DAPI染色以及Western blotting的检测结果表明无论是BeSO4还是BeO，THP-1分化巨噬细胞均没有因为摄入大量铍化合物而产生异常的凋亡情况，这也部分解释了CBD为何是慢性的。同时，我们也检测了肿瘤坏死因子TNF-α的分泌情况。加入铍化合物48小时后，TNF-α分泌并没有出现明显上调。这些实验结果表明，巨噬细胞本身对于呼吸道摄入的铍是比较耐受的，肺泡巨噬细胞并不会因此产生严重的急性生物学效应。 本论文以THP-1分化的巨噬细胞为模型探讨了铍化合物的主要细胞摄入途径及其生物学影响，这些实验结果将有助于对CBD致病机理的进一步认识。