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普鲁士蓝纳米酶对蒽环类抗肿瘤药物诱导肝损伤的防护作用

日期: 2021-10-18
浏览次数: 312


普鲁士蓝纳米酶对蒽环类抗肿瘤药物诱导肝损伤的防护作用

普鲁士蓝纳米酶对蒽环类抗肿瘤药物诱导肝损伤的防护作用


研究意义

普鲁士蓝纳米酶对蒽环类抗肿瘤药物诱导肝损伤的防护作用




蒽环类抗肿瘤药物是临床上治疗肿瘤的一线药物。近年来,随着肿瘤患者长期存活率的增加和蒽环类抗肿瘤药物的大剂量使用,蒽环类药物诱导肝损伤的发生率不断增加,已成为临床治疗中严重的并发症。柔红霉素(DNR)作为一种经典的蒽环类抗肿瘤药物,其对心脏、肝、肾以及造血系统均有毒副作用,因此DNR的临床应用受到一定的限制。氧化应激是诱导DNR毒副作用的重要机制之一。因此,探索有效途径降低氧化应激水平具有重要的意义。近日东南大学生物科学与医学工程学院的生物医学纳米技术研究团队在ACS Applied Materials & Interfaces上发表“Prussian Blue Nanozymes Prevent Anthracycline-Induced Liver Injury by Attenuating Oxidative Stress and Regulating Inflammation”文章(第一作者为博士生白慧媛,通讯作者为马明、顾宁和张宇教授),在本项研究中,作者基于该研究组前期普鲁士蓝纳米颗粒的类酶活性机制等重要发现,通过体外和体内实验探索了普鲁士蓝纳米酶(PBZs)对肝损伤的防护作用(图1),并探讨其保护作用机制, 以期为减轻DNR诱导的肝损伤提供新策略。

普鲁士蓝纳米酶对蒽环类抗肿瘤药物诱导肝损伤的防护作用


结果展示

普鲁士蓝纳米酶对蒽环类抗肿瘤药物诱导肝损伤的防护作用




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图1PBZs的制备过程及其对DNR致肝损伤防护作用的示意图。

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作者通过水热法合成了立方体形貌、具有良好分散性的PBZs,其水动力尺寸约为119 nm,电位为-33.6 mV。此外,通过红外光谱、紫外-可见光吸收光谱及元素分析等手段对PBZs进行表征(图2),证明了PBZs的成功制备。

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图2 PBZs的理化性质表征。

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接下来,作者通过ESR等技术手段对PBZs的类酶活性以及自由基清除能力进行评价。图3结果显示,PBZs具有类SOD、CAT、POD活性以及·OH等自由基清除能力。

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图3 PBZs的类酶活性及自由基清除能力测定。

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作者通过流式细胞术、显微镜等技术考察了PBZs对DNR诱导AML12细胞氧化应激及炎症水平的影响。结果显示,PBZs可以有效降低AML12细胞内的氧化应激水平及炎症水平,对DNR导致的肝细胞损伤产生一定的防护作用(图4)。

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图4PBZs对DNR诱导AML12细胞氧化应激水平的影响。

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然后通过血生化、HE、TUNEL染色等指标评价了PBZs对DNR诱发的小鼠肝损伤的防护作用。结果显示,PBZs能够改善DNR导致的小鼠肝脏病理学改变,PBZs处理组小鼠的肝组织未出现明显的肝细胞坏死、空泡化等现象。此外,TUNEL结果显示,和模型组相比,PBZs处理的小鼠肝脏坏死区域变小(图5),提示PBZs可以有效预防AILI。

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图5PBZs对DNR诱导的小鼠肝损伤的防护作用。

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随后作者通过免疫组化、PCR等手段对相关机制进行了探索。图6结果表明,PBZs可以增加机体抗氧化酶SOD、GPX活性、抑制脂质过氧化产物MDA的产生。另外,PBZs可通过激活Nrf2传导通路,上调Nqol、HO-1等基因的表达,进而发挥其对肝损伤的防护作用。

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图6PBZs对DNR诱导小鼠肝脏氧化应激的影响。

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这项工作中,作者证明了普鲁士蓝纳米颗粒可以通过纳米酶清除自由基作用、激活Nrf2信号通路降低肝脏氧化应激水平及炎症水平,实现对蒽环类药物导致的肝损伤的有效防护,具有一定的研究价值。

普鲁士蓝纳米酶对蒽环类抗肿瘤药物诱导肝损伤的防护作用


普鲁士蓝纳米酶对蒽环类抗肿瘤药物诱导肝损伤的防护作用参考文献

Huiyuan Bai, Fei Kong, Kaizheng Feng, Xuan Zhang, Haijiao Dong, Di Liu, Ming Ma*, Fangzhou Liu, Ning Gu*, Yu Zhang*, Prussian Blue Nanozymes Prevent Anthracycline-Induced Liver Injury by Attenuating Oxidative Stress and Regulating Inflammation, ACS Applied Materials & Interfaces  2021, 13, 36, 42382-42395


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