Real-time imaging of oxidative and nitrosative stress in the liver of live animals for drug-toxicity testing

doi:10.1038/nbt.2838

.2014年4月；32(4):373-80.

doi:10.1038/nbt.2838。 Epub 2014年3月23日。

用于药物毒性试验的活体动物肝脏氧化和亚硝化应激实时成像

亚当·舒亨德勒¹, Kanyi Pu公司¹, 崔丽娜（Lina Cui）², 杰克·普埃特里赫特^三, 饶江红²

附属公司

¹1] 美国加利福尼亚州斯坦福大学斯坦福大学医学院放射系分子成像项目[2]。
²美国加利福尼亚州斯坦福大学斯坦福大学医学院放射系斯坦福大学分子成像项目。
^三Leslie Dan加拿大安大略省多伦多市多伦多大学药学院。

PMID： 24658645
PMCID公司：项目经理4070437
内政部： 10.1038/nbt.2838

用于药物毒性试验的活体动物肝脏氧化和亚硝化应激实时成像

亚当·舒亨德勒等人。 Nat生物技术. 2014年4月.

.2014年4月；32(4):373-80.

doi:10.1038/nbt.2838。 Epub 2014年3月23日。

作者

亚当·舒亨德勒¹, Kanyi Pu公司¹, 崔丽娜（Lina Cui）², 杰克·普埃特里赫特^三, 饶江红²

附属公司

¹1] 美国加利福尼亚州斯坦福市斯坦福大学医学院放射系斯坦福大学分子成像项目[2]。
²美国加利福尼亚州斯坦福大学斯坦福大学医学院放射系分子成像项目。
^三加拿大安大略省多伦多市多伦多大学莱斯利·丹药学系。

PMID： 24658645
PMCID公司：项目经理4070437
内政部： 10.1038/nbt.2838

摘要

目前肝毒性的药物安全性检测依赖于预测能力低的生物标记物。自由基物种的产生，特别是活性氧物种（ROS）和活性氮物种（RNS），被认为是一种早期的统一事件，将药物的生物活性与肝毒性联系在一起，并被认为是肝毒性潜力的一个更直接、更机械的指标。在这里，我们提出了一种用于药物诱导活性氧和RNS快速实时体内成像的纳米传感器，用于直接评估急性肝毒性。通过将荧光共振能量转移（FRET）和化学发光共振能量传递（CRET）相结合，我们的半导体聚合物基纳米传感器使用两个光学独立的通道同时并区分检测RNS和ROS。我们用醋氨酚或异烟肼对小鼠进行全身激发后，对药物诱导的肝毒性及其纵向修复进行了成像。我们在药物激发几分钟内检测到肝脏中的剂量依赖性ROS和RNS活性，这先于组织学变化、蛋白质硝化和DNA双链断裂诱导。

PubMed免责声明

数字

**图1。用于ROS和RNS检测的CF-SPN设计**
(一)CF-SPN的分子成分是NIR荧光半导体聚合物PFODBT（深红色），一种聚乙二醇接枝的聚（苯乙烯）共聚物，与半乳糖结合用于肝细胞靶向（黑色），H₂O（运行）₂-作为CRET能量供体的特定化学发光底物CPPO（浅蓝色）和经ONOO氧化后降解的FRET受体IR775S（亮绿色）⁻或⁻OCl（深绿色）。PFODBT作为CRET能量受体和FRET能量供体。(b条)ONOO的同时和差异检测机制的说明⁻或⁻OCl和H₂O（运行）₂如图所示。药物攻击肝脏后，CF-SPN通过化学发光和荧光通道报告在安全（左）和有毒药物剂量（右）下自由基代谢物的生成。通过动态光散射测定CF-SPN的流体动力学直径分布(**c（c）**). CF-SPN的透射电子显微照片（比例尺=100 nm）如所示(d日).

图2。CF-SPN的光谱特征、特异性和敏感性*在体外*
(一)CF-SPN的UV/Vis吸收光谱，PFODBT最大值为580 nm，NIR775S最大值为775 nm。(b条)CF-SPN的荧光（红色）和化学发光（蓝色）光谱，分别指示PFODBT和NIR775S在680 nm和820 nm处的发射最大值。添加2 mM H可诱导化学发光₂O（运行）₂. (**c（c）**)在存在指示ROS/RNS（6μM）的情况下，CF-SPN的荧光发射比（1μg/mL）。(d日)ONOO荧光比值检测的灵敏度和范围⁻在增量添加1μM NaONOO后，使用CF-SPN（1μg/mL）。(**e（电子）**)在ROS/RNS（6μM）存在下，测定CF-SPN（5μg/mL）化学发光信号的特异性。(**（f）**)CF-SPN对不同浓度H的化学发光反应₂O（运行）₂进行了评估。在1x PBS中使用CF-SPN（1μg/mL）进行实验。

**图3。实时体内APAP对小鼠的肝毒性成像**
(一)小鼠从左到右依次接受300、150、75 mg/kg APAP或生理盐水，然后静脉注射CF-SPN（0.8 mg）的典型图像。观察到化学发光（顶行，显示给药后18分钟）和荧光（底行，显示为给药后53分钟）通道的阈值毒性。肝脏的放射强度(b条)化学发光和(**c（c）**)显示了随时间的归一化荧光百分比差异（FL指数）。黑色箭头表示中所示的各个时间点(一). 数值为n=3只小鼠的平均值±标准差。肝脏有代表性的免疫组织化学(d日)45分钟和(**e（电子）**)给药后180分钟。硝基酪氨酸（顶部）和TUNEL（底部）染色，白色箭头分别代表阳性细胞或核染色。比例尺代表10μm。

图4
纵向的，体内监测用酶抑制剂和抗氧化剂清除剂修复APAP诱导的肝毒性。(一)显示了APAP诱导毒性机制的代表性，以及GSH、1-ABT和t吨-1,2-DCE；表示抑制。(b条)小鼠从左到右依次接受生理盐水、300 mg/kg APAP静脉注射和300 mg/kg带GSH的APAP静脉滴注（200 mg/kg静脉滴注）、1-ABT（2×100 mg/kg静脉注射）或t-1,2-DCE（0.2 mg/kg静脉点滴），然后是CF-SPN（0.8 mg）静脉滴注(**c（c）**)化学发光或(d日)荧光比率信号随时间而显示。黑色箭头表示中所示的各个时间点(一). 数值为n=3只小鼠的平均值±标准差。

公式图像 — 图4
纵向的，体内监测用酶抑制剂和抗氧化剂清除剂修复APAP诱导的肝毒性。(一)显示了APAP诱导毒性机制的代表性，以及GSH、1-ABT和t吨-1,2-DCE；表示抑制。(b条)小鼠从左到右依次接受生理盐水、300 mg/kg APAP静脉注射和300 mg/kg带GSH的APAP静脉滴注（200 mg/kg静脉滴注）、1-ABT（2×100 mg/kg静脉注射）或t-1,2-DCE（0.2 mg/kg静脉点滴），然后是CF-SPN（0.8 mg）静脉滴注(**c（c）**)化学发光或(d日)荧光比率信号随时间而显示。黑色箭头表示中所示的各个时间点(一). 数值为n=3只小鼠的平均值±标准差。

图5
实时体内INH给药后小鼠剂量依赖性肝毒性的成像。(一)小鼠从左到右依次接受200、100、50 mg/kg INH或生理盐水，然后是CF-SPN（0.8 mg i.v.）的代表性图像。肝脏的放射强度(b条)化学发光或(**c（c）**)荧光比率信号随时间而显示。黑色箭头表示中所示的各个时间点(一). 数值为n=3只小鼠的平均值±标准差。(d日)小鼠肝脏的代表性组织学（H&E）(一)给药180分钟后显示，相应的图像放大在最下面一行。比例尺分别表示（顶部）10μm和（底部放大）2.5μm。

图6
CF-SPN区分和同时检测H的能力₂O（运行）₂和ONOO⁻提供了母体药物生物活性的机制性见解。H的大多数₂O（运行）₂通过酶介导的药物氧化解偶联或通过母体药物氧化后氧化还原循环的启动，在第一阶段生物活性化后产生。CF-SPN的强化学发光表明第一阶段生物活性参与了药物毒性机制。相反，ONOO的生产⁻与线粒体毒性和反应性药物代谢物对线粒体电子传递链的解偶联有关。FL指数的显著增加表明ONOO的产量⁻表明药物生物活性化导致线粒体功能障碍。

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中的注释

轻视压力。
Chan J、Chang CJ。 Chan J等人。国家生物技术。2014年4月；32(4):337-8. doi:10.1038/nbt.2873。国家生物技术。2014 PMID：24714482 没有可用的摘要。

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轻视压力。
Chan J，Chang CJ。 Chan J等人。国家生物技术。2014年4月；32(4):337-8. doi:10.1038/nbt.2873。国家生物技术。2014 PMID：24714482 没有可用的摘要。
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1. Nasr A、Lauterio TJ、Davis MW。美国和食品和药物管理局的未批准药物。高级热处理。2011;28:842–856.-公共医学
1. Budnitz DS等。门诊药物不良事件急诊就诊的国家监测。JAMA公司。2006;296:1858–1866.-公共医学
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[7] Srivastava A等。反应性代谢物在药物诱导肝毒性中的作用。Handb实验药理学。2010;196:165–194.-公共医学

[8] Srivastava A等。反应性代谢物在药物诱导肝毒性中的作用。Handb实验药理学。2010;196:165–194.-公共医学

[9] 日本迪马西。新药开发风险：试验药物的批准成功率。临床药物治疗。2001;69:297–307.-公共医学

[10] 日本迪马西。新药开发风险：试验药物的批准成功率。临床药物治疗。2001;69:297–307.-公共医学

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