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在氰化物中毒治疗中,现有解毒剂因血脑屏障(BBB)限制难以抵达脑部。研究人员对新型 DMTS 制剂 FF-DMTS 展开研究,发现其能有效透过 BBB,且药代动力学良好。这为氰化物中毒治疗提供了新方向,有望改善救治效果。
氰化物(CN)是一种毒性极强的化学物质,它如同隐藏在暗处的杀手,在许多工业生产过程中悄然潜伏。比如在金矿开采、电镀和纺织制造等行业,人们稍有不慎就可能接触到它。氰化物一旦进入人体,便会迅速发起 “攻击”,它紧紧抑制住线粒体电子传递链末端的氧化酶 —— 细胞色素 c 氧化酶,使得细胞无法正常利用氧气,有氧 ATP 的产生也被迫按下 “暂停键” 。这一系列的连锁反应,最终导致乳酸酸中毒,严重时甚至会夺走人的生命。那些对能量需求巨大的器官,如大脑和心脏,在氰化物的威胁下首当其冲,成为最易受伤害的 “受害者”。
目前,市面上现有的氰化物解毒剂,如 Nithiodote?和 Cyanokit?,虽然在一定程度上能发挥作用,但都存在着明显的缺陷。Nithiodote?的疗效不够理想,且必须通过静脉注射给药,这在大规模伤亡的紧急情况下,很难迅速满足众多患者的需求;Cyanokit? 同样面临着静脉注射的限制,而且由于血脑屏障(BBB)的存在,它难以有效进入大脑,无法对中毒的大脑进行充分的救援。这些问题就像一道道难以跨越的障碍,横亘在氰化物中毒治疗的道路上,迫切需要新的解决方案。
为了攻克这些难题,来自美国山姆休斯顿州立大学(Sam Houston State University)、匈牙利塞格德大学(University of Szeged)等机构的研究人员挺身而出,开展了一项针对新型氰化物解毒剂二甲基三硫(dimethyl trisulfide,DMTS)制剂 FF-DMTS 的研究。他们的研究成果发表在《Toxicology and Environmental Health Sciences》杂志上,为氰化物中毒治疗带来了新的曙光。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。在体外实验方面,借助 BBB - 平行人工膜渗透测定(BBB-PAMPA)系统和原代三重共培养的血脑屏障模型,来探究 FF-DMTS 透过血脑屏障的能力;通过 MTT 检测、LDH 检测以及实时细胞电子传感技术,评估 FF-DMTS 对细胞活力的影响;采用跨内皮电阻(TEER)测量、免疫荧光染色等手段,监测血脑屏障的完整性。在体内实验中,研究人员选用 CD-1 雄性小鼠,给予 150mg/kg 的 DMTS 剂量,通过肌肉注射 FF-DMTS 制剂,然后采集不同时间点的血液和脑组织样本,运用高效液相色谱 - 紫外检测(HPLC-UV)和气相色谱 - 质谱(GC-MS)技术,测定 DMTS 在血液和大脑中的浓度,从而揭示其药代动力学特征。
下面来看具体的研究结果:
- FF-DMTS 的粒径分布及其透过 BBB-PAMPA 系统的渗透性:研究人员对 FF-DMTS 胶束制剂的粒径进行测量,发现其平均粒径为 16nm,粒径范围在 7.5 - 38nm 之间。利用 BBB-PAMPA 系统评估其透过血脑屏障的能力时,计算出 FF-DMTS 在该系统中的滞后时间(tLAG)为 2.002min,表观渗透率(Papp)达到7.68×10?6cm/s。这一结果表明,FF-DMTS 在透过模拟血脑屏障的模型时展现出了良好的性能。
- FF-DMTS 对内皮细胞活力的影响:研究人员通过多种细胞活力检测方法发现,在 1 - 1000μg/ml 浓度范围内,10min 的 FF-DMTS 处理,只有在最高浓度 1000μg/ml 时,才会对细胞的代谢活性(MTT 检测)和膜完整性(LDH 检测)产生影响。然而,当使用实时细胞电子传感技术持续监测 1 小时后发现,30 - 300μg/ml 浓度的 FF-DMTS 处理 20min,以及较低浓度 3 - 10μg/ml 处理 1 小时,都会导致细胞阻抗下降,这意味着 FF-DMTS 可能会对脑内皮细胞的活力、黏附和屏障完整性造成损害。
- FF-DMTS 对原代大鼠三重共培养血脑屏障模型屏障完整性的影响:在血脑屏障细胞培养模型中,FF-DMTS 对屏障完整性的影响十分显著。实验开始时,模型的 TEER 值较高且稳定,为294±30Ω×cm2 。但经过 10min 的 FF-DMTS 处理后,TEER 值急剧下降。30μg/ml 的 FF-DMTS 处理后,电阻降至151±8Ω×cm2,仅为未处理时的 50%;100μg/ml 处理时,更是降至43±14Ω×cm2,仅为原始值的 14%。同时,通过荧光素通透性测量和紧密连接蛋白 ZO-1 的免疫组化染色进一步证实,高浓度的 FF-DMTS 会破坏血脑屏障的完整性,使屏障变得 “漏洞百出”。不过,100μg/ml 的 FF-DMTS 处理时,DMTS 的渗透率(Pc)达到23.81±4.16×10?6cm/s,显示出较高的透过能力。
- DMTS 在小鼠体内的药代动力学:对小鼠进行体内实验时发现,肌肉注射 150mg/kg 的 FF-DMTS 制剂后,DMTS 在血液中的吸收迅速。注射 10min 后,血浆中的 DMTS 浓度就达到了峰值,为 5.2 ± 1.01μg/ml,并且在 30min 内,血浆浓度能维持在 4.5 - 5μg/ml 。在大脑中,DMTS 也在 10min 时达到峰值,为 495 ± 108ng/g,随后浓度逐渐下降,但即使在注射 120min 后,大脑中仍能检测到少量的 DMTS(98 ± 35ng/g)。这表明 FF-DMTS 能够使 DMTS 快速进入血液和大脑,并在大脑中维持一定的浓度。
综合上述研究结果,研究人员得出结论:FF-DMTS 制剂展现出了良好的血脑屏障通透性和优异的药代动力学特征。虽然该制剂会对血脑屏障的完整性产生一定影响,但在 10 - 30μg/ml 的浓度下,10 - 20min 的处理对细胞活力没有明显的毒性作用。而且,与之前的制剂相比,FF-DMTS 能够在产品中达到更高的 DMTS 浓度,并在大脑中维持稳定的药物浓度。这一研究成果意义重大,为氰化物中毒的治疗提供了新的希望。FF-DMTS 作为一种具有潜力的氰化物解毒剂,有望在未来的临床治疗中发挥重要作用,拯救更多因氰化物中毒而生命垂危的患者。同时,也为后续进一步深入研究 DMTS 在氰化物中毒治疗中的应用奠定了坚实的基础,推动了该领域的研究向前迈出重要的一步。