庆大霉素作用于人体血红蛋白可诱导高铁血红蛋白的形成并降低其氧气亲和力：血液系统毒性的分子机制

《International Journal of Molecular Sciences》：Gentamicin Targeting Human Hemoglobin Induces Methemoglobin Formation and Decreases Oxygen Affinity: A Molecular Mechanism of Hematologic Toxicity

　　

摘要

链霉素的肾毒性和耳毒性已经得到了广泛的研究；然而，它是否会引起血液毒性仍不清楚。本研究旨在探讨链霉素与成人血红蛋白（HbA）的结合及其毒理学意义。通过四波长分光光度法测定甲基血红蛋白（MetHb）的生成量来评估链霉素对HbA氧化的影响，并采用清除剂救援实验来阐明氧化机制。通过获取氧平衡曲线和氧解离实验来评估HbA和红细胞（RBCs）的携氧能力变化。利用表面等离子体共振（SPR）技术确定了链霉素与HbA之间的结合亲和力。此外，还分别通过微流控调制光谱（MMS）和紫外-可见光谱分析了链霉素对HbA二级和三级结构的影响。分子对接技术用于预测链霉素在HbA上的结合位点。分子动力学模拟验证了这种结合的稳定性。链霉素促进了HbA的自氧化，增加了MetHb的水平，并降低了HbA的氧亲和力。链霉素诱导的HbA自氧化主要通过直接干扰血红素口袋以及H₂O₂/铁依赖的机制实现。SPR证实了链霉素与HbA之间存在浓度依赖性的特异性结合。MMS显示HbA的二级结构没有变化；然而，紫外-可见光谱表明链霉素减弱了Soret带，使氧合血红蛋白的双峰变为单峰，并在630 nm处产生了新的吸收峰。分子对接预测链霉素通过氢键、碳-氢键和疏水相互作用与HbA的β链残基结合。本研究表明，链霉素在体外具有血液学效应。通过与HbA上的特定位点结合，链霉素改变了HbA的三级结构，促进了血红素的氧化，从而增加了MetHb的含量（氧化损伤），并降低了其携氧能力（功能损伤）。