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BCNU对组织谷胱甘肽还原酶活性的影响

期刊:toxicology letters

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:


作者与机构
本研究由James P. Kehrer完成,其所属机构为The University of Texas at Austin的Division of Pharmacology and Toxicology, College of Pharmacy。研究发表于1983年的《Toxicology Letters》期刊(第17卷,63-68页)。

学术背景
BCNU(1,3-双(2-氯乙基)-1-亚硝基脲,Carmustine)是一种脂溶性抗癌药物,自1962年起用于临床研究,1977年商业化。其抗肿瘤活性与毒性均被认为源于烷基化作用。1977年首次发现BCNU能特异性抑制谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase),但不同剂量下的抑制程度与持续时间尚未明确。本研究旨在探究BCNU对小鼠肝脏、肺和心脏组织中谷胱甘肽还原酶活性的剂量与时间依赖性影响,并评估其对还原型谷胱甘肽(GSH)水平的影响。

研究流程
1. 实验动物与材料
- 使用9-14周龄的雄性Balb/c小鼠,由The University of Texas at Austin的动物资源中心繁育。
- BCNU由Bristol Laboratories捐赠,溶解于10%二甲基亚砜(DMSO)生理盐水溶液,腹腔注射(i.p.)。

  1. 组织处理与样本制备

    • 小鼠通过颈椎脱位处死,组织经生理盐水灌注去除血液。
    • 取肺、心脏和肝脏组织,用含0.5 mM EDTA的0.1 M磷酸盐缓冲液(pH 7.6)匀浆,先后以1000×g和10000×g离心,取上清液用于酶活性和蛋白测定。
  2. 谷胱甘肽还原酶活性测定

    • 采用Carlberg和Mannervik的方法(1975),通过监测340 nm处NADPH氧化引起的吸光度变化计算酶活性,单位为nmol NADPH氧化/min/mg蛋白。
    • 蛋白质含量通过Lowry法(1951)测定。
  3. GSH含量测定

    • 使用5,5’-二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)法,测定412 nm处吸光度。非蛋白巯基贡献低于总值的5%。
  4. 数据分析

    • 数据以均值±标准误表示,采用单因素方差分析(ANOVA)和Scheffe检验进行组间比较,显著性阈值设为p<0.05。

主要结果
1. 时间依赖性抑制
- 单次50 mg/kg BCNU注射后,肝脏谷胱甘肽还原酶活性在10分钟内显著抑制,肺和心脏则在30分钟后显现抑制。
- 4小时达到最大抑制(肝脏抑制81%,肺抑制81%,心脏抑制56%),且抑制持续48小时(肝脏)和96小时(肺和心脏)。

  1. 剂量依赖性抑制

    • 25 mg/kg BCNU可抑制肝脏和肺的酶活性,但对心脏无显著影响;10 mg/kg无任何抑制作用。
    • 100 mg/kg时,所有组织抑制程度最高。
  2. GSH水平稳定性

    • 50 mg/kg BCNU处理后1小时和24小时,各组织GSH含量均无显著变化,表明谷胱甘肽还原酶活性降低60%仍可维持GSH稳态。

结论与意义
1. 科学价值
- 首次系统量化了BCNU对谷胱甘肽还原酶的抑制动力学,明确了其剂量与时间依赖性特征。
- 证实即使酶活性显著降低,GSH水平仍可维持,提示组织存在冗余的谷胱甘肽还原酶容量。

  1. 应用价值
    • 为BCNU的毒性机制提供了新见解,尤其是其长期抑制酶活性的特性可能加剧依赖谷胱甘肽系统的药物或化学物质的毒性(如阿霉素)。
    • 提示临床需关注高剂量BCNU可能导致的氧化应激风险。

研究亮点
1. 方法学严谨性
- 采用多时间点(10分钟至96小时)和多剂量(10-100 mg/kg)设计,全面刻画抑制动态。
- 通过灌注去除血液干扰,确保组织特异性数据可靠性。

  1. 创新性发现
    • 揭示BCNU抑制酶活性的持久性(最长96小时),与其不可逆抑制机制一致。
    • 提出“组织谷胱甘肽还原酶容量冗余”假说,为后续氧化应激研究提供新方向。

其他有价值内容
- 研究得到NIH生物医学研究支持基金(RR-05849和RR-07091)资助,技术协助由Mary Munoz提供。
- 参考文献中引用了多项关键研究,包括BCNU对红细胞氧化应激的影响(Sagone和Barton, 1979)及谷胱甘肽系统的解毒作用(Reed和Beatty, 1980)。


此报告完整呈现了研究的背景、方法、结果与价值,可供同行研究者快速把握核心贡献。

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