能量代谢双调控纳米颗粒(阿托伐醌-阿苯达唑纳米颗粒)抗囊型棘球蚴病的疗效及机制研究

Efficacy and mechanism of energy metabolism dual-regulated nanoparticles (atovaquone-albendazole nanoparticles) against cystic echinococcosis.

作者信息Yuehong Gong, Tianjiao Zhou, Ruijia Ma, Jianhua Yang, Yicong Zhao, Meichi Pan, Zhangjian Huang, Hao Wen, Hulin Jiang, Jianhua Wang
PMID39097707
发布时间2024-08-03
DOI10.1186/s12879-024-09662-w

实验完整度

高

包含体外原头节活性实验、LO2细胞毒性实验、ROS与能量代谢检测、Western blot机制验证以及体内小鼠模型验证等多个独立证据层级。

主要模型

细粒棘球绦虫原头节 细粒棘球绦虫囊泡 人正常肝细胞LO2 Egs感染小鼠模型

重点核对

ATO-ABZ NPs最佳比例为1:1 原头节活性检测使用1%亚甲蓝染料排斥试验 体外药物干预浓度范围5-200 µg/mL 体内小鼠模型通过腹腔注射50个囊泡建立,3个月后给药 小鼠给药剂量为50 mg/kg,每日一次,持续28天

摘要

背景 阿苯达唑(ABZ)和阿托伐醌(ATO)通过抑制能量代谢实现对细粒棘球绦虫(Egs)的杀伤作用,但其利用率较低。本研究旨在分析负载ABZ-ATO的纳米颗粒(ABZ-ATO NPs)对Egs的杀伤效果。 方法 通过紫外光谱和纳米粒度电位仪评价NPs的理化性质。体外实验检测了ATO、ABZ或ATO-ABZ NPs对原头节的活性、对肝细胞LO2的药物毒性、ROS产生以及能量代谢指标(乳酸脱氢酶、乳酸、丙酮酸和ATP)的影响。在体内实验中,利用Egs感染小鼠模型检测了ATO、ABZ或ATO-ABZ NPs对囊泡生长和器官毒性的影响。 结果 药物NPs具有均匀的粒径、稳定性、高载药量和−21.6mV的zeta电位。ABZ或ATO NPs在抑制原头节活性方面比游离药物更有效。ATO-ABZ NPs对原头节的杀灭作用强于游离药物。体内Egs感染小鼠实验显示,ATO-ABZ NPs减小了囊泡大小,并能保护多种器官。能量代谢结果表明,ATO-ABZ NPs显著增加了ROS水平和丙酮酸含量,降低了幼虫中乳酸脱氢酶、乳酸含量和ATP的产生。此外,ATO-ABZ NPs促进了原头节中DHODH蛋白表达的降低。 结论 ATO-ABZ NPs在体外和体内均表现出抗CE活性,可能通过抑制能量产生和促进丙酮酸聚集实现。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
ATO联合ABZ负载纳米颗粒能否增强对细粒棘球绦虫的杀伤效果,并探讨其潜在机制。
核心机制
ATO-ABZ NPs可能通过抑制DHODH表达,增加ROS水平,抑制能量代谢(降低LDH、乳酸和ATP,增加丙酮酸),从而促进原头节死亡。
主要证据
体外实验显示ATO-ABZ NPs显著抑制原头节和囊泡活性,降低DHODH表达,增加ROS和丙酮酸,减少ATP;体内实验显示ATO-ABZ NPs减小囊泡大小并保护器官。
研究意义
为CE治疗的新药研究提供理论基础,并发现一种新的药物递送方法和治疗模式,即应用纳米制剂提高CE的治疗效果。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

纳米颗粒制备与表征

评价ABZ NPs、ATO NPs和ATO-ABZ NPs的理化性质,确保其稳定性和适用性。

利用紫外分光光度计测定药物载药量,通过纳米粒度电位仪检测粒径和zeta电位。

2

体外原头节活性检测

评估不同药物(游离或纳米形式)对原头节活力的抑制作用。

将约200个原头节接种于96孔板,分别用不同浓度(10-200 µg/mL)的ABZ、ATO或ATO-ABZ(游离或NPs)干预1-5天,采用亚甲蓝染色排除试验评估存活率。

3

体外囊泡活性检测

评估ATO-ABZ(游离或NPs)对囊泡活力的影响。

将培养2个月以上、直径2-3 mm的囊泡接种于48孔板,每孔20-30个囊泡,每组三个重复,用不同浓度(12.5-200 µg/mL)的ATO-ABZ干预5天,评估囊泡存活率。

4

LO2细胞毒性评估

评估不同药物NPs对正常肝细胞LO2的毒性。

LO2细胞接种于96孔板,用不同浓度(0.01-50 µg/mL)的空白NPs、ABZ NPs、ATO NPs或ATO-ABZ NPs处理24小时,MTT法检测细胞活力,并观察细胞形态和线粒体膜电位。

5

氧化应激与能量代谢检测

检测药物干预后原头节中ROS水平、能量代谢指标和DHODH蛋白表达的变化。

原头节分为对照组、ABZ NPs、ATO NPs和ATO-ABZ NPs组,分别处理,检测ROS荧光强度,ELISA检测乳酸、LDH、丙酮酸和ATP含量,Western blot检测DHODH蛋白表达。

6

体内小鼠模型验证

评估ATO-ABZ NPs在Egs感染小鼠模型中的治疗效果和安全性。

通过腹腔注射50个囊泡建立CE小鼠模型,3个月后经B超验证建模成功,随机分组,分别给予ABZ NPs、ATO NPs、ATO-ABZ NPs或空白对照(50 mg/kg,每日一次,灌胃28天),记录囊泡大小、重量,并检测器官指数和病理变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证分子表达变化
验证免疫效应
验证机制链路
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
阿苯达唑Sigma--
阿托伐醌Macklin--
RPMI-1640培养基----
胎牛血清HyClone--
青霉素-链霉素HyClone--
苏木素染色液ZSBB-Bio--
伊红染色液ZSGB-BIO--
PBS缓冲液Hyclone--
JC-1线粒体膜电位检测试剂盒Solarbio--
活性氧检测试剂盒BeyotimeS003M
RIPA裂解液Thermo--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo--
PVDF膜Millipore--
牛血清白蛋白----
DHODH抗体Abcamab246901
GAPDH抗体----
山羊抗兔IgG/HRPBioss--
ECL化学发光液Thermo--
乳酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA019-2-1
乳酸脱氢酶活性检测试剂盒SolarbioBC0680
增强型ATP检测试剂盒BeyotimeS0027

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
原头节活性检测
原头节活性≥98%,每组200个原头节,干预浓度10-200 µg/mL,干预时间1-5天,每组三个重复
阅读提示:Methods: Collection and culture of protoscolexes, Determination of the in vitro survival rate
囊泡活性检测
囊泡直径2-3 mm,每组20-30个囊泡,干预浓度12.5-200 µg/mL,干预时间5天,每组三个重复
阅读提示:Methods: Determination of the in vitro survival rate
LO2细胞毒性
LO2细胞密度1×10^5/孔,药物浓度0.01-50 µg/mL,处理时间24小时
阅读提示:Methods: Cell culture, and determination of cell viability and mitochondrial membrane potential of LO2 cells
ROS和能量代谢检测
ABZ NPs浓度30 µg/mL,ATO NPs和ATO-ABZ NPs浓度10 µg/mL,ROS检测使用DCFH-DA,ELISA检测LD、LDH、PA和ATP
阅读提示:Methods: Determination of reactive oxygen species (ROS) in protoscolexes, Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)
体内小鼠模型
雌性昆明小鼠,腹腔注射50个囊泡,感染3个月后验证,给药剂量50 mg/kg,每日一次,持续28天
阅读提示:Methods: In vivo experiments