摘要
普鲁士蓝纳米粒子（Prussian blue nanoparticles，PB NPs）因其独特的理化性质在生物医学领域备受关注，在癌症的诊断与治疗方面已取得一系列研究进展。制剂的生物安全性是其临床转化研究中的首要问题，纳米粒子的生物安全性也受到越来越广泛的关注。目前，PB NPs生物安全性研究较少且仅局限在急性毒性和短期的组织分布方面，对其体内过程和对机体潜在影响的研究不够深入。本论文以柠檬酸修饰的PB NPs为研究对象，以小鼠为实验动物，采用一般毒理学和药代动力学研究手段，联合高通量蛋白质组学和非靶向代谢组学技术系统地研究了PB NPs经尾静脉注射后在小鼠体内的生物安全性，及其对机体的潜在影响。 1、将不同剂量PBNPs（低5mg/kg、中10mg/kg、高20mg/kg）单次尾静脉注射到小鼠体内，评估其在小鼠体内的急性及亚急性毒性。结果显示，在注射PB NPs后30天内，各剂量组小鼠未出现死亡，生理生化指标均正常，组织病理切片显示所有脏器的组织细胞结构和形态完整、未见异常。高剂量组（20mg/kg）小鼠在注射后几分钟出现发蔫、呼吸急促、行动迟缓现象，半小时内可恢复正常；进食量与体重在注射后2天内出现下降，随后恢复正常；且在注射后1天的高剂量组小鼠肺脏和肝脏组织切片观察到PB NPs的富集。提示高剂量PB NPs处理引起了小鼠的急性毒性。 2、研究了PB NPs在模拟体液中的体外稳定性，发现PB NPs在模拟体液中可缓慢降解。进一步研究了高剂量PB NPs（20mg/kg）尾静脉注射后在小鼠体内的药代动力学性质。结果显示，PB NPs在小鼠血液循环中的滞留时间较短，4小时内可从血液中清除，之后主要分布在肝脏和肺脏中，但会从肝脏和肺脏中缓慢清除。对PB NPs血浆蛋白质冠的成分进行鉴定与分析，发现其中存在大量的调理素蛋白，推测其介导的调理素作用是导致PB NPs在肝脏和肺脏中积累的关键因素。 3、联合蛋白质组学和代谢组学技术对经尾静脉注射高剂量PB NPs（20mg/kg）后在小鼠体内的主要分布器官肺脏进行分析，处理时间分别为注射后7天和60天。结果显示，肺脏中肾上腺素能信号通路、亚油酸、芳香族氨基酸代谢等通路在注射后7天和60天均受到影响。注射后7天，肺脏中炎症因子前列腺素E2（PGE2）水平升高；注射后60天，肺脏中钙结合蛋白（S100A8/9）、脂质运载蛋白-2（LCN2）、基质金属蛋白酶（MMP9）等炎症因子表达上调，并存在白细胞跨内皮迁移现象，表明组织内存在炎症反应。NADPH氧化酶（NOX）、己糖激酶（HK）、转铁蛋白（TF）表达上调，谷胱甘肽（GSH）水平上升以及GSH代谢富集说明细胞内存在氧化应激反应。 4、联合蛋白质组学和代谢组学技术对经尾静脉注射高剂量PB NPs（20mg/kg）后在小鼠体内的主要分布器官肝脏进行分析，处理时间分别为注射后7天和60天。结果显示，注射后7天，肝脏中乳酸脱氢酶（LDH）、细胞色素P4502A5（CYP2A5）表达上调。注射后60天，肝脏中S100A8/9表达上调，说明组织内存在炎症反应和细胞内氧化应激。注射后7天和60天，肝脏中一些代谢通路，如嘌呤代谢、泛酸和CoA合成、生物素代谢、苯丙氨酸代谢等均受到影响，表明组织内炎症反应和氧化应激的发生，也说明抗炎和抗氧化反应的激活。 上述结果说明，高剂量PB NPs静脉注射后虽不会引起明显的毒性反应，但在蛋白质冠中调理素蛋白作用下会被吞噬细胞识别捕获并积累在小鼠肝脏和肺脏中。PBNPs在肝脏和肺脏缓慢降解和清除过程中会引起局部组织轻微的炎症反应及氧化应激。此研究结果进一步明确了PB NPs静脉注射后的毒理学特征。
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