黑色背景中呈分枝形态的紫红色与白色顺铂晶体。
顺铂晶体。(Larry Ostby / NCI / Wikimedia Commons;Public domain)

用有害结局路径组织肾毒性检测

铂类抗肿瘤药物的肾毒性程度和作用过程各有特点。乌得勒支大学(Utrecht University)团队在 NAM journal 报道一种体外比较平台,利用有害结局路径(adverse outcome pathway,AOP)组织检测项目,观察顺铂、卡铂和奥沙利铂引起的线粒体、氧化应激和细胞损伤变化。

AOP 用相互关联的生物学事件描述从初始作用到有害结局的过程。研究参考铂类药物相关路径中的线粒体功能受损、活性氧增加和细胞死亡等事件,为每个能够在细胞中观察的环节配置检测,比较药物在各环节的反应。

模型使用条件永生化的人近端肾小管上皮细胞 ciPTEC。团队在静态二维培养中设置不同浓度和 24、48、72 小时处理,先根据各药物的活力变化确定测试范围,再开展机制检测。

多项指标观察细胞损伤过程

PrestoBlue 通过染料还原反映细胞代谢活力;乳酸脱氢酶(LDH)释放用于观察细胞膜损伤。

JC-10 荧光用于观察线粒体膜电位变化,CM-H2DCFDA 探针用于检测细胞内活性氧。研究分别设置线粒体去极化剂 CCCP 和过氧化氢作为相应阳性参照,以检查检测对预期变化的响应。

团队还测量 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性。NAG 是近端肾小管损伤的相关标志。所有结果结合剂量和时间分析,每项至少包含 3 次独立实验,每次设置 3 个技术重复。

顺铂在较低浓度下即引起损伤

顺铂的半数抑制浓度随处理时间由 24 小时的 26.3 μM,降到 48 小时的 11.9 μM 和 72 小时的 10.5 μM。奥沙利铂对应为 113、44.9 和 45.5 μM,卡铂为 529、139 和 97 μM。延长暴露时间后,三种药物在相应浓度范围内都呈现更明显的活力变化。

LDH 结果中,顺铂在较低浓度即可出现细胞膜损伤信号;卡铂的变化更多集中在较高浓度和较长处理。奥沙利铂的损伤表现介于两者之间,不同时间点的增加幅度也有差别。

机制检测进一步呈现了差异。顺铂在较低浓度下就引起线粒体膜电位变化,部分变化出现时细胞活力尚未明显下降。卡铂需要更高浓度或更长时间,奥沙利铂则呈现相对有限、随时间变化的反应。

活性氧与 NAG 活性变化因药物而异

顺铂在 20 μM 条件下产生较强活性氧信号,持续到 24–48 小时。卡铂的活性氧增加较小,未形成同样显著的响应;奥沙利铂在较高浓度出现过较短暂的增加。研究将这些结果与各自的线粒体及活力变化对应。

顺铂处理后的 NAG 活性随浓度和时间增加而升高;卡铂的变化需要更高浓度和更长暴露,奥沙利铂的增加则较早出现、随后趋于平缓。作者将 NAG 作为肾小管细胞损伤的补充指标,并讨论后续加入其他损伤标志。

在 3 种药物的浓度比较中,线粒体膜电位变化通常出现在比 LDH 释放和细胞活力下降更低的浓度下。

平台仍需补充转运功能与长期暴露检测

当前平台直接测量的是细胞层面的部分关键事件。铂类药物与 DNA 结合、DNA 损伤以及最终肾功能衰竭等环节没有在本实验中逐项测量;研究也未建立各事件之间的定量因果关系模型。

作者提出,后续应扩大药物类别,增加慢性和重复暴露设计,检查肾小管转运特征,并结合动态培养或器官芯片。作者还建议结合药代动力学模型和体内—体外外推,分析细胞实验浓度与人体暴露之间的关系。

肾小管的功能检测也是后续工作的重点。现有指标以应激和损伤为主,未直接分析转运和重吸收;作者建议加入 OCT2、OAT1/3 等转运蛋白活动,并通过其他细胞来源或多细胞模型补充单层培养中的组织相互作用。

对细胞死亡过程,作者建议增加半胱天冬酶活性检测和相关抑制剂,区分不同死亡机制;并进一步研究自噬、炎症及抗氧化转录响应。

作者将这组检测定位为铂类药物的早期机制筛选,并提出用更多药物类别及模型检验其适用性。

来源与延伸阅读

  1. An AOP-guided in vitro platform for mechanistic screening of platinum-based nephrotoxicity. NAM journal (2026). ↗