Dosisaufnahme der platin- und rutheniumbasierten Verbindungsexposition in Zebrafischen durch Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma mit breiteren Anwendungen

Zusammenfassung

Die erhöhte Rate pharmako- und toxikokinetischer Analysen von Metallen und metallbasierten Verbindungen in Zebrafischen kann für Umwelt- und klinische Translationsstudien von Vorteil sein. Die Begrenzung der unbekannten Wasserexpositionsaufnahme wurde durch die Durchführung von Spurenmetallanalysen an verdautem Zebrafischgewebe unter Verwendung der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma überwunden.

Zusammenfassung

Metalle und metallbasierte Verbindungen umfassen vielfältige pharmakoaktive und toxikologische Xenobiotika. Von der Schwermetalltoxizität bis hin zu Chemotherapeutika hat die Toxikokinetik dieser Verbindungen sowohl historische als auch moderne Relevanz. Zebrafische sind zu einem attraktiven Modellorganismus für die Aufklärung der Pharmako- und Toxikokinetik in Umweltexpositions- und klinischen Translationsstudien geworden. Obwohl Zebrafischstudien den Vorteil haben, dass sie einen höheren Durchsatz haben als Nagetiermodelle, gibt es mehrere signifikante Einschränkungen für das Modell.

Eine solche Einschränkung ist dem wässrigen Dosierungsschema inhärent. Die Wasserkonzentrationen aus diesen Studien können nicht extrapoliert werden, um zuverlässige interne Dosierungen zu liefern. Direkte Messungen der metallbasierten Verbindungen ermöglichen eine bessere Korrelation mit verbindungsbezogenen molekularen und biologischen Antworten. Um diese Einschränkung für Metalle und metallbasierte Verbindungen zu überwinden, wurde eine Technik entwickelt, um Zebrafischlarvengewebe nach der Exposition zu verdauen und Metallkonzentrationen in Gewebeproben durch induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (ICPMS) zu quantifizieren.

ICPMS-Methoden wurden verwendet, um die Metallkonzentrationen von Platin (Pt) aus Cisplatin und Ruthenium (Ru) aus mehreren neuartigen Ru-basierten Chemotherapeutika im Zebrafischgewebe zu bestimmen. Darüber hinaus unterschied dieses Protokoll Konzentrationen von Pt, die im Chorion der Larve sequestriert wurden, im Vergleich zum Zebrafischgewebe. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Methode angewendet werden kann, um die in Larvengeweben vorhandene Metalldosis zu quantifizieren. Darüber hinaus kann diese Methode angepasst werden, um bestimmte Metalle oder metallbasierte Verbindungen in einem breiten Spektrum von Expositions- und Dosierungsstudien zu identifizieren.

Einleitung

Metalle und metallbasierte Verbindungen haben nach wie vor pharmakologische und toxikologische Relevanz. Die Prävalenz der Schwermetallexposition und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit haben die wissenschaftlichen Untersuchungen seit den 1960er Jahren exponentiell erhöht und 2021 ein Allzeithoch erreicht. Die Konzentrationen von Schwermetallen im Trinkwasser, die Luftverschmutzung und die berufliche Exposition überschreiten weltweit die gesetzlichen Grenzwerte und bleiben ein Problem für Arsen, Cadmium, Quecksilber, Chrom, Blei und andere Metalle. Neuartige Methoden zur Quantifizierung der Umweltexposition und zur Analyse der pathologischen Entwicklung sind nach wie....

Protokoll

Der AB-Stammzebrafisch (Danio rerio) wurde für alle Experimente verwendet (siehe Materialtabelle), und das Haltungsprotokoll (# 08-025) wurde vom Rutgers University Animal Care and Facilities Committee genehmigt.

1. Zebrafischhaltung

1. Züchten und pflegen Sie den Zebrafisch in einem rezirkulierenden aquatischen Lebensraumsystem auf einem 14 h hell:10 h dunklen Zyklus.
   1. Reinigen Sie kommunales Leitungswasser durch Sand- und Kohlenstofffiltration, um Fischsystemwasser zu erhalten. Halten Sie das Wasser des aquatischen Systems bei 28 ° C, < 0,05 ppm Nitrit, <0,2 ppm Ammoniak und pH-Wert....

Ergebnisse

Diese Ergebnisse wurden bereits^{veröffentlicht 24}. Gewebeaufnahmestudien wurden mit wässrigen Expositionen von Cisplatin und einer neuartigen Ru-basierten Antikrebsverbindung, PMC79, durchgeführt. Letalität und verzögertes Schlüpfen wurden für nominale Konzentrationen von Cisplatin 0, 3,75, 7,5, 15, 30 und 60 mg/L Cisplatin untersucht. Die Pt-Akkumulation im Gewebe des Organismus wurde durch ICPMS-Analyse bestimmt, und das Gewebe des Organismus enthielt entsprechende Dosen von 0,05, 8,7, 23,5, 59,9.......

Diskussion

Das hier beschriebene Protokoll wurde implementiert, um die Verabreichung und Aufnahme von metallbasierten Krebsmedikamenten zu bestimmen, die entweder Pt oder Ru enthalten. Obwohl diese Methoden bereits veröffentlicht wurden, diskutiert dieses Protokoll wichtige Überlegungen und Details, um diese Methodik für eine Reihe von Verbindungen anzupassen. Das OECD-Protokoll in Verbindung mit der Gewebeverdauung und der ICPMS-Analyse ermöglichte es uns, festzustellen, dass PMC79 wirksamer als Cisplatin war und zu einer untersch.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
AB Stamm Zebrafisch (Danio reri)	Zebrafish International Resource Center	Wild-Type AB	Wild-Type AB Zebrafisch
ACS Grade Salpetersäure	VWR BDH Chemikalien	BDH3130-2,5LP	Salpetersäure (68-70%); zur Herstellung von 10% HNO3 Säurebadlösung zum Einweichen/Vorcelanen von Zentrifugenröhrchen
Aquatox Fischfutter (Flocke)	Zeigler Bros, Inc.		Flockenfutter, das in einem Verhältnis von 1:4 Aquatox Fish Diet zu TetraMin Tropical Flakes gemischt und als Futter verwendet
Artemia-Zysten, Artemia-Garnelen	PentairAES	BS90	Artemia-Garneleneier, die in 15-ozz-Dosen verkauft werden, vakuumverpackte Dosen zum Schlüpfen und zur Verwendung als Futtermittel
ASX-510 Autosampler für ICPMS	Teledyne CETAC		Automatischer Probenehmer mit konifgurierbarer XYZ-Bewegung, fließender Spülstation und 0,3 mm Innenabmessungssonde. Kompatibel mit der Nu AttoLab Software für programmierbare Batch-Analysen.
Zentrifuge	Thermo Scientific	CL 2	Thermo Scientific CL 2 kompakte Tischzentrifuge mit variablem Drehzahlbereich bis zu 5200 U/min; wird verwendet, um Proben- und Säurekondensat während der Mikrowellenaufschlussintervalle an den Boden des Zentrifugenröhrchens zu bringen; hilft bei der Probenrückhaltung
Zentrifugenröhrchen	VWR	21008-105	Ultrahochleistungs-Zentrifugenröhrchen aus Polypropylen mit flachem Deckel; 15 mL Volumen; auslaufsicher mit konischem Boden
Klarglasfläschchen mit Gewinde der Klasse A	Fisherbrand	03-339-25B	Einzelne Glasfläschchen für die Eindämmung der Exposition
Dimethylsulfoxid	Millipore Sigma	D8418	Lösungsmittel oder Vehikel für hydrophobe Verbindungen
Vortex-Mischer mit fester Drehzahl	VWR	10153-834 Vortex-Mischer	; zur Homogenisierung der Probe nach dem Säureaufschluss und der Verdünnung
Hochreines Wasserstoffperoxid	Merk KGaA, EDM Millipore	1.07298.0250	Suprapur Wasserstoffperoxid (30%); wird für den Probenaufschluss
Hochreines Salpetersäure-Erodiermittel	Millipore	NX0408-2	Omni Trace Ultra Salpetersäure (69%); wird für den Probenaufschluss
verwendet Instant Ocean Sea Salt	Spectrum Brands, Inc.	Sofortiger Ozean® Meersalz	Ei-Wasserlösung enthält instand Meersalz aus dem Meer mit einer Endkonzentration von 60 &; Mikro; g/ml
Mars X Mikrowellenaufschlusssystem	CEM, Matthews, NC		Mikrowellen-Säureaufschlusssystem zum Aufschluss und zur Homogenisierung von Proben unter einheitlichen Bedingungen. Für diese Methode wurde die Aufschlussmethode mit offenen Gefäßen unter Verwendung von Einweg-Zentrifugenröhrchen aus Polypropylen bei geringer Leistung (300 W) durchgeführt.
Multielement-Lösung 3	SPEX CertiPREP	CLMS-3	enthält 10 mg/l Au, Hf, Ir, Pd, Pt, Fu, Sb, Sr, Te, Sn in 10 % HCl/1 % HNO3; wird als Qualitätskontrollstandard für Pt- und Ru-Analysen verwendet
Nu Instruments AttoM Hochauflösendes Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (HR-ICP-MS)	Nu Instruments/Amatek		Massenspektrometer mit doppelfokussierendem magnetischem Sektor mit induktiv gekoppeltem Plasma mit flexiblem Spaltsystem mit niedriger bis hoher Auflösung und Detektorsystem mit dynamischem Bereich. Die Datenverarbeitung und -quantifizierung erfolgt mit der Begleitsoftware NuQuant
Platin (Pt)-Standardlösung, NIST 3140	National Institute of Standards and Technology	3140	Hergestellt aus einer Ampulle, die 9,996 mg/g Pt in 10 % HCl enthält; wird als Qualitätskontrollstandard für Pt-Analysen verwendet
Platin (Pt)-Standardlösung, Einzelelement	High Purity Standards	100040-2	Enthält 1000 mg/L Pt in 5 % HCl
Ruthenium (Ru)-Standardlösung, Einzelelement	High Purity Standards	100046-2	Enthält 1000 mg/L Ru in 2 % HCl
TetraMin Tropical Flakes	Tetra	77101	Flockenfutter, das in einem Verhältnis von 1:4 von Aquatox Fish Diet zu TetraMin Tropical Flakes gemischt und als Futtermittel verwendet
wird Spurenmetallqualität Salpetersäure	VWR BDH Chemicals	87003-261	Aristar Plus Salpetersäure (67-70 %); wird zur Spüllösung im ASX-510 Autosampler
Ultraschall-Wasserbad	VWR	B2500A-DTH	verwendetUltraschall-Wasserbad zur Unterstützung des Säureaufschlusses vor dem Mikrowellenaufschluss

wird verwendet .