De verhoogde snelheid van farmaco- en toxicokinetische analyses van metalen en op metaal gebaseerde verbindingen in zebravissen kan voordelig zijn voor milieu- en klinische vertaalstudies. De beperking van onbekende blootstelling aan water werd overwonnen door sporenmetaalanalyse uit te voeren op verteerd zebravisweefsel met behulp van inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Dosisopname van op platina en ruthenium gebaseerde samengestelde blootstelling bij zebravissen door inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie met bredere toepassingen
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Metalen en op metaal gebaseerde verbindingen omvatten veelzijdige farmaco-actieve en toxicologische xenobiotica. Van toxiciteit voor zware metalen tot chemotherapeutica, de toxicokinetiek van deze verbindingen heeft zowel historische als hedendaagse relevantie. Zebravissen zijn een aantrekkelijk modelorganisme geworden in het ophelderen van farmaco- en toxicokinetiek in milieublootstelling en klinische vertaalstudies. Hoewel zebravisstudies het voordeel hebben dat ze een hogere doorvoer hebben dan knaagdiermodellen, zijn er verschillende belangrijke beperkingen aan het model.
Een dergelijke beperking is inherent aan het watergedragen doseringsregime. Waterconcentraties uit deze studies kunnen niet worden geëxtrapoleerd om betrouwbare interne doseringen te bieden. Directe metingen van de op metaal gebaseerde verbindingen zorgen voor een betere correlatie met compound-gerelateerde moleculaire en biologische responsen. Om deze beperking voor metalen en op metaal gebaseerde verbindingen te overwinnen, werd een techniek ontwikkeld om larvenweefsel van zebravissen na blootstelling te verteren en metaalconcentraties in weefselmonsters te kwantificeren door inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICPMS).
ICPMS-methoden werden gebruikt om de metaalconcentraties van platina (Pt) uit cisplatine en ruthenium (Ru) te bepalen uit verschillende nieuwe op Ru gebaseerde chemotherapeutica in zebravisweefsel. Bovendien onderscheidde dit protocol concentraties van Pt die werden gesekwestreerd in het chorion van de larve in vergelijking met het zebravisweefsel. Deze resultaten geven aan dat deze methode kan worden toegepast om de metaaldosis in larvale weefsels te kwantificeren. Verder kan deze methode worden aangepast om specifieke metalen of op metaal gebaseerde verbindingen te identificeren in een breed scala aan blootstellings- en doseringsstudies.
Inleiding
Metalen en op metalen gebaseerde verbindingen blijven farmacologische en toxicologische relevantie hebben. De prevalentie van blootstelling aan zware metalen en de impact ervan op de gezondheid heeft het wetenschappelijk onderzoek sinds de jaren 1960 exponentieel verhoogd en bereikte een recordhoogte in 2021. De concentraties van zware metalen in drinkwater, luchtvervuiling en beroepsmatige blootstelling overschrijden wereldwijd de wettelijke limieten en blijven een probleem voor arseen, cadmium, kwik, chroom, lood en andere metalen. Nieuwe methoden om de blootstelling aan het milieu te kwantificeren en pathologische ontwikkeling te analyseren, blijven veel gevraagd
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
De AB-stam zebravis (Danio rerio) werd gebruikt voor alle experimenten (zie de Tabel met Materialen) en het houderijprotocol (# 08-025) werd goedgekeurd door de Rutgers University Animal Care and Facilities Committee.
1. Zebravishouderij
- Fok en onderhoud de zebravis in een recirculerend aquatisch habitatsysteem op een 14 uur licht: 10 uur donkere cyclus.
- Zuiver gemeentelijk leidingwater door zand- en koolstoffiltratie om vissysteemwater te verkrijgen. Houd het water in het aquatische systeem op 28 °C, <0,05 ppm nitriet, <0,2 ppm ammoniak en pH tussen 7,2 en 7,7.
- Voer de....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Deze resultaten zijn eerder gepubliceerd24. Weefselopnamestudies werden uitgevoerd met watergedragen blootstellingen van cisplatine en een nieuwe op Ru gebaseerde antikankerverbinding, PMC79. Letaliteit en vertraagd uitkomen werden geëvalueerd op nominale concentraties van cisplatine 0, 3,75, 7,5, 15, 30 en 60 mg/l cisplatine. Pt-accumulatie in organismeweefsel werd bepaald door ICPMS-analyse en organismeweefsel bevatte respectievelijke doses van 0,05, 8,7, 23,5, 59,9, 193,2 en 461,9 ng (Pt) per o.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Het hier beschreven protocol is geïmplementeerd om de levering en opname van op metaal gebaseerde antikankergeneesmiddelen met Pt of Ru te bepalen. Hoewel deze methoden al zijn gepubliceerd, bespreekt dit protocol belangrijke overwegingen en details om deze methodologie aan te passen voor een reeks verbindingen. Het OESO-protocol in combinatie met weefselvertering en ICPMS-analyse stelde ons in staat om te bepalen dat PMC79 krachtiger was dan cisplatine en resulteerde in ongelijksoortige weefselaccumulatie, wat afzonderl.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Er zijn geen belangenconflicten die door een van de auteurs moeten worden bekendgemaakt.
Dankbetuigingen
Financiering: NJAES-Rutgers NJ01201, NIEHS Training Grant T32-ES 007148, NIH-NIEHS P30 ES005022. Daarnaast wordt Brittany Karas ondersteund door opleidingssubsidie T32NS115700 van NINDS, NIH. De auteurs erkennen Andreia Valente en de Portugese Stichting voor Wetenschap en Technologie (Fundação para a Ciência e Tecnologia, FCT; PTDC/QUI-QIN/28662/2017) voor de levering van PMC79.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| AB Strain Zebrafish (Danio reri) | Zebrafish International Resource Center | Wild-Type AB | Wild-Type AB Zebrafish |
| ACS Grade Nitric Acid | VWR BDH Chemicals | BDH3130-2.5LP | Salpeterzuur (68-70%); gebruikt voor het maken van 10% HNO3 zuurbadoplossing voor het weken/vooraf zuiveren van centrifugebuizen |
| Aquatox Fish Diet (Flake) | Zeigler Bros, Inc. | Vlokvoer om gemengd te worden in een 1:4 verhouding van Aquatox Fish Diet tot TetraMin Tropical Flakes en gebruikt als voer | |
| Artemia cysts, brine shrimp | PentairAES | BS90 | Artemia-eieren verkocht in 15-ounce, vacuümverpakte blikjes om uit te komen en als voer te gebruiken |
| ASX-510 Autosampler voor ICPMS | Teledyne CETAC | Automatische sampler met configureerbare XYZ-beweging, stromende spoelstation en sonde met een binnenafmeting van 0,3 mm. Compatibel met Nu AttoLab-software voor programmeerbare batchanalyses. | |
| Centrifuge | Thermo Scientific | CL 2 | Thermo Scientific CL 2 compacte tafelcentrifuge met variabele snelheidsbereik tot 5200 rpm; gebruikt om monster en zuurcondensaat naar de bodem van de centrifugebuis te brengen tussen microgolfverteringsintervallen; helpt bij monsterretentie |
| Centrifugebuizen | VWR | 21008-105 | Ultra hoge prestatiepolypropyleen centrifugebuizen met platte dop; 15 mL volume; lekvrij met conische bodem |
| Klasse A heldere glazen draadbijtellers | Fisherbrand | 03-339-25B | Afzonderlijke glazen bijtellers voor blootstellingsbeveiliging |
| Dimethyl Sulfoxide | Millipore Sigma | D8418 | Oplosmiddel of drager voor hydrofobe verbindingen |
| Fixed Speed Vortex Mixer | VWR | 10153-834 | Vortex mixer; gebruikt om het monster na zuurvertering en verdunning te homogeniseren |
| Zuivere waterstofperoxide | Merk KGaA, EDM Millipore | 1.07298.0250 | Suprapur waterstofperoxide (30%); gebruikt voor monstervertering |
| Zuivere salpeterzuur | EDM Millipore | NX0408-2 | Omni Trace Ultra Salpeterzuur (69%); gebruikt voor monstervertering |
| Instant Ocean Zeezout | Spectrum Brands, Inc. | Instant Ocean® Zeezout | Eiwiteroplossing bevat Instant Ocean zeewater met een uiteindelijke concentratie van 60 µg/ml |
| Mars X Microgolfverteringssysteem | CEM, Matthews, NC | Microgolfzuurverteringssysteem gebruikt om monsters te verteren en homogeniseren onder uniforme omstandigheden. Voor deze methodologie werd de open vatverteringsmethode voltooid met behulp van centrifugebuizen van polypropyleen voor eenmalig gebruik bij laag vermogen (300 W). | |
| Multi-elementoplossing 3 | SPEX CertiPREP | CLMS-3 | Bevat 10 mg/L Au, Hf, Ir, Pd, Pt, Fu, Sb, Sr, Te, Sn in 10% HCl/1% HNO3; gebruikt als kwaliteitscontrolestandaard voor Pt- en Ru-analyses |
| Nu Instruments AttoM Hoge Resolutie Inductief Gekoppelde Plasma Massa Spectrometer (HR-ICP-MS) | Nu Instruments/Amatek | Dubbel focusserings magnetisch sector inductief gekoppelde plasma massa spectrometer met flexibele lage tot hoge resolutie spleetsysteem en dynamisch bereik detectorsysteem. Gegevensverwerking en kwantificering gebeurt met behulp van NuQuant-begeleidende software. | |
| Platinum (Pt) standaardoplossing, NIST 3140 | National Institute of Standards and Technology | 3140 | Bereidt uit ampul die 9,996 mg/g Pt in 10% HCl bevat; ; gebruikt als kwaliteitscontrolestandaard voor Pt-analyses |
| Platinum (Pt) standaardoplossing, een-element | High Purity Standards | 100040-2 | Bevat 1000 mg/L Pt in 5% HCl |
| Ruthenium (Ru) standaardoplossing, een-element | High Purity Standards | 100046-2 | Bevat 1000 mg/L Ru in 2% HCl |
| TetraMin Tropical Flakes | Tetra | 77101 | Vlokvoer om gemengd te worden in een 1:4 verhouding van Aquatox Fish Diet tot TetraMin Tropical Flakes en gebruikt als voer |
| Trace Metal Grade Salpeterzuur | VWR BDH Chemicals | 87003-261 | Aristar Plus Salpeterzuur (67-70%); gebruikt voor spoelvloeistof in ASX-510 Autosampler |
| Ultrasoon waterbad | VWR | B2500A-DTH | Ultrasoon waterbad gebruikt om te helpen bij zuurvertering vóór microgolfvertering |
Referenties
- Rehman, K., Fatima, F., Waheed, I., Akash, M. S. H. Prevalence of exposure of heavy metals and their impact on health consequences. Journal of Cellular Biochemistry. 119 (1), 157-184 (2018).
- Anyanwu, B. O., Ezejiofor, A. N., Igweze, Z. N., Orisakwe, O. E.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
