VX-765体内研究背景:慢性肾病(Chronic kidney disease,CKD)是一种肾脏结构和功能发生变化,从而导致肾萎缩和肾小球滤过率降低的进行性疾病。在我国流行病学调查中,CKD发病率高达万分之一到万分之三,是继高血压、糖尿病、冠心病之后的第四大常见慢性病,且患病人群的平均年龄持续降低。CKD发展到终末期需要进行透析或肾移植。然而,这两种治疗都会造成患者巨大的经济负担,且常伴有胃肠道反应、肾移植排斥反应和透析并发症。因此,探索和开发对CKD安全有效且无毒副作用的新药具有重要意义。活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的过度产生在CKD的进展中起着关键作用。目前用于CKD治疗的天然ROS清除剂不能满足低剂量和高效率的要求,因为它们的活性基团一旦被消耗,就不能恢复其清除ROS的活性。氧化铈纳米材料是一种新兴的无机ROS清除剂,与天然ROS清除剂相比,氧化铈纳米材料由于Ce~(3+)和Ce~(4+)离子之间的瞬态交换以及晶体结构中稳定的立方萤石结构,具有有效的可再生性和高稳定性。因此,其广泛的应用于生物医学领域,我们的前期研究表明介孔氧化铈纳米颗粒可以通过抑制ROS过量产生来减弱肾缺血再灌注诱导的急性肾损伤(Acute kidney injury,AKI)。该研究提示氧化铈纳米材料可能也有助于CKD的治疗。然而,AKI只需要一次剂量,而治疗CKD需要多次给药才能维持氧化铈纳米材料的治疗效果。这要求用于CKD治疗的氧化铈纳米材料必须具有较高的ROS清除活性和良好的药代动力学参数,如稳定的血药浓度和低器官蓄积量,以确保长期的治疗活性和避免可能的器官累积毒性。据文献报道,尺寸控制是调控氧化铈纳米材料清除活性氧活性和药代动力学参数的潜在途径。因此,本论文展开了以下研究:首先,设计合成了一种超小的氧化铈纳米簇(Ceria nanoclusters,NC),将用于AKI的氧化铈纳米颗粒(Ceria nanoparticles,NP)作为对比,从理化性质和药代动力学参数两个方面筛选出更适合CKD的氧化铈纳米材料;接下来将优选的氧化铈纳米材料在CKD模型中进行实验,研究其对CKD的作用及机制。研究方法:(1)本文采用高温热分解法制备了两种不同尺寸的氧化铈纳米材料:NC,尺寸为～1.2 nm和NP尺寸为～44.6 nm。然后用透射电镜(Transmission electron microscunderlying medical conditionsope,TEM)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对纳米材料进行表征。对NC和NP进行表面配体修饰,用热重分析表面修饰配体的比重。使用NBT作为显色剂检测氧化铈纳米材料的ROS清除能力,并用X-射线光电子光谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)探究其ROS清除能力不同的原因。将所有配体的NC和NP进行了药代动力学的研究。各组小鼠腹腔注射相同浓度的NC和NP,在48 h内进行眼眶取血,器官样本在注射1、2、3、14天进行取材,血液样品和器官样品均用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(Inductively coupled plasma atomic emission spectrometer,ICP-AES)检测样品浓度。从理化性质和药代动力学两方面确定更适合CKD的氧化铈纳米材料。(2)0.2%(w/w)腺嘌呤饲料饲养4周诱导CKD小鼠模型:通过生化指标、病理切片染色判定NC对CKD小鼠肾脏功能的影响。通过免疫组化、免疫荧光和实时定量PCR(Quantitative real-time PCR,RT-q PCR)方法判定NC对CKD小鼠和氧化应激、炎症、纤维化和凋亡各方面的影响以及各种相关基因的表达。Western Blot(WB)方法确定NC作用于氧化应激和炎症的机制。研究结果:(1)TEM结果显示两种氧化铈纳米材料大小均匀,尺寸大小分别为1.2 nm和44.6nm,将其分别命名为NC和NP。XRD证实了本研究制备的两种材料与氧化铈标准特征衍射峰一致。热重分析结果三种selleckchem Bemcentinib配体(SA、PEG600、PEG2000)成功修饰到NC和NP表面。模拟SOD活性测试结果显示,与NP相比,NC具有更强的ROS清除活性,在极低的浓度(0.5μg/m L)下可以实现几乎100%的ROS抑制率,而NP在相同浓度下对ROS的抑制率仅为10%左右。配体的长度对纳米团簇的活性影响很小。与上述结果一致,XPS的结果显示NC的Ce~(3+)的含量均在70%左右,而NP的Ce~(3+)的含量仅为38%左右。药代动力学实验结果表明,与相同配体的NP的相比,NC其具有更平滑的浓度-时间曲线和更低的器官积累优势。因此,选用具有更好ROS清除活性以及良好的药代动力学参数的NC用于后续CKD的作用研究。(2)在NC干预CKD小鼠的体内实验中,NC能够减少血清中肌酐(Serum creatinine,Cr)和尿素氮(Urea nitrogen,BUN)水平,改善CKD小鼠肾脏功能以及抑制血管的减少。在氧化应激方面,NC能够提高SOD酶活性和降低MDA的含量,同时能够恢复Nrf2/Keap1信号通路的活性从而使得HO-1表达增加,NOX2表达减少。在炎症方面,NC能够减少炎症细胞浸润,抑制NF-κB信号通路活性,降低炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β的表达。在纤维化方面,从Massion和天狼星红染色结果都可以证明NC减少了CKD小鼠肾脏的纤维化程度,并且减少了纤维化相关因子的表达。最后,TUNEL染色结果显示,NC能够减少CKD小鼠肾脏中的细胞凋亡。同时,NC能降低促凋亡相关因子的表达量和升高抗细胞凋亡因子的表达。研究结论:(1)与44.6 nm的NP相比,1.2 nm的NC具有更高的ROS清除能力和良好的药代动力学参数,更适合用于CKD的治疗效果研究。(2)NC能够减少CKD小鼠肾脏肾小球和肾小管损伤,通过激活Nrf2/Keap1信号通路抑制体内的氧化应激,以及通过抑制NF-κB信号通路缓解炎症反应,从而减轻肾脏纤维化程度和细胞凋亡,对CKD小鼠有一定的治疗作用。本研究为氧化铈纳米材料应用于临床治疗CKD奠定了夯实的基础。