体外模拟单室血管外给药染毒模型的构建及其与经典体外染毒模型在硝酸镧诱导HepG2细胞死亡中的比较

作     者：付大维 付于津 闫赖赖 陈洁 刘芷毓 付娟玲 姚碧云 郝卫东 赵鹏 FU Dawei;FU Yujin;YAN Lailai;CHEN Jie;LIU Zhiyu;FU Juanling;YAO Biyun;HAO Weidong;ZHAO Peng

作者机构：北京大学公共卫生学院毒理学系食品安全毒理学研究与评价北京市重点实验室北京100191 北京大学公共卫生学院卫生检验学系北京100191 

出 版 物：《中国药理学与毒理学杂志》 (Chinese Journal of Pharmacology and Toxicology)

年 卷 期：2025年第39卷第4期

页      面：285-295,I0001,I0002页

学科分类：100405[医学-卫生毒理学] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(81370079),国家自然科学基金(81001253) 北京市自然科学基金(7132122) 

主　　题：体外模拟单室血管外给药染毒模型 经典体外染毒模型 毒动学 曲线下面积 硝酸镧 细胞死亡 

摘      要：目的以硝酸镧﹝La(NO_(3))_(3)﹞为受试物,构建体外模拟单室血管外给药染毒模型,并探究其与经典体外染毒模型在La(NO_(3))_(3)诱导Hep G2细胞死亡中的差异。方法根据毒动学房室模型理论,自主设计由储液室、混合室、染毒室和废液室组成的染毒装置,采用蠕动泵软管连接各室以单向和定速传输液体,根据预设的吸收半衰期(T_(1/2a))和消除半衰期(T_(1/2))等毒动学参数构建La(NO_(3))_(3)体外模拟单室血管外给药染毒模型。采用电感耦合等离子体质谱仪测定不同时间点染毒室中La(NO_(3))_(3)含量。采用PKsolver和Graph Pad Prism 8.0软件对La(NO_(3))_(3)浓度-时间曲线进行分析。通过比较毒动学参数实测值和根据假定的T_(1/2a)和T_(1/2)计算得到的理论值对染毒模型进行评估。以模拟单室血管外给药染毒模型和经典体外染毒模型对Hep G2细胞给予La(NO_(3))_(3)染毒处理,采用Hoechst 33342/碘化丙啶染色测定细胞死亡率。结果在峰值浓度(Cmax)3.91~1000.00μmol·L^(-1)范围内,体外模拟单室血管外染毒模型实测的La(NO_(3))_(3)浓度-时间曲线几乎与相应理论曲线一致,测量值与理论值呈良好线性相关性(r均0.9980);包括消除速率常数(Ke)、T1/2、吸收速率常数(Ka)、T_(1/2a)、达峰时间(T_(max))、C_(max)、清除率(CL)和曲线下面积(AUC_(0-∞))在内的各毒动学参数实测值均与相应理论值接近;各实验组浓度-时间曲线拟合系数R2均0.9900,符合单室血管外给药的房室模型。模拟单室血管外给药染毒模型中,La(NO_(3))_(3)各剂量组均未观察到Hep G2细胞出现明显死亡。经典体外染毒模型中,La(NO_(3))_(3)0.500 mmol·L^(-1)组细胞死亡率显著高于溶剂对照组;0.119和0.243 mmol·L^(-1)组未见明显细胞死亡。Cmax或C染毒为0.500 mmol·L^(-1)时,经典体外染毒诱导Hep G2细胞死亡率显著高于模拟单室血管外给药染毒。AUC相等时,2种染毒模型间La(NO_(3))_(3)诱导Hep G2细胞死亡率差异无统计学意义。结论本研究设计的染毒装置可体外模拟单室血管外给药染毒,使体外毒性测试更接近体内情况,为优化体外毒性测试染毒方法提供了初步实验依据。模拟的单室血管外给药染毒方式和经典体外染毒方式间La(NO_(3))_(3)诱导Hep G2细胞死亡存在差异,提示不同体外染毒模式可能影响毒性测试结果。