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编号:10276713
水杨酸钠对豚鼠体内庆大霉素代谢产物毒性的抑制作用
http://www.100md.com 《第四军医大学学报》 2000年第6期
     作者:陈贤明 王锦玲 姜鸿彦 屈玲

    单位:陈贤明(第四军医大学西京医院耳鼻咽喉科,陕西 西安 710033);王锦玲(第四军医大学西京医院耳鼻咽喉科,陕西 西安 710033);姜鸿彦(第四军医大学西京医院耳鼻咽喉科,陕西 西安 710033);屈玲(第四军医大学西京医院耳鼻咽喉科,陕西 西安 710033)

    关键词:庆大霉素;毒性;外毛细胞;水杨酸钠;解毒作用

    第四军医大学学报000632 摘要:目的 观察庆大霉素及其代谢产物对体外短期培养的豚鼠耳蜗外毛细胞活性的影响,以及水杨酸钠对庆大霉素代谢产物毒性的抑制作用. 方法 预先用豚鼠肝组织匀浆与庆大霉素孵育,使庆大霉素经酶转化后产生毒性物质(庆大霉素代谢产物). 将分离的豚鼠耳蜗外毛细胞置于含不同成分的Hank液中短期培养. 即置于庆大霉素、庆大霉素代谢产物、水杨酸钠、水杨酸钠+庆大霉素代谢产物、以及单纯Hank液中. 实验前、后计算毛细胞总数及存活细胞数. 结果 外毛细胞在含庆大霉素的Hank液中存活率与对照组及水杨酸钠组比较无显著差异(P>0.05);而经庆大霉素代谢产物处理的外毛细胞存活率明显下降(P<0.05);将水杨酸钠加入含庆大霉素代谢产物的Hank液中,发现外毛细胞存活率明显增加(P<0.05). 结论 庆大霉素对离体的外毛细胞无明显毒性,而经肝组织酶转化产生的庆大霉素代谢产物则表现明显的细胞毒性作用,水杨酸钠有抑制庆大霉素代谢产物毒性的作用.
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    中图号:R994.1 文献标识码:A

    文章编号:1000-2790(2000)06-0745-03

    Inhibitory effects of sodium salicylate on the cytotoxicity of metabolized gentamicin

    CHEN Xian-Ming WANG Jin-Ling JIANG Hong-Yan QU Ling

    (Department of Otorhinolaryngology, Xijing Hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710033,China)

    Abstract:AIM To investigate whether gentamycin and its metabolite can impair viability in isolated cochlear outer hair cells(OHC), and whether salicylate can protect OHC from the toxic metabolite. METHODS Gentamycin was incubated with fresh liver homogenates to produce gentamicin metabolite. Isolated cochlear OHC were exposed to different media (gentamicin, gentamicin metabolite, salicylate, salicylate+ gentamicin metabolite, and control). Morphology and fluorescent dyeing were used to calculate the total number of viable OHC before and at the end of the experiment. RESULTS Compared with control, gentamicin and salicylate didn't impair the viability of OHC (P>0.05), but metabolized gentamicin did (P<0.05). After OHC were exposed to media containing both metabolite and salicylate, the damaged cells reduced significantly (P<0.05). CONCLUSION The results imply that native gentamicin is non-toxic to OHC in vitro, but its enzymatically converted production shows cytotoxicity. Salicylate may participate in detoxification reaction.
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    Keywords: gentamycin; toxicity; outer hair cells; sodium salicylate; detoxification

    0 引言

    耳蜗毛细胞短期体外培养是研究耳毒性药物毒性机制的较好模型. 研究发现一些氨基甙类抗生素并不影响体外培养耳蜗外毛细胞的活性,而只是可逆的阻断细胞膜离子通道,氨基甙类抗生素的酶代谢产物才表现出明显的细胞毒性[1,2]. 已有大量研究表明,氨基甙类抗生素毒性与自由基损害有关,抗氧化治疗可减轻氨基甙类抗生素引起的耳毒性[3,4]. 水杨酸盐具有抑制自由基生成和清除自由基的作用[5,6],提示水杨酸盐有可能减轻氨基甙类抗生素的耳毒性. 本实验观察了庆大霉素及其代谢产物对体外培养的豚鼠耳蜗外毛细胞活性的影响,以及水杨酸钠对庆大霉素代谢产物毒性的抑制作用.

, http://www.100md.com     1 材料和方法

    1.1 材料

    1.1.1 庆大霉素代谢产物的制备 参照Garetz等[7]描述的方法并稍加改进,取新鲜豚鼠肝脏,剪碎后按3 mL..g-1比例加入Hank液,用玻璃匀浆器将其研磨成匀浆,过滤后经9000~10 000 g的离心力离心10 min,取上清液与庆大霉素孵育. 孵育液含0.1 mol..L-1 PB(pH 7.4),4 mmol..L-1 NADPH,30mmol..L-1 KCl,7 mmol..L-1 MgCl2和10 mmol..L-1硫酸庆大霉素(Sigma公司). 上述混合液在37℃恒温孵箱内孵育1 h,55℃加热1.5 min使反应停止. 再经10 000~12 000 g离心力离心10 min,去除蛋白质,上清液经孔径0.2 μm滤膜过滤后立即进行细胞毒实验或保存-20℃备用. 实验尽量用新鲜制备的代谢产物进行. 1.1.2 毛细胞分离 选耳廓反应良好的豚鼠为实验动物,体质量250~350 g. 全麻后断头,取下听泡,在Hank液内打开听泡,剔除蜗壳,将耳蜗移入含木瓜蛋白酶0.25 g..L-1 (BIB公司)的D-Hank液中. 酶消化10~15 min,洗去酶液,轻轻吹打基底膜,外毛细胞便落入培养皿底部.
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    1.2 方法

    1.2.1 分组 ①庆大霉素组,Hank液中含硫酸庆大霉素1 mmol..L-1;②庆大霉素代谢产物组,将上述制备的肝组织匀浆庆大霉素孵育液以1:10的比例稀释于Hank液中;③水杨酸钠组,Hank液含水杨酸钠(南京制药厂生产)1 mmol..L-1;④水杨酸钠+庆大霉素代谢产物组,Hank液中含水杨酸钠1 mmol..L-1,庆大霉素代谢产物100 ml..L-1;⑤对照组,Hank液中不含其他试剂.

    1.2.2 光镜下细胞形态观察 实验开始前计算毛细胞数,毛细胞在不同成分细胞外液中静置1 h,连续观察细胞形态变化,参照Zajic等[8]描述的方法判断细胞活性. 实验结束时计算存活细胞数,减少的细胞数作为死亡细胞计算.
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    1.2.3 荧光染色 实验结束时以Fluo-3(BIO-RAD公司,2.2 μmol..L-1)染色30 min,再以碘化吡啶(PI,Sigma 公司,5 mg..L-1)染色3 min,荧光显微镜下死亡细胞核呈红色,胞质呈绿色.

    统计学处理: 结果比较用χ2检验

    2 结果

    2.1 细胞存活与形态 分离下的毛细胞在不同液体中短期培养1 h后细胞存活率如Tab 1.

    表 1 不同成分培养液组外毛细胞存活数、存活率及其比较

    Tab 1 Survival number,survival rate of outer hair cells in different groups,and compared with that in other group Group
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    Total number

    of cells

    Survival

    number

    Survival

    rate(%)

    Hank solution

    243

    175

    72

    Gentamicin

    282
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    192

    68

    Metabolized gentamicin

    358

    161

    45a

    Sodium salicylate

    250

    175

    70

    Sodium salicylate+

    Metabolized gentamicin
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    321

    209

    65b

    aP<0.05 vs gentamicin,bP<0.05 vs metabolized gentamicin.

    图 1 豚鼠耳蜗外毛细胞 A 正常,B 变性,C 死亡

    Fig 1 Cochlear outer hair cells of guinea pigs OHC A normal, B degenerated, C dead ×400

    图 2 死亡的豚鼠耳蜗外毛细胞 Fluo-3和碘化吡啶双重染色
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    Fig 2 Cochlear outer hair cells Fluo-3 and PI combined staining,dead OHC ×1500

    从基底膜上分离下来的毛细胞多数为外毛细胞(Fig 1A). 由于酶的作用及机械损伤,约有5%~10%的外毛细胞形态异常或细胞轻度水肿. 外毛细胞在Hank液中1 h后约有70%~75%细胞活性良好. 在含1 mmol..L-1硫酸庆大霉素的Hank液中,细胞形态变化与Hank液组相似,最终细胞存活数与Hank液组无显著差异. 当Hank液中加入庆大霉素代谢产物后,变性细胞数增加,表现为细胞肿胀变形甚至破裂崩解(Fig 1B,C). 其结果与Hank液组比较差异显著,水杨酸钠溶液对外毛细胞活性影响不明显. 当细胞外液中同时加入水杨酸钠和庆大霉素代谢产物时,发现庆大霉素代谢产物细胞毒作用受到抑制. 虽然细胞存活率比对照组有所下降,但比庆大霉素代谢产物组仍有显著升高.
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    2.2 荧光染色结果 死亡细胞经Fluo-3和碘化吡啶双重染色后,核呈红色,胞质呈绿色(Fig 2). 染色阳性细胞计数见Tab 2.

    表 2 外毛细胞荧光染色结果及比较

    Tab 2 Fluorescent staining for cochlear outer hair cells Group

    Total number

    Survival

    number

    Survival

    rate(%)

    Hank solution
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    243

    51

    21

    Gentamicin

    282

    65

    23

    Metabolized gentamicin

    358

    165

    46a

    Sodium salicylate
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    250

    55

    22

    Sodium salicylate+

    Metabolized gentamicin

    321

    80

    27b

    aP<0.05 vs gentamicin,bP<0.05 vs metabolized gentamicin.3 讨论

    正常外毛细胞为柱状或试管状,顶端可见表皮板,有呈束状的静纤毛突出在表皮板的表面,细胞膜光滑,胞核位于细胞底部. 相差显微镜下细胞体呈半透明状,细胞周围呈双折射现象. 变性毛细胞表现为细胞膜不平,双折射现象消失. 胞质内出现呈布朗运动的颗粒,细胞水肿,最终细胞膜破裂,细胞崩解. 当细胞膜完整性破坏时,碘化吡啶便可与核酸特异结合, 在荧光显微镜下发出红色荧光. 另外,普通光镜下某些已变形,或轻度肿胀的外毛细胞,碘化吡啶并不能染色,而少数形态无明显异常的外毛细胞却能被碘化吡啶染色. 表明主观判断与客观指标略有出入. 实验结束时存活与死亡外毛细胞总和与实验开始时外毛细胞总数也略有出入,可能是少数外毛细胞已完全崩解成碎片,无法计数的结果.
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    虽然庆大霉素可引起耳聋,形态学表现为听毛细胞破坏、丢失. 但体外实验发现庆大霉素对外毛细胞无明显毒性,它对外毛细胞主要表现为可逆性的膜离子通道阻滞作用[1]. 也就是说庆大霉素慢性毒性才引起耳聋. Huang 等[2]认为庆大霉素必须经过酶的转化,才能产生对外毛细胞有毒性的物质. 本实验结果与Huang等发现基本一致. 肝脏含有多种代谢酶,是药物等异源物质新陈代谢的主要部位. 将庆大霉素与肝组织碎片孵育后,表现出对外毛细胞的明显毒性作用,说明有毒性代谢产物形成.

    水杨酸制剂是临床常见的非甾体抗炎药,具有镇痛、抗炎、抗血栓等作用. 有研究发现,水杨酸类药物还具有自由基清除剂作用,能竞争性地抑制自由基产生,并清除体内过量的自由基[5,6]. 本实验发现水杨酸钠有抑制庆大霉素代谢产物毒性的作用,说明庆大霉素代谢产物对外毛细胞损伤过程中可能有自由基产生. 当然,并不是说庆大霉素代谢产物就是自由基,因为自由基性质极不稳定,持续时间很短. 推测毒性产物与外毛细胞接触后才使外毛细胞产生过量自由基,而水杨酸只是抑制了毒性产物的活性或清除了这一过程中产生的自由基.
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    水杨酸制剂是临床常用的药物,体外实验证明有抑制庆大霉素毒性的作用,有可能成为预防氨基甙类抗生素耳毒性的一种新制剂.

    作者简介:陈贤明(1964-),男(汉族),安徽省滁州市人. 博士生(导师王锦玲),医师. Tel.(029)3375385(O)

    参考文献:

    [1] Dulon D, Zajic G, Aran JM et al. Aminoglycoside antibiotics impair calcium-entry but not viability and motility of cochlear outer hair cells[J]. J Neurosci Res, 1989;24(2):338-346.

    [2] Huang MY, Schacht J. Formation of a cytotoxic metabolite from gentamicin by liver[J]. Biochem Pharmacol, 1990;40(11):R11-R14.
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    [3] Pierson MG, Moller AR. Prophylaxis of kanamycin-induced ototoxicity by a radioprotectant[J]. Hear Res, 1981; 4(1):79-87.

    [4] Song BB, Anderson DJ, Schacht J. Protection from gentamicin ototoxicity by iron chelators in guinea pig in vivo[J]. J Pharmacol Exp Ther,1997;282(1):369-377.

    [5] Prinska EM, Schacht J. Formation of free radicals by gentamicin and iron and evidence for an iron..g-1entamicin complex[J]. Biochem Pharmacol,1995;50(11):1749-1752.
, 百拇医药
    [6] Dinis TC, Maderia VM, Almeida LM. Action of phenolic derivatives as inhibitors of membrane lipid peroxidation and as peroxyl radical scavengers[J]. Arch Biochem Biophys, 1994;315(1):169-169.

    [7] Garetz SL, Rhee DJ, Schacht J. Sulfhydryl compounds and antioxidants inhibit cytotoxicity to outer hair cells of a gentamicin metabolite in vitro[J]. Hear Res, 1994;77(1/2):75-80.

    [8] Zajic G, Schacht J. Comparison of isolated outer hair cells from five mammalian species[J]. Hear Res, 1987;26(2/2):249-256.

    收稿日期:1999-08-23

    修回日期:1999-12-21, 百拇医药