检测方法有望用于脊髓损伤,多发性硬化症
(bob游戏Medical Xpress) -一种以前用于测量吸烟者体内发现的一种毒素的医学测试,已被用于测量脊髓损伤和多发性硬化症患者体内的同一种毒素,为减轻症状提供了一种潜在的工具。
这种叫做丙烯醛的毒素,会在人体内产生神经细胞受伤,引发一系列生化事件,被认为会加重受伤的严重程度。丙烯醛(发音为a-KRO-le-an)也可能在多发性硬化症以及其他条件。
普渡大学基础医学系、兽医医学院、瘫痪研究中心和韦尔登生物医学工程学院的神经科学和生物医学工程教授Riyi Shi说,因为已经存在降低丙烯醛在体内浓度的药物,能够无创地检测和测量它代表着一种潜在的治疗进步。
“如果丙烯醛含量很高,就需要降低,而我们已经有了有效的丙烯醛去除剂来做到这一点,”Shi说。“减少或去除丙烯醛可能会减轻患者症状的严重程度神经损伤但目前还没有一种实用的方法来监测神经系统创伤和疾病中的丙烯醛水平。”
毒素存在于烟草烟雾而且空气污染物.以前已经开发了一种方法来检测和测量吸烟者尿液中的丙烯醛,但它还没有用于体内产生丙烯醛的人。
“基于这种方法,揭示了丙烯醛在吸烟者中显著升高,并在戒烟后下降香烟烟雾Shi说。“然而,这种方法还没有被广泛用于丙烯醛升高的情况中枢神经系统损害或疾病。”
研究人员在实验动物身上测试了这种方法。
“我们想看看高水平的丙烯醛是否对应着更严重的疾病脊髓Shi说,他正在与普渡大学发现公园宾德雷生物科学中心代谢产物分析设施主任Bruce Cooper合作。“这意味着减少丙烯醛可能有助于控制症状。”
最新的研究结果详细地写在最近发表在《世界科学》杂志网上的一篇研究论文中神经创伤杂志.这篇论文也将发表在即将出版的杂志印刷版上,作者是博士生郑凌星、朴钟赫、迈克尔·沃尔斯和梅丽莎·塔利;代谢产物分析设施实验室经理Amber Jannasch;库珀和史。
该方法不直接检测丙烯醛,而是确定尿液中丙烯醛的副产物或代谢物的存在。代谢物是一种化合物,称为n -乙酰- s -3-羟丙基半胱氨酸,或3-HPMA。
“丙烯醛是非常易挥发的,所以它不能保持足够长的时间来监测,但一个分子的丙烯醛会产生一个分子的3-HPMA,这在尿液中是非常稳定的,”Shi说。
实验大鼠被注射了不同剂量的丙烯醛,研究结果表明,检测技术能够准确测量尿液中丙烯醛浓度的这些差异。有一天,这项技术可能会在医生的办公室里被常规应用。
“测量尿液中3-HPMA浓度的非侵入性性质允许在同一动物中长期监测丙烯醛,并最终用于人类临床研究,”Shi说。
有两种药物已被证明可以有效降低体内丙烯醛水平:联氨嗪(hydraalazine)和苯肼(phenelzine),这两种药物已分别被美国食品和药物管理局(fda)批准用于高血压和抑郁症。
该检测方法可与其他检测方法联合使用,以检测患者脊髓疾病的进展。
“神经系统创伤和疾病就像许多其他疾病一样:与疾病相关的标记物对于诊断、治疗选择和治疗评估至关重要,”Shi说。“因此,丙烯醛水平的测定可以让你更确定你有强烈的生化失衡和生化损伤,你应该使用丙烯醛清除剂作为一种治疗方法。我们使用了不同水平的联氨嗪来观察它是否会导致3-HPMA的剂量依赖性减少,结果发现,确实如此。这表明,这种方法能够监测通过丙烯醛去除药物治疗丙烯醛的减少。”
丙烯醛破坏为细胞提供能量的线粒体,在多发性硬化症中破坏神经细胞轴突周围的髓鞘,阻止神经正确传导电脉冲。这种毒素在其他疾病中也可能起作用,包括阿尔茨海默病、癌症和动脉粥样硬化。
“由于丙烯醛在体内广泛存在,这项研究的益处有可能显著增强人类健康,”Shi说。“例如,有证据表明,丙烯醛水平升高可能会降低一个人从中风和癌症中完全恢复的能力。”
在实验动物中,联氨嗪已被证明可以将多发性硬化症的发病推迟几天,这在人类中可能意味着几年。动物试验也表明,一旦疾病进展,这种药物可以帮助减轻最严重的症状。
在患有类似多发性硬化症的老鼠的脊髓组织中,丙烯醛被发现升高了约60%。这种毒素通过与构成细胞(包括神经元)的蛋白质和脂质反应而造成伤害。
摘要
丙烯醛被认为与多种病理状况有关。丙烯醛的监测对阐明各种疾病的发病机制具有重要意义。为了克服丙烯醛的反应性和挥发性,我们描述了一种特异性和稳定的丙烯醛在尿液中的代谢物n -乙酰- s -3-羟丙基半胱氨酸(3-HPMA),作为丙烯醛定量的潜在替代标记物。通过LC/MS/MS方法,我们证明了当丙烯醛注入大鼠IP或直接注入脊髓时,3-HPMA以剂量依赖的方式显著升高,但当丙烯醛清除剂与丙烯醛溶液共孵育时,3-HPMA没有显著升高。直接向脊髓注射丙烯醛与3-HPMA的剂量依赖相关性增加之间存在非线性数学关系,表明随着丙烯醛注射水平的增加,3-HPMA的增加不明显。在大鼠脊髓损伤中进一步检测到3-HPMA的升高,这种病理状态已知与内源性丙烯醛升高有关。这一发现通过使用已建立的斑点免疫印迹技术进一步证实了丙烯醛-赖氨酸加合物的增加。测量尿液中3-HPMA浓度的非侵入性性质允许在同一动物中长期监测丙烯醛,并最终用于人类临床研究。由于丙烯醛在人类健康中的广泛应用,本研究的益处有可能显著增强人类健康。