肿瘤血管提供肿瘤增殖所必需的氧气和营养物,几乎所有的肿瘤都具有无限生成血管的能力。同传统疗法相比,血管靶向疗法几乎适用于所有实体瘤,而且利用凝血级联放大的优势,可在数小时内发挥疗效。此外血管标志物的表达稳定不易突变,可避免因靶点突变产生的耐药问题。肿瘤血管靶向疗法旨在通过阻断血流剥夺肿瘤细胞的氧和营养物质供给,阻碍废物排泄,最终导致其死亡。tTF-pHLIP 是由截短组织因子(Truncatedtissuefactor,tTF)与低 pH 靶向肽(pHLow Insertion Peptides,pHLIP)构成的具有肿瘤血管靶向的凝血蛋白。尽管前期研究中tTF-pHLIP显示出优越的抗肿瘤效果,但目前仍缺乏其药物疗效和安全性的深入研究。因此全面研究其生物学效应对理解其临床效应和合理应用以及血管靶向疗法的发展都具有重要意义。考虑到tTF-pHLIP作用靶点为酸性微环境的血管,本研究选择了 BALB/c小鼠、C57小鼠及C57黑色素瘤小鼠作为动物模型,综合利用基于NMR、GC/LC-MS等代谢组学技术及qRT-PCR技术,对tTF-pHLIP不同组成、不同剂量暴露的毒性机制及其治疗的生物学效应进行了系统而深入的研究。首先,本文以BALB/c小鼠为实验对象,考察了 tTF、tTF/pHLIP(tTF与pHLIP的混合物)和tTF-pHLIP的高剂量暴露对小鼠代谢轮廓的影响。结果发现不同组成和剂量暴露对小鼠整体代谢的影响由大到小排序为:tTF-pHLIP(30μg)>tTF-pHLIP(20μg)tTF/pHLIP(20μg)>tTF(20μg)。其中糖代谢、氨基酸代谢及能量代谢的消耗增加,血清白蛋白与球蛋白水平的上升,表明tTF-pHLIP可能激活了机体的免疫应答。而胆碱、磷酸胆碱及乙醇胺等与细胞膜合成相关的物质含量的升高,以及血清胆碱酯酶水平的升高,说明tTF-pHLIP可能影响了细胞膜的合成或降解。最后高剂量tTF-pHLIP(30μg)还导致小鼠脂肪酸代谢旺盛及氧化应激的产生。综上,tTF-pHLIP的高剂量暴露可能由于非靶向嵌入细胞膜而导致机体代谢紊乱。其次,本文研究了治疗剂量(2.5μg)tTF-pHLIP的暴露对C57小鼠代谢水平的影响。不同于tTF-pHLIP高剂量暴露,治疗剂量的tTF-pHLIP只对小鼠的肝脏和肾脏代谢产生轻微影响。其中小鼠的能量代谢、糖代谢及氨基酸代谢发生改变,未见显著的脂肪酸代谢改变,表明治疗剂量的tTF-pHLIP对机体毒性很小。最后,本文选取B16F10黑色素瘤小鼠作为研究对象,以健康C57小鼠作为对照,给予小鼠不同剂量的tTF-pHLIP治疗或注射同等体积的生理盐水,对小鼠进行血浆和器官水平的代谢轮廓分析。结果表明:肿瘤增殖导致小鼠中心碳代谢、三羧酸循环、脂肪酸从头合成、磷酸戊糖途径及谷氨酰胺相关通路的代谢物水平显著变化。小鼠通过消耗内脏糖类、氨基酸等营养物质,增加脂肪酸从头合成来满足肿瘤生长的物质需求。而tTF-pHLIP治疗可显著抑制肿瘤生长,同时对肿瘤增殖引起的TCA循环及脂肪酸代谢异常有所缓解,但无法恢复内脏器官代谢物的消耗性改变。其次,观察到tTF-pHLIP治疗的同时也会引起机体的氧化应激。然而,本论文研究比较的只是tTF-pHLIP治疗4次的代谢轮廓差异,也许增加给药次数可实现代谢异常的转归。综上所述,本论文对tTF-pHLIP的不同组成和剂量在正常小鼠和荷瘤小鼠水平产生的生物学效应进行了较为全面的研究,为其毒理学的研究提供了基础数据,同时加深了对该融合蛋白的作用机制和安全性的认识,为肿瘤血管靶向药物的研究提供了一定的参考。本论文最终结论为tTF-pHLIP无严重的副作用,并且提示代谢组学适用于复杂药物的生物学效应研究。