DMSO簡介

二甲基亞砜（Dimethyl sulfoxide, DMSO）是一種含硫有機化合物，結(jié)構(gòu)如下圖所示。

物理性質(zhì)：常溫下為無色無臭的透明液體，具有強烈的吸濕性，凝固點為18.55℃，密度與水接近為1.100 g/mL；

化學性質(zhì)：分子式為（CH₃）₂SO，因為結(jié)構(gòu)中具有一個親水的亞硫酰基和兩個疏水的甲基，它既可與水溶液也可與除石油醚外的大多數(shù)有機溶劑互溶；可以溶解約80%的化合物，大部分的水溶性化合物和脂溶性化合物都可被其溶解，所以DMSO又被譽為“萬能溶劑”。

DMSO的發(fā)展史

DMSO在剛發(fā)現(xiàn)階段因其廣泛的用途被稱為“神藥”，科學家進行了大量研究，主要包括消炎止痛，利尿，鎮(zhèn)靜等作用，在早期醫(yī)藥工業(yè)中，DMSO可直接用作某些藥物的原料及載體，也可作為一種滲透性保護劑，血小板冷凍保存劑等。

然而，1965年，美國對DMSO的研究突然被叫停，因為FDA和一些制藥公司參加的關于DMSO的研究討論會指出，發(fā)現(xiàn)DMSO影響了許多哺乳動物的晶狀體結(jié)構(gòu)，但在人類和靈長類動物中并未發(fā)現(xiàn)有此改變。

如下圖為DMSO的發(fā)展歷程：可以看到自1965年后，科學家對DMSO毒性進行了廣泛研究，不過并未發(fā)現(xiàn)其對健康實驗動物和人體有嚴重毒副作用，但是卻對細胞毒性較大，因此DMSO被FDA限制在非特殊非不可替代情況下不能使用。

DMSO近幾十年的發(fā)展史

DMSO的毒性到底有多大?

1. DMSO的細胞毒性：需要控制＜0.1%（v/v）

• 2008年，Qi Weidong等人的研究發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)液中含0.1 %-0.25 %（v/v）的DMSO時，24h內(nèi)對大鼠茸毛細胞沒有損傷和影響，但是培養(yǎng)液中DMSO含量到達0.5 %-6 %時，茸毛細胞出現(xiàn)了損傷，以及劑量依賴性的細胞死亡[2]。

• 2014年賀兵等人的研究發(fā)現(xiàn)，細胞體外培養(yǎng)基中不同濃度的DMSO含量對體外培養(yǎng)的兔軟骨細胞生長有一定的影響，使用濃度為2.0%（v/v）時對軟骨細胞顯現(xiàn)較強的抑制作用，但在0.1%-1.0%濃度范圍內(nèi)對細胞生長影響很小[4]。

2. DMSO的酶毒性：需要控制＜0.1%（v/v）

• 2011年Ramakrishna Nirogi等人的研究發(fā)現(xiàn)，在人肝微粒體孵育實驗中，孵育體系中0.1 %含量以上的DMSO能夠抑制人肝微粒中CYP1A2的活性。但是2 %濃度的甲醇或者乙腈對酶活性沒有影響[5]。

• 2003年，Masuhiro NISHIMURA等人研究發(fā)現(xiàn)，對人肝細胞進行化合物給藥時，DMSO的終濃度在0.1%或者更低水平時對肝細胞中藥物一相代謝酶細胞色素P450酶亞型（CYPs）、細胞中二相藥物代謝酶葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶亞型（UGTs）以及主要的跨膜轉(zhuǎn)運體ABC轉(zhuǎn)運體（ATPBing Cassttee Transporters）的表達量沒有影響，濃度再高時則會改變其表達情況[6]。

3. DMSO的動物毒性

（1）急性毒性：指機體一次性大劑量接受某種藥物后所產(chǎn)生的快速而劇烈的中毒反應，包括死亡效應；一般可獲得藥物的半數(shù)致死量 (LD₅₀，即在標準條件下一次給藥DMSO (g/kg）必然引起50%的測試動物死亡的劑量)來評估危險性。在各種動物實驗中有以下結(jié)果：

下表列出了各給藥方式下各實驗動物的DMSO半致死劑量，從表中其實可以看出DMSO的LD₅₀其實較高，如小鼠口服給藥LD₅₀是16.5-24.6g/kg，而我們小鼠實驗中給藥劑量一般都是以mg/kg為單位，所以幾乎不可能超過這個劑量，也就是說對動物整體毒性沒有細胞那么強。不同實驗室提供的數(shù)據(jù)也許不完全相同，但都證實了DMSO 的動物低毒性。

不同物種不同給藥方式下的DMSO半數(shù)致死量(g/kg) [3]

（2）長期毒性：指藥物以一定的等級劑量連續(xù)多日給予受試動物所產(chǎn)生的有害作用。在各種動物實驗中有以下結(jié)果：

1. DMSO的給予劑量為5 g/kg.d的狗、豬和兔子等動物的給藥實驗也表明，數(shù)月后動物會出現(xiàn)晶狀體屈光度的改變而不是渾濁，而且，這種改變是呈劑量依賴性的關系，DMSO劑量減低，晶狀體屈光度的改變程度很??；靈長類動物(包括人)至今均未發(fā)現(xiàn)該種副作用反應[7];

2. DMSO給予劑量為9 g/kg·d，持續(xù)給予18個月的恒河猴給藥實驗表明，恒河猴無明顯異?；虿荒褪躘8]；

3. DMSO給予劑量1g/kg·5d/week，持續(xù)給藥12個月的雌雄大鼠實驗表明，大鼠各組織器官如：大腦、心臟、腸道、生殖系統(tǒng)、甲狀腺等均正常，未見明顯異?；虿荒褪躘 [9]。

4. DMSO有利尿的作用，但是在人類和實驗室動物研究中未發(fā)現(xiàn)其有腎臟損害。

從以上毒理數(shù)據(jù)可以看出相對于其他安全無毒的溶劑來說，DMSO雖然有一定的毒性，但是DMSO也有其自身的獨特的性質(zhì)，在沒有找到更好的細胞防凍劑和通量更高的“萬能溶劑”之前，生物實驗和藥物初篩階段也可以通過合理的使用DMSO來快速的做出正確的無試劑因素干擾的實驗結(jié)果。下面就看看如何在實驗中正確使用DMSO。

一、DMSO在細胞實驗中如何正確使用？

DMSO在細胞實驗中主要有兩方面的運用：

1. 細胞凍存劑    DMSO是目前最好的細胞凍存保護劑，但又有一定的毒性。一般使用時濃度控制在終體積10%以下，對于耐受力弱的細胞可以再降低到10%以下，如8%。注意細胞復蘇時要盡快洗掉二甲基亞砜，否則會造成細胞嚴重的毒性。研究結(jié)果表明，培養(yǎng)液中DMSO濃度為10 %時，細胞生長抑制率近100 %；1%濃度時抑制率為35%，即使是0.04 %的濃度，DMSO對細胞的生長也有不利的影響[10]。 

   
   

2. 細胞給藥時化合物的溶劑    DMSO在細胞給藥溶解化合物時應嚴格控制DMSO的使用劑量：不同細胞可能對DMSO含量的敏感程度不一樣，但是現(xiàn)在比較能接受的是采用DMSO配制化合物進行細胞給藥時，DMSO的終濃度控制在0.1%以內(nèi)是被認為對細胞實驗沒有干擾的，即1ml培養(yǎng)基中，DMSO體積不能超過1μl。如果發(fā)現(xiàn)體積超過這個比例，我們可以通過提高藥物濃度， 或者采用水相多步稀釋法來降低DMSO的使用量。

二、DMSO在動物實驗中如何正確使用?

DMSO在動物實驗應用主要在于藥物溶解，前幾期我們介紹到藥物的溶解方式（可參考文末鏈接），但是藥物溶解時我們必須首先考慮助溶劑的毒性，再考慮溶解性，如果超過了毒性比例才能溶解藥物，我們就必須舍棄這一溶解方法。

從上述毒性試驗數(shù)據(jù)中，我們看到DMSO對動物整體的毒副作用遠小于細胞，所以Li Ping等人也認為在動物給藥時DMSO的使用量可占給藥總體積的10 %-20 % [11]，如口服給藥時小鼠的給藥體積為10mL/kg，對于20g的小鼠，我們單次給藥體積約為100-200μl，DMSO體積必須控制在10%-20%，即20-40μl

動物實驗中DMSO推薦體積[11]

注：DMSO使用體積僅供參考，如果動物出現(xiàn)不良癥狀，如體重減輕/食欲下降等，我們應該考慮降低DMSO的使用量，總的原則還是盡量減少DMSO的使用。

DMSO使用中的注意事項

1. 避免皮膚接觸：研究發(fā)現(xiàn)：DMSO分子量小，容易經(jīng)皮膚吸收，若皮膚長期接觸DMSO會表現(xiàn)出了較小的局部刺激反應，如；局部的皮膚刺激反應、瘙癢、燒灼感。實驗時可以準備1%-5%的氨水備用，皮膚沾上之后要用大量的水以及稀氨水洗滌；同時也應要避免接觸含有其他毒性物質(zhì)的二甲基亞砜溶液，因二甲基亞砜會滲入肌膚，在一定條件下會將有毒物質(zhì)帶入肌膚；

2. 避免吸入DMSO：吸入DMSO最為常見的為惡心、嘔吐、和呼出的氣體中發(fā)出大蒜、洋蔥、牡蠣味。高濃度大面積使用能影響神經(jīng)機能和導致溶血，用的時候要避免其揮發(fā)。

綜上所述，是我們本期為大家介紹的關于DMSO的基本知識及其實驗中的應用方法，是否讓你對DMSO有了一個全新的認識呢？雖然DMSO存在一定的毒性，但并非不可用；在我們沒有找到合適的替代物時，將DMSO適量地應用于實驗獲得研究數(shù)據(jù)還是被許可的。如果你有不同的聲音和意見，歡迎給我們留言或者參與到下方群聊，一起討論吧！

參考文獻

[1] Brobyn R D. The human toxicology of dimethyl sulfoxide [J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 1975, 243(1):497.

[2] Qi W, Ding D, Salvi R J. Cytotoxic effects of dimethyl sulphoxide (DMSO) on cochlear organotypic cultures[J]. Hearing Research, 2008, 236(1–2):52-60.

[3] 賈國榮, 謝波. 二甲基亞砜臨床應用的安全性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J]. 國際檢驗醫(yī)學雜志, 2010, 31(11):1284-1286.

[4] 賀兵, 謝曉燕, 張楓,等. 不同濃度二甲基亞砜對兔軟骨細胞生長的影響[J]. 中華臨床醫(yī)師雜志:電子版, 2014, 8(9):79-82.

[5] Nirogi R, Kandikere V, Bhyrapuneni G, et al. Effect of dimethyl sulfoxide on in vitro cytochrome P4501A2 mediated phenacetin O-deethylation in human liver microsomes[J]. Drug Metabolism & Disposition the Biological Fate of Chemicals, 2011, 39(11):2162.

[6] Nishimura M, Ueda N, Naito S. Effects of dimethyl sulfoxide on the gene induction of cytochrome P450 isoforms, UGT-dependent glucuronosyl transferase isoforms, and ABCB1 in primary culture of human hepatocytes.[J]. Biological & Pharmaceutical Bulletin, 2003, 26(7):1052-6.

[7] Surgeon J W. Subacute toxicity of intravenous dimethyl sulfoxide in rhesus monkeys[J]. Journal of Toxicology & Environmental Health, 1981, 7(1):49-57.

[8] Vogin E E, Carson S, Cannon G, et al. Chronic toxicity of DMSO in primates [J]. Toxicology & Applied Pharmacology, 1970, 16(3):606-12.

[9] Jacob S W, Rosenbaum E E. The toxicology of dimethyl sulfoxide(DMSO) [J]. Headache the Journal of Head & Face Pain, 1966, 6(3):127.

[10] 劉耳, 王金兵. 細胞凍存保護劑二甲基亞砜的細胞毒作用[J]. 中國預防獸醫(yī)學報, 1994(4):50-52.

[11] Li P, Zhao L. Developing early formulations: Practice and perspective [J]. International Journal of Pharmaceutics, 2007, 341(1):1-19.