摘要:
目的 通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)及分子對接技術(shù),篩選環(huán)丙沙星調(diào)控主動脈夾層發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵靶點基因,并通過動物及細胞實驗進一步探究其潛在致病機制。方法 通過TargetPrediction、PharmMapper、GeneCards、CTD數(shù)據(jù)庫分別篩選環(huán)丙沙星及主動脈夾層的相關(guān)靶點,二者取交集后得到環(huán)丙沙星調(diào)控主動脈夾層的潛在靶點;使用基因與蛋白質(zhì)相互作用檢索數(shù)據(jù)庫(STRING)構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)分析潛在靶點間的關(guān)聯(lián)。通過對潛在靶點進行京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析和基因本體(GO)功能富集分析,構(gòu)建“藥物-靶點-通路-疾病”網(wǎng)絡(luò)。利用Cytoscape軟件及蛋白質(zhì)復(fù)合物聚類算法(MCODE)等插件進一步篩選出關(guān)鍵靶點,通過AutoDock vina和PyMol軟件把環(huán)丙沙星化學(xué)結(jié)構(gòu)與篩選出的關(guān)鍵靶點進行分子對接及可視化呈現(xiàn)。最后結(jié)合動物模型構(gòu)建、蘇木精-伊紅(HE)染色法、細胞增殖和毒性檢測實驗、體內(nèi)外實時熒光定量反應(yīng)(RT-qPCR)實驗及蛋白質(zhì)免疫印跡(Western blotting),檢測小鼠主動脈組織及人主動脈平滑肌細胞(HASMCs)關(guān)鍵靶點基因表達。結(jié)果 本研究篩選出515個環(huán)丙沙星相關(guān)靶點,9 004個主動脈夾層相關(guān)靶點,并得到412個環(huán)丙沙星介導(dǎo)主動脈夾層的潛在靶點。KEGG通路富集分析結(jié)果顯示,主要富集于血脂與動脈粥樣硬化、白細胞介素(IL)-17信號通路、腫瘤壞死因子(TNF)信號通路等。GO功能富集分析結(jié)果顯示,細胞定位(CC)主要富集于膜筏、膜微區(qū)等;分子功能(MF)主要富集于受體結(jié)合、異生物跨膜轉(zhuǎn)運蛋白活性等;生物學(xué)過程(BP)主要富集于對脂多糖的反應(yīng)、對細菌來源分子的反應(yīng)等。STRING及Cytoscape分析構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)圖及關(guān)鍵子模塊,獲得了15個關(guān)鍵靶點,分別為B淋巴細胞瘤-2(Bcl-2)、轉(zhuǎn)錄因子AP-1(JUN)、CD44、胱天蛋白酶3(CASP3)、Toll樣受體4(TLR4)、γ干擾素(IFNG)、腫瘤蛋白P53(TP53)、蛋白激酶B1(Akt1)、白蛋白(ALB)、基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)、白細胞介素(IL)-6、IL-10、IL-1β、甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)、腫瘤壞死因子(TNF)。分子對接結(jié)果顯示,環(huán)丙沙星與MMP9、ALB、GAPDH、Akt1、TP53、CASP3、IL-1β的對接模式較好。體內(nèi)實驗表明,相較于模型組,模型+環(huán)丙沙星組在成膜率和死亡率上均增加,管壁彈性結(jié)構(gòu)破壞也更加嚴重;促凋亡基因及促炎基因的mRNA表達水平及蛋白表達水平均增加。體外實驗發(fā)現(xiàn),相較于對照組,不同濃度環(huán)丙沙星刺激HASMCs細胞后,MMP9、IL-6、CASP3、JUN、IL-1β、TP53和TLR4表達水平明顯上調(diào),Akt1表達水平明顯下調(diào)。結(jié)論 環(huán)丙沙星是介導(dǎo)主動脈夾層發(fā)生發(fā)展的重要因素之一,可能通過刺激炎癥因子表達及VASMCs凋亡發(fā)揮調(diào)控作用。