摘要:
目的 通过网络药理学及分子对接技术,筛选环丙沙星调控主动脉夹层发生发展的关键靶点基因,并通过动物及细胞实验进一步探究其潜在致病机制。方法 通过TargetPrediction、PharmMapper、GeneCards、CTD数据库分别筛选环丙沙星及主动脉夹层的相关靶点,二者取交集后得到环丙沙星调控主动脉夹层的潜在靶点;使用基因与蛋白质相互作用检索数据库(STRING)构建蛋白质相互作用(PPI)网络分析潜在靶点间的关联。通过对潜在靶点进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析和基因本体(GO)功能富集分析,构建“药物-靶点-通路-疾病”网络。利用Cytoscape软件及蛋白质复合物聚类算法(MCODE)等插件进一步筛选出关键靶点,通过AutoDock vina和PyMol软件把环丙沙星化学结构与筛选出的关键靶点进行分子对接及可视化呈现。最后结合动物模型构建、苏木精-伊红(HE)染色法、细胞增殖和毒性检测实验、体内外实时荧光定量反应(RT-qPCR)实验及蛋白质免疫印迹(Western blotting),检测小鼠主动脉组织及人主动脉平滑肌细胞(HASMCs)关键靶点基因表达。结果 本研究筛选出515个环丙沙星相关靶点,9 004个主动脉夹层相关靶点,并得到412个环丙沙星介导主动脉夹层的潜在靶点。KEGG通路富集分析结果显示,主要富集于血脂与动脉粥样硬化、白细胞介素(IL)-17信号通路、肿瘤坏死因子(TNF)信号通路等。GO功能富集分析结果显示,细胞定位(CC)主要富集于膜筏、膜微区等;分子功能(MF)主要富集于受体结合、异生物跨膜转运蛋白活性等;生物学过程(BP)主要富集于对脂多糖的反应、对细菌来源分子的反应等。STRING及Cytoscape分析构建PPI网络图及关键子模块,获得了15个关键靶点,分别为B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)、转录因子AP-1(JUN)、CD44、胱天蛋白酶3(CASP3)、Toll样受体4(TLR4)、γ干扰素(IFNG)、肿瘤蛋白P53(TP53)、蛋白激酶B1(Akt1)、白蛋白(ALB)、基质金属蛋白酶9(MMP9)、白细胞介素(IL)-6、IL-10、IL-1β、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、肿瘤坏死因子(TNF)。分子对接结果显示,环丙沙星与MMP9、ALB、GAPDH、Akt1、TP53、CASP3、IL-1β的对接模式较好。体内实验表明,相较于模型组,模型+环丙沙星组在成膜率和死亡率上均增加,管壁弹性结构破坏也更加严重;促凋亡基因及促炎基因的mRNA表达水平及蛋白表达水平均增加。体外实验发现,相较于对照组,不同浓度环丙沙星刺激HASMCs细胞后,MMP9、IL-6、CASP3、JUN、IL-1β、TP53和TLR4表达水平明显上调,Akt1表达水平明显下调。结论 环丙沙星是介导主动脉夹层发生发展的重要因素之一,可能通过刺激炎症因子表达及VASMCs凋亡发挥调控作用。