摘要目的:基于网络药理学和分子对接的方法阐明AhR、Nrf2信号通路是否可以被苣荬菜(Sonchus arvensis,SA)有效成分和苯并芘(Benzo(a)pyrene,BaP)影响,液-质联用(LC-MS)技术分析鉴定苣荬菜醇提物的主要成分中含有芹菜素(Apigenin,Api)和槲皮素(Quercetin,Que),进一步通过体外实验探讨苣荬菜有效成分拮抗BaP对AhR、Nrf2信号通路作用的影响。<br> 方法:(1)文献检索苣荬菜有效成分筛选(OB≥30%,DL≥0.18,Caco-2>0及较长HL)并预测靶点,并构建“化合物-靶点”网络拓扑图,CTD数据库预测BaP作用靶点并与苣荬菜靶点取交集,对靶点进行PPI、生物功能富集分析(PValue<0.01,FDR<0.01),分子对接分析对接位点。(2)采用液-质联用(LC-MS)技术分析鉴定苣荬菜醇提物的主要成分中含有芹菜素和槲皮素。(3)采用MTT法确定BaP、芹菜素、槲皮素作用于HepG2细胞的最佳药物浓度范围。(4)采用试剂盒检测不同浓度芹菜素、槲皮素拮抗BaP对BaP代谢物BPDE导致的DNA损伤及氧化加合物8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2-deoxyguanosine,8-OHdG)的影响,并通过高内涵细胞成像系统(Molecular Devices)检测活性氧(Reactive oxygen species,ROS)荧光强度,明确芹菜素、槲皮素是否可以对BaP导致的细胞毒性起到一定的保护作用。(5)采用qPCR、Western Blot方法检测BaP(0.1、1、10和100μmol·L-1)对AhR、Nrf2及下游基因和蛋白的表达,以明确BaP对AhR和Nrf2信号通路的作用。(6)采用qPCR和Western Blot方法检测不同浓度芹菜素(25、50、100、150和200μmol·L-1)、芹菜素(25、50、100μmol·L-1)+BaP(1μmol·L-1)对AhR、Nrf2及下游基因和蛋白表达的影响,免疫荧光法检测芹菜素+BaP处理HepG2细胞后的CYP1A1、HO-1蛋白荧光强度,以明确芹菜素是否可以拮抗BaP对AhR、Nrf2及下游基因和蛋白作用的影响。(7)采用qPCR和Western Blot方法检测不同浓度槲皮素(25、50、100、150和200μmol·L-1)、槲皮素(25、50和100μmol·L-1)+BaP(1μmol·L-1)对AhR、Nrf2及下游基因mRNA和蛋白表达的影响;免疫荧光法检测槲皮素+BaP处理HepG2细胞后的CYP1A1、HO-1蛋白荧光强度,以明确槲皮素是否可以拮抗BaP对AhR、Nrf2及下游基因和蛋白作用的影响。(8)AhR激动剂(CAY10465)、BaP、BaP+AhR抑制剂(CH-223191)和BaP+ROS抑制剂(NAC)处理HepG2细胞,采用qPCR法和Western blot法检测BaP激活AhR后对Nrf2的影响;Nrf2激动剂(tBHQ)、BaP和BaP+Nrf2抑制剂(ML-385)处理HepG2细胞,qPCR法和Western blot法检测BaP激活Nrf2后对AhR的影响;最后采用免疫共沉淀明确AhR与Nrf2是否存在相互作用。<br> 结果:(1)从苣荬菜中共筛选得到10个有效成分,336个靶点,度值较高的化合物有槲皮素(307)、芹菜素(158);通过生物功能富集分析,苣荬菜有效成分及BaP通过影响DNA转录、RNA酶转录调控、细胞增殖、凋亡和对信号通路的调控等发挥生物学效应;由分子对接结果可知,有效成分、BaP通过与AhR、Keap1蛋白形成氢键、芳环堆积力、范德华力、σ键、硫键、疏水作用力等,从而保证蛋白和配体结合的稳定性。(2)苣荬菜醇提物的主要成分中包含芹菜素和槲皮素。(3)根据MTT结果选定BaP作用浓度为0.1、1、10和100μmol·L-1,芹菜素和槲皮素作用浓度为25、50、100、150和200μmol·L-1进行后续实验。(4)BaP使BPDE-DNA加合物和8-OHdG含量升高(P<0.05),芹菜素、槲皮素可以抑制BaP导致的BPDE-DNA加合物和8-OHdG的产生(P<0.05),且具有浓度依赖性。BaP可以增强HepG2细胞ROS荧光强度(P<0.05),中、高浓度芹菜素、槲皮素拮抗BaP使ROS荧光降低(P<0.05)。(5)不同浓度BaP可以激活AhR信号通路(具有浓度依赖性)代谢BaP,在代谢过程中产生ROS导致细胞激活抗氧化Nrf2信号通路保护细胞由BaP带来的氧化损伤。(6)芹菜素是AhR的部分激动剂,并且芹菜素通过激活CYP1A1、1A2和1B1代谢BaP。随着芹菜素浓度升高,促进Nrf2核转录,而且不同浓度的芹菜素可以激活Nrf2信号通路基因和蛋白表达(P<0.05);中、高浓度芹菜素可以拮抗BaP,从而抑制Nrf2信号通路基因和蛋白表达(P<0.05)。免疫荧光法检测不同浓度芹菜素拮抗BaP对CYP1A1、HO-1蛋白表达的作用,蛋白的荧光强度与基因、蛋白表达结果一致。(7)槲皮素属于AhR低亲和力配体,槲皮素通过调节CYP1A家族消除BaP导致的细胞毒性。中、高浓度槲皮素可以拮抗BaP,从而抑制抗氧化通路基因和蛋白表达(P<0.05)。免疫荧光法检测不同浓度槲皮素拮抗BaP对CYP1A1、HO-1蛋白表达的影响,蛋白的荧光强度与基因、蛋白表达结果一致。(8)AhR和BaP代谢过程中产生的ROS共同调控Nrf2蛋白表达,同时Nrf2可以影响AhR蛋白表达;通过免疫共沉淀表明AhR与Nrf2存在相互作用。<br> 结论:网络药理学研究表明苣荬菜、BaP与AhR、Nrf2信号通路关系密切,同时苣荬菜、BaP通过各种作用力与AhR、Nrf2蛋白结合;体外实验表明苣荬菜有效成分芹菜素和槲皮素分别通过CYP1A家族、CYP1B1和CYP1A家族代谢BaP,增强机体抗遗传毒性以发挥解毒抗氧化功效,从而部分消除BaP带来的细胞毒性作用,使BPDE-DNA加合物和8-OHdG含量降低;此外发现AhR与Nrf2存在相互作用。
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