不容錯過“網藥毒理”視角下DBTDL腦損傷機制的解析

【研究背景】

隨著全球工業化進程的加速，大量工業化學品的使用導致了許多具有不明毒理學特性的環境污染物的出現。這些污染物往往會影響生物體內多種生物分子調控的網絡通路，而傳統的毒理學測試方法通常忽略這些復雜的影響。因此，如何快速、全面且高效地評估環境中潛在有毒物質的毒性成為一個重大挑戰。本文研究聚焦于二丁基二月桂酸錫（DBTDL），這是一種廣泛應用于工業中的有機錫化合物，盡管其毒性低于三丁基錫，但關于其對神經系統尤其是腦部的毒性作用仍研究不足。研究結合網絡毒理學和分子對接方法，旨在識別DBTDL誘導腦損傷的分子靶標并闡明其潛在機制。

【研究方法】

? 數據庫篩選：通過ChEMBL和STITCH數據庫檢索與DBTDL相關的靶點，并利用GeneCards和OMIM數據庫檢索與腦損傷相關的靶點。通過Venn圖分析，確定DBTDL與腦損傷的共同靶點。

? 網絡構建與核心靶標篩選：將篩選出的靶點提交至STRING數據庫，構建蛋白質相互作用（PPI）網絡，并通過Cytoscape軟件進行可視化分析。基于網絡拓撲學參數（如介數中心性、接近中心性等），篩選出24個核心靶標。

? 功能與通路富集分析：利用DAVID和FUMA數據庫，對143個潛在靶標進行基因本體（GO）和京都基因與基因組百科全書（KEGG）富集分析，揭示其生物學功能和相關信號通路。

? 分子對接實驗：從RCSB蛋白數據庫獲取核心靶標的晶體結構，使用AutoDock Vina進行分子對接，預測DBTDL與核心靶標的結合模式和結合能。

? 體外實驗驗證：采用人小膠質細胞（HMC3）和人腦微血管內皮細胞（HBMEC）進行細胞毒性實驗，檢測DBTDL對細胞增殖、活性氧（ROS）水平以及核心靶標和神經營養因子表達的影響。

【研究結果】

1.靶標識別與篩選結果：共識別出143個與DBTDL暴露和腦損傷相關的潛在靶標，并篩選出24個核心靶標。這些靶標涉及信號轉導、突觸功能、激素調節和炎癥反應等多個關鍵生物學過程。

2. 分子對接結果：分子對接實驗顯示，DBTDL與五個核心靶標（AGT、AGTR1、GNB1、GNG2和POMC）具有較強的結合能力，結合能分別為?7.8 (AGT), ?9.9 (AGTR1), ?11.2 (GNB1)， ?6.7 (GNG2)和 ?3.7 (POMC) kcal/mol。這表明DBTDL可以自發地與這些靶標結合，可能通過干擾其正常功能而引發腦損傷。

3. 核心靶標的功能分析：對24個核心靶標的功能進行詳細分析，發現它們在神經信號傳導、炎癥反應和激素調節中發揮重要作用。例如，AGT和AGTR1參與血壓調節和血管收縮，GNB1和GNG2與G蛋白信號通路相關，POMC則與激素合成和神經肽信號傳導密切相關。

4. 信號通路分析：通過KEGG通路分析，揭示了DBTDL可能通過影響神經活性配體-受體相互作用、鈣信號通路、cAMP信號通路等關鍵信號通路而引發腦損傷。

5. 體外實驗驗證結果：

（1）細胞毒性實驗：DBTDL在0.1到20 μM濃度范圍內對HMC3和HBMEC細胞表現出顯著的細胞毒性，抑制細胞增殖，并呈現劑量依賴性。

（2）ROS水平檢測：DBTDL處理后，兩種細胞內的ROS水平顯著增加，表明DBTDL可能通過誘導氧化應激反應而對細胞造成損傷。 

（3）基因表達分析：經DBTDL處理后，五個核心靶標（AGT、AGTR1、GNB1、GNF2、POMC）的表達水平顯著上調，同時神經營養因子BDNF和NT3的表達也有所增加，這可能反映了細胞對損傷的代償性反應。

【研究結論】

本研究通過網絡毒理學和分子對接方法全面探討了DBTDL的潛在腦毒性，識別了143個相關潛在靶標和24個核心靶標，并驗證了DBTDL與五個核心靶標的強結合能力。體外實驗表明DBTDL通過激活氧化應激通路抑制細胞增殖并誘導細胞毒性，同時上調核心靶標和神經營養因子的表達。研究結果不僅增進了對DBTDL誘導腦損傷機制的理解，還預測了重要的調控靶標，為制定更嚴格的DBTDL暴露限值和生物監測計劃提供了科學依據，并強調了開發針對DBTDL的螯合劑以提供神經保護的必要性。研究創新性地將網絡毒理學與分子對接相結合，為評估環境污染物的毒理學效應提供了新途徑。

Hao M, Shi N, Zhao Y, Chen J. Investigating the potential molecular mechanisms of dibutyltin dilaurate induced brain injury: a network toxicology and molecular docking approach. Environ Pollut. 2025 Sep 15;381:126642. doi: 10.1016/j.envpol.2025.126642. Epub 2025 Jun 9. PMID: 40499775.