文章标题：Identification of sanguinarine as a novel antagonist for perfluorooctanoate/perfluorooctane sulfonate-induced senescence of hepatocytes: An integrated computational and experimental analysis
中文标题：血根碱作为全氟辛酸/全氟辛烷磺酸诱导的肝细胞衰老的新型拮抗剂的鉴定：综合计算和实验分析
发表期刊：J Hazard Mater.
发表时间：202408
影响因子：12.2/Q1
研究背景
全氟辛酸 (PFOA) 和全氟辛烷磺酸 (PFOS) 是两种主要的全氟烷基物质和多氟烷基物质 (PFAS)，对许多人体器官具有潜在危害。然而，减轻其健康危害的方法有限。
研究方法
将生物信息学分析与体外实验相结合，发现可以减轻 PFOA/PFOS 引起的肝脏损伤的小分子。分别鉴定了 192 个和 82 个与暴露于 PFOA 和 PFOS 的肝细胞相关的关键基因。关键基因的功能富集分析表明细胞衰老可能在 PFOA/PFOS 诱导的肝毒性中发挥重要作用。体外模型显示，PFOA/PFOS 通过增加 SA-β-gal 活性、诱导线粒体功能障碍、影响细胞周期停滞以及提高 p21、p53、IL-1β 和 SASP 相关细胞因子的表达而导致肝细胞衰老。采用药物靶点基因集富集分析方法，比较GEO、比较毒理学基因组数据库（CTD）、高通量实验和参考指导数据库（HERB）的转录组数据，鉴定出 21 种中药可以缓解 PFOA/PFOS 引起的肝脏衰老。PFOA/PFOS 与中药共同暴露的实验结果表明，血根碱在减轻 PFOA/PFOS 引起的细胞衰老方面具有独特的前景。
研究结果
1. 与PFOA/PFOS肝毒性相关的关键基因和DEG的鉴定
使用 WGCNA 分别对与 PFOA/PFOS 治疗相关的 RNA-seq 谱中的 7 个和 9 个基因共表达模块进行了分类。选择绿色和蓝色模块作为 PFOA 相关的关键模块。蓝色和粉色模块为与 PFOS 相关的关键模块。在这四个关键模块的总基因中，根据GS>0.6和MM>0.6的标准确定hub基因，共筛选出PFOA关键基因192个，PFOS中82个关键基因。获得了 540 个 PFOA 相关 DEG 和 392 个 PFOS 相关 DEG来自 CTD 数据库。其中，172个基因为PFOA相关关键基因，70个基因为PFOS相关关键基因。
2. 关键基因和DEGs的功能富集分析
经过功能分析，发现PFOA和PFOS的关键基因分别富集在31和18条通路中。其中，PFOA和PFOS共有11条共同途径。排除疾病特异性途径后，细胞衰老是PFOA 和 PFOS 诱导的失调基因中显著富集的途径。
3. 使用 dtGSEA 方法总共发现了 21 种潜在的中药来逆转 PFOA/PFOS 暴露的基因表达模式
基于WGCNA从PFOA和PFOS中鉴定出的192个和82个关键基因，利用dtGSEA方法共筛选出101种可能具有治疗作用的化合物。其中，PFOA 和 PFOS 共有 31 个候选物质。在去除确定的毒物和激素相关物质后，最终选出21种成分作为潜在中药名单。排名前10位的候选物质包括维生素K 2 (VK 2 )、维生素A (V A )、没食子酸(GA)、蛋氨酸(Met)、牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)、姜黄素(CUR)、白藜芦醇(Res)、异银杏黄素(选择ISO）、血根碱（Sang）和加压素（AVP）进行进一步的验证实验。
4. 候选中药成分对PFOA/PFOS诱导的肝细胞衰老的保护作用
随后，研究了不同中药成分对 PFOA/PFOS 诱导的细胞衰老相关表型的影响。 SA-β-gal 测定结果表明，ISO、Met、AVP、Sang 和 V A在降低 PFOA 诱导的 SA-β-gal 活性方面表现出显著的潜力。ISO、AVP、V A、Sang 和 CUR 在减轻 PFOS 处理下的 SA-β-gal 活性水平方面表现出优异的性能。细胞周期相关分析表明，Sang、Res、GA、ISO 和 V A有效缓解了 PFOA 治疗组的 G1 期阻断。GA、Res、VK 2、ISO 和 Sang 在 PFOS 处理的细胞中表现出最显着的效果。同时，p21、p53和IL-1β的qPCR结果表明，GA、Sang、Res、CUR和Met在减少这些衰老相关基因方面具有优异的功效。由于血根碱对PFOA/PFOS诱导的SA-β-gal活性、细胞周期阻滞和相关基因表达的调节作用均排在前五位，因此后续探讨了其分子机制。
文章小结
通过计算毒理学和实验验证证实肝细胞衰老可能在 PFOA/PFOS 肝毒性中发挥重要作用。此外，利用基于转录组的方法鉴定了几种潜在的中药成分，随后通过体外实验证实血根碱作为减轻 PFOA/PFOS 引起的衰老损伤的候选分子表现出极好的前景。机制研究表明，PFOA/PFOS通过mTOR-p53信号通路调节肝细胞衰老，血根碱可以通过抑制该通路来减轻肝细胞衰老。
