体外实验和计算模拟研究七叶皂苷的肾细胞毒性机制

Abstract

目的:七叶皂苷钠是四种同分异构的七叶皂苷(七叶皂苷Ia、七叶皂苷Ib、异七叶皂苷Ia和异七叶皂苷Ib)的混合物,已在临床上广泛用于治疗炎症和水肿。然而,已有七叶皂苷钠静脉注射后产生肾脏相关不良反应的报道,其肾毒性机制尚不清楚。热休克蛋白是一类与肾组织的细胞防御作用相关、对肾损伤有保护作用的应激蛋白。本研究旨在比较七叶皂苷四种同分异构体的肾细胞毒性差异,并结合体外实验和计算模拟方法探究热休克蛋白(HSP70,HSP90)在七叶皂苷引起肾细胞毒性中的作用。方法:四种同分异构的七叶皂苷分别处理HK-2细胞,用MTT法比较细胞存活率;用分泌型碱性磷酸酶(SEAP)报告基因质粒转染MDCK细胞,检测七叶皂苷钠暴露前后MDCK细胞中HSP70和HSP90的表达水平变化,并用MTT法检测MDCK细胞活度;采用分子对接和分子动力学模拟的方法,从分子水平上研究热休克蛋白与四种七叶皂苷及其代谢产物的相互作用情况。结果:四种同分异构七叶皂苷均显著降低HK-2细胞活度,其中肾细胞毒性最强的是七叶皂苷Ia;七叶皂苷钠可显著下调MDCK细胞中的热休克蛋白表达水平,其作用呈剂量依赖性。此外,分子对接和分子动力学模拟结果表明,四种七叶皂苷异构体均能直接结合到HSP70和HSP90的ATP结合域,作为ATP竞争性抑制剂,对热休克蛋白发挥应激保护功能起到抑制作用;七叶皂苷代谢产物原七叶皂苷元的对接分数较低,表明其对热休克蛋白的抑制效果较差,在热休克蛋白的应激保护下,原七叶皂苷元没有出现肾毒性,可能存在代谢减毒。其中七叶皂苷Ia与两种热休克蛋白结合自由能较低,结合较为稳定,提示其肾细胞毒性较强,与肾细胞实验结果相符。结论:七叶皂苷钠致肾细胞毒性机制可能涉及四种七叶皂苷异构体与HSP70和90结合、抑制其功能并下调其表达水平。