Молекулярный механизм токсичности триптолида на клетках яичников хомяка на основе транскриптомических исследований
Триптолид относится к классу эпоксидированных дитерпеноидных лактонов и является основным действующим веществом традиционного китайского препарата Tripterygium wilfordii. Современные фармакологические исследования показали, что триптолид способен вызывать апоптоз клеток, регулировать аутофагию, тормозить клеточный цикл, подавлять ангиогенез и экспрессию провоспалительных цитокинов, оказывая тем самым различные фармакологические эффекты, такие как противоопухолевый, противовоспалительный, иммунорегулирующий и нейропротекторный. Препараты, связанные с триптолидом, также получили широкое признание в клинической практике. Однако, в отличие от своих превосходных фармакологических эффектов, триптолид также продемонстрировал значительные токсические побочные эффекты при клиническом применении. Многочисленные исследования in vitro и in vivo показали, что триптолид может вызывать повреждения различных органов, таких как печень, почки и яичники, что значительно ограничивает его клиническое применение и развитие. Поэтому глубокое понимание молекулярного механизма побочных токсических эффектов триптолида имеет большое значение для оптимизации клинических препаратов, разработки новых производных, снижения токсичности и повышения безопасности.

Репродуктивная токсичность Tripterygium wilfordii Hook. f. всегда вызывала озабоченность исследователей, но большинство исследований было сосредоточено на патологических изменениях и связанных с ними физиологических и биохимических аномалиях в яичниках и других органах, вызванных Tripterygium wilfordii Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. f. Hook. В связи со способностью триптолида регулировать множество путей для достижения фармакологических эффектов, изучение механизма его токсичности также должно рассматриваться в комплексе. В данном исследовании в качестве модели использовались клетки яичника китайского хомячка, а с помощью технологии секвенирования транскриптома изучались общие изменения экспрессии генов в клетках яичника до и после введения триптолида, чтобы обосновать молекулярный механизм индуцированного триптолидом повреждения яичника.

Триптолид обладает различными фармакологическими эффектами, такими как противовоспалительный, противоопухолевый и иммуносупрессивный, и широко используется в клинической практике для лечения различных аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит, достигая хороших результатов применения. Однако он также может повреждать функцию яичников, вызывать апоптоз клеток яичников, вызывать различные проблемы репродуктивной системы, такие как нарушения менструального цикла, аменорею и преждевременную недостаточность яичников, но молекулярный механизм его токсичности для яичников до сих пор неясен. В данном исследовании клеточная линия яичника хомяка использовалась в качестве модели для выявления и анализа влияния триптолида на экспрессию генов в клетках яичников. На основе комплексного анализа биологических функций GO и метаболизма и путей KEGG было установлено, что триптолид способствует развитию сигнального пути IL-17 (cge04657) и сигнального пути TNF (cge04668), одновременно оказывая ингибирующее действие на сигнальный путь PI3K Akt (cge04151).

В настоящее время существует шесть представителей семейства интерлейкинов-17 (IL-17), от IL-17A до IL-17F, которые взаимодействуют с рецепторами и активируют нижележащие пути, включая NF - κ B, MAPKs и C/EBPs, вызывая экспрессию антимикробных пептидов, цитокинов и хемокинов, тем самым играя важную роль в защите хозяев от вторжения внеклеточных патогенов. Однако многочисленные исследования показали, что аномальный сигнальный путь IL-17 является ключевым триггером многих воспалительных заболеваний. Уровень экспрессии IL-17 тесно связан с псориазом, рассеянным склерозом, анкилозирующим спондилитом и инвазией раковых клеток. В исследованиях заболеваний, связанных с яичниками, наиболее часто встречается связь между IL-17 и раком яичников. Исследования показали, что IL-17 может способствовать ухудшению течения рака яичников и служить потенциальным биомаркером плохого прогноза. Также было показано, что эндометриоз, синдром поликистозных яичников и преждевременная недостаточность яичников связаны с аномальной экспрессией IL-17. В то же время полисахаридные таблетки Tripterygium wilfordii Hook. f. были использованы для создания крысиной модели заболевания преждевременной недостаточности яичников. С помощью секвенирования транскриптома и анализа обогащения было обнаружено, что Tripterygium wilfordii Hook. f. может повышать уровень экспрессии таких генов, как il17c, traf6, fos, cxcl1, cxcl3 и ptgs2, тем самым способствуя развитию сигнального пути IL-17 и экспрессии нижележащих генов в клетках яичников (см. таблицу 3 и рисунок 6). Это может быть основным фактором токсичности Tripterygium wilfordii Hook. f. для клеток яичников и даже вызывать преждевременную овариальную недостаточность.

Фактор некроза опухоли (TNF) - это многофункциональный цитокин, включающий TNF - α и TNF - β, которые имеют одинаковые рецепторы и могут индуцировать ряд внутриклеточных сигнальных путей. Он играет важную роль в противоопухолевом ответе, контроле воспаления и балансе гомеостаза иммунной системы. Исследования показали, что рецепторы TNF присутствуют практически во всех типах клеток. После того как TNF связывается со своим рецептором, он присоединяет к нему такие белки, как TRADD и TRAF2, чтобы вызвать активацию последующих генов и ответные реакции. Последующие эффекты TRADD в основном включают апоптоз и противовоспалительные эффекты, в то время как последующие эффекты TRAF2 в основном включают антиапоптоз и воспалительные сигналы. Являясь важным провоспалительным цитокином, аномальная экспрессия фактора некроза опухоли может приводить к различным заболеваниям, таким как системная красная волчанка, язвенный колит, болезнь Крона и др. Результаты существующих исследований подтверждают, что уровень TNF - α в сыворотке крови значительно повышен у пациенток с эндометриозом яичников, синдромом поликистозных яичников и преждевременной недостаточностью яичников, что указывает на его важную роль в процессе повреждения яичников. С помощью секвенирования транскриптома и анализа обогащения было установлено, что триптолид может повышать уровень экспрессии таких генов, как traf1, traf5, fos, cxcl1, csf2 и vcam1, способствовать развитию сигнального пути TNF и экспрессии нижележащих генов (см. таблицу 3 и рисунок 7), что может быть важным триггером патологии клеток яичников, индуцированной триптолидом.

Фосфатидилинозитол 3-киназный Akt сигнальный путь (PI3K Akt сигнальный путь) может быть активирован различными клеточными стимулами или токсическим повреждением, и играет роль в транскрипции, трансляции, пролиферации клеток, росте и других процессах. Этот путь играет важную роль в активации, росте и процессе овуляции фолликулов млекопитающих. Результаты транскриптомного анализа показали, что триптолид может ингибировать сигнальный путь PI3K Akt и влиять на морфогенез клеток яичников (GO: 0009653), что согласуется с результатами исследований и косвенно подтверждает точность нашего исследования.

Кроме того, результаты анализа обогащения показали, что триптолид может способствовать биосинтезу холестерина в клетках яичников (cge00100 cge00900、GO:0008299、GO:0006720)。 Исследования показали, что дефицит эстрадиола может повлиять на липидный обмен и вызвать повышение уровня холестерина. Поэтому уровень холестерина в организме отрицательно коррелирует с уровнем эстрадиола, а дефицит эстрадиола является важным патологическим показателем преждевременной недостаточности яичников. Между тем, исследования показали, что триптолид может вызывать дислипидемию у крыс, что приводит к жировой токсичности печени. Результаты данного исследования позволяют предположить, что влияние триптолида на липидный обмен в клетках яичников может способствовать его токсичности для яичников.

Помимо вышеперечисленных путей, другие значительно обогащенные эффекты в основном связаны с фармакологическим механизмом Триптолида, такие как сигнальный путь MAPK, сигнальный путь p53, сигнальный путь взаимодействия рецепторов ECM, а также пути, связанные с такими заболеваниями, как ревматоидный артрит и рак, что согласуется с существующими результатами исследований.

Таким образом, триптолид может нарушать сигнальные и метаболические процессы в клетках яичников, воздействуя на различные пути, такие как сигнальный путь IL-17, сигнальный путь TNF, сигнальный путь PI3K Akt, метаболизм холестерина и т.д., что приводит к повреждению клеток яичников и токсичности яичников. Результаты исследования дают полезные рекомендации для дальнейшего уточнения механизма токсического действия триптолида.