整合网络毒理学与实验验证揭示了奥美拉唑诱导肾毒性的新型分子介导机制

《Toxicology and Applied Pharmacology》：Integrative network toxicology and experimental validation reveal novel molecular mediators of omeprazole-induced nephrotoxicity

奥美拉唑肾毒性机制研究通过整合网络毒理学方法结合分子对接和体外验证，揭示了其通过PI3K-Akt信号通路及EGFR抑制剂耐药性等机制诱导肾损伤的分子机制，鉴定出CASP3、EGFR等6个核心靶点，并证实其在急性与慢性暴露模型中均导致细胞凋亡和损伤。

　　

钱黄|余倩丽|高原志良|邵一鸣

郑州大学药学院，中国郑州

摘要

奥美拉唑是一种广泛使用的质子泵抑制剂，越来越多地与不良肾脏结局（如急性肾损伤（AKI）和慢性肾病（CKD）相关，但其肾毒性机制仍不清楚。在这项研究中，我们采用了一种整合网络毒理学方法，结合分子对接和体外验证，来阐明奥美拉唑诱导的肾毒性的潜在机制。通过将奥美拉唑相关基因与AKI和CKD相关的基因进行交叉分析，我们确定了73个重叠靶点，这些靶点在PI3K-Akt信号通路、EGFR抑制剂耐药性和外源性物质反应中富集。蛋白质-蛋白质相互作用网络和拓扑分析揭示了六个枢纽靶点（CASP3、CCND1、EGFR、MMP9、PARP1、PPARG），这些靶点在分子对接模拟中均显示出与奥美拉唑的强结合亲和力。在HK2细胞中的功能验证表明，奥美拉唑在急性（300 μM，24小时）和慢性（20 μM，7天）暴露模型中均降低了细胞活力，引起了形态损伤，并增加了细胞凋亡。qPCR分析证实CASP3、EGFR、MMP9、PARP1和PPARG显著上调，而CCND1的表达变化依赖于暴露模型。这些发现为奥美拉唑相关肾毒性的分子基础提供了新的见解，并提出了潜在的生物标志物和治疗靶点，以减轻肾脏损伤。

引言

奥美拉唑是一种广泛使用的质子泵抑制剂，常用于治疗与酸相关的胃肠道疾病，包括胃食管反流病、消化性溃疡和卓-艾利森综合征（Ben Ghezala等，2022；Qi等，2015）。由于其良好的疗效和安全性，奥美拉唑常用于长期治疗，尤其是在老年患者和患有慢性合并症的患者中（Ben Ghezala等，2022）。然而，来自临床和流行病学研究的越来越多的证据对其潜在的不良反应表示担忧，特别是肾毒性（Luo等，2024；Varallo等，2018）。关于长期使用质子泵抑制剂导致的急性间质性肾炎（AIN）、慢性肾病（CKD）和急性肾损伤（AKI）的报道（Geetha，1999；Ang等，2024；Luo等，2024）强调了需要更深入地了解奥美拉唑带来的肾脏风险。

奥美拉唑诱导的肾毒性的潜在机制仍不清楚。虽然免疫介导的超敏反应被认为是AIN的主要驱动因素，但最近的研究表明，氧化应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡和炎症也可能导致肾脏损伤（Li等，2023a；Zhao等，2021；Li等，2023b）。这些多因素且可能协同作用的机制在识别奥美拉唑诱导的肾脏损伤涉及的分子通路和细胞靶点方面带来了重大挑战。

网络毒理学是一种整合毒理学、生物信息学和网络药理学的系统级方法，为阐明药物诱导的毒性提供了强大的框架（Mu等，2025）。通过构建化合物-靶点-疾病网络并分析通路富集，这种方法可以识别与毒性相关的关键分子节点和生物过程（Shao和Fan，2025）。在奥美拉唑肾毒性的背景下，网络毒理学有助于发现新的生物标志物和潜在的治疗靶点，从而促进对机制的理解和风险评估。

在这项研究中，我们采用网络毒理学策略来探索奥美拉唑诱导的肾毒性的分子机制。通过整合多个公共数据库和生物信息学工具，确定了奥美拉唑潜在的肾毒性相关靶点。进行了基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析，以阐明相关的生物功能和通路。构建并分析了蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，以确定枢纽靶点。随后，使用体外细胞模型选择了关键靶点进行实验验证，以确认它们在奥美拉唑诱导的肾脏损伤中的作用。这种整合方法旨在为奥美拉唑的毒效学景观提供新的见解，并识别可能有助于开发更安全治疗策略的分子靶点。

章节摘录

奥美拉唑的靶点预测

奥美拉唑的结构信息和标准SMILES是从PubChem数据库收集的（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）。然后使用STITCH（http://stitch.embl.de/）和SwissTargetPrediction（http://www.swisstargetprediction.ch/）资源进行了靶点预测。搜索使用“omeprazole”作为查询词，并限制在Homo sapiens上，以获得与人类相关的候选靶点。为了标准化结果，对靶点名称进行了

潜在靶点的识别和奥美拉唑诱导的肾毒性的富集分析

维恩图显示奥美拉唑、AKI和CKD之间有73个重叠靶点（图1A，表S3）。为了进一步探索这些靶点的潜在功能和通路，进行了KEGG和GO富集分析。KEGG通路分析显示在PI3K-Akt信号通路、EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药性和脂质及动脉粥样硬化方面有显著富集（图1B，表S4）。这些通路与公认的机制密切相关

讨论

在这项研究中，我们采用整合网络毒理学和体外验证方法探讨了奥美拉唑的潜在肾毒性机制。通过识别奥美拉唑、AKI和CKD之间的73个重叠靶点，我们构建了一个PPI网络，并根据四种中心性算法筛选出了六个枢纽靶点——CASP3、CCND1、EGFR、MMP9、PARP1和PPARG。分子对接显示奥美拉唑与这六个核心靶点之间有强结合亲和力。此外，奥美拉唑

结论

总之，本研究通过整合网络毒理学和实验验证策略阐明了奥美拉唑诱导的肾毒性的潜在分子机制。确定了73个与奥美拉唑、AKI和CKD相关的共同靶点，功能富集分析突出了关键通路，如PI3K-Akt信号通路、EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药性以及与细胞凋亡和细胞应激反应相关的过程。

CRediT作者贡献声明

钱黄：撰写——原始草稿，可视化，方法学，正式分析，数据管理，概念化。余倩丽：方法学，数据管理，概念化。高原志良：方法学，数据管理，概念化。邵一鸣：撰写——审稿与编辑，可视化，方法学，正式分析，数据管理，概念化。

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

不适用。

资助

本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

不适用。