对用于预测氯吡硫磷通过线粒体复合体I引发神经毒性的整合体内外预测流程的评估

《Neurotoxicity Research》：Evaluation of an Integrated In Silico-In Vitro Pipeline for Predicting Mitochondrial Complex I-Mediated Neurotoxicity of Chlorpyrifos

　　

摘要

氯吡硫磷是一种广谱的氯化有机磷杀虫剂。由于其对环境和人类健康的危害，包括神经毒性，它于2024年被列入《斯德哥尔摩公约》所规定的持久性有机污染物名单。氯吡硫磷引发神经毒性的传统机制是其代谢物氯吡硫磷氧膦在胆碱能神经元中抑制乙酰胆碱酯酶所致。最新研究显示，氯吡硫磷还会通过线粒体功能紊乱导致多巴胺能神经元出现毒性反应。本研究运用网络毒理学、分子对接、分子动力学以及体外实验等方法，探讨了氯吡硫磷在人体内引发神经毒性相关的分子机制及作用靶点。通过对数据库的全面分析，共发现了271个可能与氯吡硫磷引发的神经毒性相关的潜在靶点。基因本体论分析及基因间相互作用分析显示，与线粒体和氧化磷酸化相关的基因显著增多。蛋白质-蛋白质相互作用分析及中心性分析则确定了15个关键靶点。分子对接和分子动力学模拟表明，氯吡硫磷及其代谢物氯吡硫磷氧膦与线粒体复合体I的结合力，尤其是与NDUFA2的结合力，比已知的复合体I抑制剂罗丹宁更强。在SH-SY5Y细胞中的体外实验显示，氯吡硫磷会以浓度依赖的方式抑制线粒体复合体I的相关活性，当浓度达到75 μM及以上时，抑制作用十分明显。这些研究结果表明，氯吡硫磷，以及在一定程度上的其代谢物氯吡硫磷氧膦，可能会抑制神经元中的线粒体复合体I，进而导致人类出现神经毒性。总体而言，这些结果与之前的实验报告一致，同时也凸显了综合计算方法在识别氯吡硫磷引发神经毒性相关关键线粒体机制方面的有效性。