南湖新闻网讯（通讯员 郭璞）近日，我校动物科学技术学院、动物医学院国家兽药残留基准实验室兽医药理学与毒理学王旭教授团队评估了PGC-1α对T-2毒素诱导的血脑屏障损伤的潜在影响，并筛选出小分子化合物3-131（胡萝卜苷）可预防毒物造成的血脑屏障损伤。
相关成果以“Daucosterol confers protection against T-2 toxin induced blood-brain barrier toxicity through the PGC-1α-mediated defensive response in vitro and in vivo”为题发表在Journal of Hazardous Materials上。该研究采用分子生物学结合分子对接的技术，从中药小分子化合物中筛选出直接激活PGC-1α转录的新型活性分子，并阐释了其抵抗T-2毒素诱导的血脑屏障毒性的作用机制，更好地诠释了中药小分子化合物对血脑屏障的保护作用，为其成药性及更为广泛的神经系统保护应用提供了科学依据。
T-2毒素是食品和动物饲料中常见的污染物，给人类和动物的健康带来了巨大挑战。前期研究显示，T-2毒素可以透过血脑屏障并导致神经损伤。研究显示，PGC-1α与脑部疾病密切相关，且在多种疾病引起的血脑屏障损伤中起保护作用。研究团队发现PGC-1α是拮抗T-2毒素所致血脑屏障损伤的重要靶点，在神经损伤中具有保护作用。然而基于PGC-1α为靶点的激动剂的筛选主要集中于小分子化合物激活PGC-1α的基因表达，未能对具体结合位点、靶向性和特异性进行分析。因此，寻找新的特异性PGC-1α激动剂拮抗T-2毒素造成的脑损伤尤为重要。
双荧光素酶报告基因试验由于其简单、灵敏、快速，已成为药物筛选中的一种重要研究方法。基于此技术，研究团队从166份中药化合物库中筛选出胡萝卜苷这一活性分子。此外，团队分析了胡萝卜苷对PGC-1α转录本相对应的不同启动子的激活情况，结果显示胡萝卜苷只能激活PGC-1α转录本2对应的启动子（PPH2），表明化合物对PGC-1α转录的激活具有启动子特异性。组织特异性结果显示，胡萝卜苷对PGC-1α的激活仅在hBMEC细胞中，表明胡萝卜苷对PGC-1α激活具有组织特异性。同时，研究团队通过启动子序列空间结构模拟技术结合分子对接技术确定了胡萝卜苷可以特异性、直接与PGC-1α启动子区域71–74位（-1100至-10000bp）以氢键结合，并激活其转录。团队通过分子对接技术揭示了小分子化合物与启动子序列结合的特定位点，为小分子化合物的修饰和启动子序列的分析奠定了基础。在T-2毒素和LPS造成的细胞损伤模型和小鼠脑损伤模型中，胡萝卜苷可通过增加跨上皮/跨内皮电阻（TEER）、减少NaF浸润、增加TJs（ZO-1、OCLN、CLDN5）的蛋白表达，并降低细胞和组织炎症水平来保护血脑屏障免受T-2毒素和LPS引起的损伤，进一步表明胡萝卜苷在血脑屏障损伤所致中枢神经系统疾病中可能有更为广泛的作用。
该研究首次从拮抗血脑屏障损伤的这一专一性角度研究T-2毒素的解毒剂，为进一步开发T-2毒素解毒剂提供了新思路，为胡萝卜苷可能成为治疗血脑屏障疾病的药物奠定了研究基础，也为创制保护血脑屏障的药物提供了科学依据。
我校动物科学技术学院、动物医学院博士郭璞为论文第一作者，动物科学技术学院、动物医学院王旭教授和中南民族大学药学院杨新洲教授为共同通讯作者，课题组多位同学共同参与研究。该研究以农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、国家兽药残留基准实验室为依托平台，得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项的资助。
审核人：王旭
【英文摘要】
T-2 toxin is a common environmental pollutant and contaminant in food and animal feed that represents a great challenge to human and animal’ health throughout the world. Using natural compounds to prevent the detrimental effects of T-2 toxin represents an attractive strategy. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha (PGC-1α) is a critical regulator in various cellular processes. Recently, PGC-1α activation has been reported to confer protection against neurological injuries. We aimed to identify a potent PGC-1α activator from plants as a chemopreventive compound and to demonstrate the efficacy of the compound in attenuating T-2 toxin-induced blood-brain barrier (BBB) toxicity. We identified daucosterol, which binds directly to the 71–74 (−1100 to −1000 bp) position of the second promoter of human PGC-1α by hydrogen bonding. An in vitro and in vivo T-2 toxin induced BBB injury model revealed that this compound can protect against this injury by increasing transepithelial/transendothelial electrical resistance, reducing sodium fluorescein (NaF) infiltration and increasing the expression of tight junction–related proteins (zonula occludens-1 (ZO-1), occludin (OCLN), claudin-5 (CLDN5)) expression. In conclusion, we identified daucosterol as representing a novel of PGC-1α activators and illustrated the mechanism of specific binding site. Furthermore, we have demonstrated the feasibility of using natural compounds targeting PGC-1α as a therapeutic approach to protect humans from environmental insults that may occur daily such as lipopolysaccharide.
