Análise de farmacologia de redes
"Autismo" foi usado como palavra-chave para pesquisar no banco de dados GeneCards (https://www.genecards.org/) por alvos relacionados aoautismo 12, 13, 14. Os alvos recuperados dos bancos de dados foram fundidos após a remoção de entradas duplicadas. Alvos conhecidos de componentes ativos não capturados pelas previsões do banco de dados foram complementados com base em relatórios da literatura15. Os alvos da doença e os potenciais alvos dos componentes do medicamento foram uniformmente padronizados para Símbolos Gênicos usando o banco de dados de proteínas UniProt (https://www.uniprot.org/), e esses dois conjuntos de alvos foram mapeados para identificar os potenciais alvos terapêuticos da KSZZD para autismo16.
Com base no Banco de Dados e Plataforma de Análise de Sistemas de Medicina Tradicional Chinesa (TCMSP, http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php), os potenciais compostos bioativos em KSZZD e seus alvos correspondentes foram selecionados de acordo com os critérios de biodisponibilidade oral (OB ≥ 0,30) e índice de semelhança com fármacos (DL ≥ 0,18)17. Os identificadores SMILES dos compostos foram recuperados do banco de dados PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/), e a Previsão de Alvos Suíça (http://swisstargetprediction.ch/) foi posteriormente empregada para explorar os potenciais alvos não incluídos na plataforma18 do TCMSP. Posteriormente, o banco de dados HERB (http://herb.ac.cn) foi utilizado para triagem suplementar de acordo com a Regra dos Cinco de Lipinski, com os seguintes critérios: peso molecular (MW ≤ 500 Da), coeficiente de partição octanol-água (AlogP ≤ 5), número de doadores de ligações de hidrogênio (Hdon ≤ 5), número de aceitadores de ligações de hidrogênio (Hacc ≤ 10) e número de ligações rotativas (RBN ≤ 10). Em seguida, a triagem do alvo foi realizada usando o banco de dados BATMAN-TCM (http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/) com os seguintes critérios: corte de pontuação (≥0,84), pontuação de druggabilidade (≥0,10) e valor P (≤0,05). Por fim, o banco de dados UniProt (https://www.uniprot.org) foi utilizado para converter os nomes alvo selecionados em Símbolos Genéticos padrão.
Os alvos sobrepostos entre os alvos de drogas e os alvos de autismo foram identificados usando a ferramenta online Desenhar Diagrama de Venn (http://bioinformatics.psb.ugent.be). Esses alvos sobrepostos foram importados para o banco de dados STRING (https://string-db.org/) para construir uma rede de interação proteína-proteína (PPI) 19. A espécie foi definida para Homo sapiens, e as interações proteína-proteína com escores de confiança abaixo de 0,40 foram filtradas. A rede resultante foi importada para o software Cytoscape 3.10.0 para análisevisual 16, onde medicamentos, compostos e alvos foram representados por losangos vermelhos, círculos azuis e triângulos verdes, respectivamente, e os pesos das arestas refletiam o grau de centralidade dos nós. O plugin CytoNCA foi então usado para calcular valores de centralidade de grau, classificar os compostos centrais e identificar os principais compostos centrais. A análise de enriquecimento bioinformática dos genes-alvo foi realizada utilizando a plataformaMetascape 20, incluindo análise GO (processo biológico, BP; função molecular, MF; componente celular, CC) e análise da via KEGG.
Acoplamento molecular
As proteínas receptoras relacionadas ao autismo identificadas acima foram pré-processadas antes do acoplamento, reparando resíduos ausentes, otimizando o estado de protonação e removendo moléculas de água cristalina para manter a integridade estrutural dos receptores. O método de acoplamento semi-flexível no móduloCDOCKER 21 foi então empregado. Resíduos dentro de 10 Å do ligante cocristalino foram definidos como o bolso ativo, e a ligação ao receptor de ligante foi simulada dentro dessa região.
Os resultados do acoplamento foram avaliados usando a Energia de Interação CDOCKER como índice-chave, com valores de energia mais baixos indicando uma ligação prevista mais estável entre o ligante e o receptor. A confiabilidade do modo de acoplamento foi avaliada comparando a conformação de ligação espacial do componente central com a do ligante cocristalino no bolso ativo. O complexo com a energia de ligação ideal e a interação mais forte foi selecionado como a conformação inicial para a simulação molecular subsequente.
Simulação de dinâmica molecular
Com base nos achados do acoplamento molecular, uma simulação de dinâmica molecular foi realizada para explorar o mecanismo de ligação entre o complexo de quercetina e o TNF-α. Essa abordagem simula o movimento molecular e as interações em nível atômico e analisa mudanças dinâmicas em proteínas, ligantes e no ambiente ao redor, fornecendo assim informações sobre mudanças conformacionais moleculares, estabilidade de ligação e dinâmica proteína-ligante. O complexo receptor-ligante foi solvenciado usando o modelo de água TIP3P, com uma distância tampão de pelo menos 12 Å entre o complexo e a fronteira do sistema para garantir a solvatação total e reduzir os efeitos da fronteira. A concentração iônica foi ajustada para 0,154 M, e íons Na⁺ e Cl⁻ foram adicionados para neutralizar a carga do sistema. Para melhorar a precisão da simulação, foi adotado o campo de força proteico Amber14SB22 , que descreve efetivamente interações intermoleculares não ligadas e modos de ligação e é particularmente adequado para estudos do complexo proteína-ligante23.
Para minimização inicial de energia, o método de descida mais íngreme foi executado por 5000 passos para remover contatos irrazoáveis e conformações de alta energia, usando um limiar de convergência de 10 kJ/mol/nm para garantir o relaxamento dos parâmetros do campo de forças. O método do gradiente conjugado foi então executado por 2.000 passos para otimizar ainda mais o estado termodinâmico e garantir a estabilidadedo sistema 24.
Durante o equilíbrio, a simulação de conjunto NVT foi realizada inicialmente para 100 ps com um passo de tempo de 2 fs. O sistema foi gradualmente aquecido até 300 K para reduzir a influência da estrutura inicial e alcançar o equilíbrio termodinâmico. O conjunto foi então transferido para NPT, e um equilíbrio adicional de 100 ps foi realizado a uma pressão constante de 1 bar para estabilizar densidade e pressão. Esse estágio foi usado para levar o sistema a um estado termodinâmico estável antes da simulaçãode produção 25. A simulação formal da dinâmica molecular foi realizada por 20 ns, mantendo a temperatura em 300 K, pressão em 1 bar e um intervalo de tempo de 2 fs. A trajetória era salva a cada 10 ps. Para garantir estabilidade e precisão na simulação, parâmetros físicos, incluindo temperatura, pressão e volume, eram monitorados regularmente para confirmar que permaneciam dentro dos intervalos esperados.
Varredura flexível alanina
Com base na conformação estável obtida pela simulação de dinâmica molecular, foi realizada varredura de alanina em todos os resíduos de aminoácidos dentro de um raio de 3 Å da interface de ligação ao ligante. Neste procedimento, os resíduos-alvo são sistematicamente substituídos por alanina, truncando assim a cadeia lateral enquanto preserva a conformação da cadeia principal e remove interações específicas mediadas pela cadeia lateral. O peso de contribuição de cada resíduo para a afinidade de ligação foi quantificado calculando a mudança na energia livre de ligação entre os complexos do tipo selvagem e mutante. Ao contrário dos modelos estáticos tradicionais, este estudo introduziu um mecanismo de relaxamento flexível em cadeia lateral, permitindo que o ambiente ao redor do local da mutação passasse por relaxamento estrutural e simulasse de forma mais realista a resposta dinâmica da interface de ligação. Essa análise teve como objetivo identificar resíduos candidatos de hotspots que mantêm estabilidade complexa, fornecendo uma impressão digital energética para a otimização de compostos líderes direcionados a proteínas relacionadas ao autismo.
Experimentos com animais
Animais experimentais
Ratos saudáveis de grau SPF Sprague-Dawley (SD) (três machos e três fêmeas, com 3 meses de idade), nascidos e criados em condições idênticas, foram selecionados. A temperatura do ambiente era controlada entre 18 e 22 °C, a umidade relativa era mantida entre 60% e 70%, e o ciclo de luz era de 12 h: 12 h (luz: escuro). Todas as operações experimentais com animais foram aprovadas pelo Comitê de Ética Experimental de Animais do Primeiro Hospital Popular de Zunyi (Aprovação nº: LunShen (2025)-2-362).
Acasalamento animal, identificação da gravidez e agrupamento
Todos os ratos foram alimentados adaptativamente em um ambiente de FPS por 1 semana após a compra. Uma fêmea e um rato macho eram enjaulados juntos às 18h todas as tardes. O exame vaginal do plug foi realizado às 8h da manhã seguinte (12h após a jaula). A presença de um tampão vaginal foi considerada um acasalamento bem-sucedido, e o mesmo dia foi designado como dia gestacional 0,5 (GD0,5). Ratos grávidos eram alojados individualmente em gaiolas separadas. O peso corporal de ratos grávidos era medido e registrado diariamente. O peso corporal de ratos grávidos aumentava continuamente, com um ganho médio diário de 2 a 5 g, e o peso total podia aumentar cerca de 30% antes do parto. Após aproximadamente 10 dias de gravidez, um volume assimétrico típico em formato de pêra do abdômen era visível, e massas duras de fetos podiam ser sentidas pela palpação, o que se distinguia da circunferência abdominal uniforme e macia causada pela obesidade.
Estabelecimento de modelos e configuração de grupos de controle:
No grupo-modelo, duas ratas grávidas foram selecionadas aleatoriamente e injetadas intraperitonealmente com solução de VPA (600 mg/kg) uma vez no dia gestacional 12,5 (GD12,5). A APV foi administrada por meio de uma única injeção intraperitoneal na dose de 600 mg/kg no dia gestacional 12,5. Esse regime foi selecionado com base no trabalho seminal de Schneider ePrzewłocki 26, que estabeleceram que a exposição à VPA nesse ponto específico de gestação recapitula tanto as características neuroanatômicas quanto comportamentais do TEA humano. Esse protocolo desde então se tornou o modelo padrão e tem sido consistentemente validado em estudos farmacológicos recentes usando parâmetrosidênticos 27. Para o grupo controle em branco, uma rata grávida foi selecionada e injetada intraperitonealmente com um volume igual de 0,9% de soro fisiológico normal no mesmo momento. Ratos grávidos deram à luz naturalmente, e o dia de nascimento da prole foi registrado como dia pós-natal 0 (PND0). Todos os filhotes de rato foram desmamados e alojados separadamente por gênero no PND21.
Agrupamento e intervenção da prole
No PND28, 12 filhotes machos foram selecionados aleatoriamente entre os filhotes de ratos grávidas expostos à VPA (6 no grupo modelo e 6 no grupo de intervenção com quercetina), e 6 filhotes machos foram selecionados aleatoriamente entre os filhotes de ratos grávidos expostos a soro fisiológico normal (6 no grupo em branco). Foi garantido que não houvesse diferença significativa no peso corporal entre os filhotes de cada grupo. Filhotes nascidos de ratas grávidas tratadas com soro fisiológico normal foram designados para o grupo em branco, aqueles nascidos de ratas grávidas tratadas com VPA para o grupo modelo, e aqueles nascidos de ratos grávidas tratados com VPA para o grupo de intervenção com quercetina.
A intervenção contínua foi realizada por 4 semanas a partir da PND28. Para o grupo de intervenção com quercetina, a suspensão de quercetina foi administrada intragicastricamente em um horário fixo todos os dias, com uma dose de 100 mg/kg/dia. Essa dosagem foi selecionada com base nas seguintes evidências integradas: (i) um estudo anterior de dosagem variada identificou 100 mg/kg como a dose ideal para aliviar comportamentos semelhantes à ansiedade e reduzir citocinas pró-inflamatórias em um modelo28 de ratos neuroinflamatórios induzidos por LPS; (ii) a quercetina em 50 mg/kg demonstrou prevenir déficits de interação social e danos cerebrais oxidativos em um modelo29 de ratos autistas induzidos por APV pré-natais (VPA); e (iii) foi recentemente demonstrado que a quercetina oral reduz os níveis de TNF-α cerebral e melhora comportamentos semelhantes aos do autismo em um modelo30 de rato autista induzido por ácido propiônico. Coletivamente, essas validações independentes apoiam a seleção de 100 mg/kg para garantir o engajamento robusto da via inflamatória mediada pelo TNF-α no modelo atual de TEA induzido por VPA pós-natal. Para os grupos de blank e modelo, um volume igual de 0,5% de solução fisiológica normal CMC-Na foi administrado intragicastricamente todos os dias. Todos os animais tiveram acesso livre a comida e água durante o período de intervenção, e seus pesos corporais foram medidos semanalmente para ajustar o volume de administração de acordo com seus pesos corporais.
Teste em campo aberto
Após 4 semanas de intervenção (aproximadamente PND56), foi realizado o teste de campo aberto para avaliar os níveis de atividade espontânea e ansiedade. O teste de campo aberto (OFT) é um experimento comportamental clássico para avaliar comportamentos relacionados à ansiedade em animais experimentais. Os indicadores medidos foram a capacidade de movimento espontâneo dos ratos em um ambiente aberto e o tempo passado no centro do campo aberto. O aparelho OFT para ratos tinha 30 cm de altura, 50 cm de comprimento e 50 cm de largura na parte inferior, com paredes internas brancas, e era artificialmente dividido em 16 pequenas grades, incluindo 4 na área interna e 12 na área externa. O local experimental foi mantido em silêncio para evitar estímulos sonoros que pudessem afetar a precisão dos resultados experimentais. Cada rato era colocado no centro do fundo da caixa, e a gravação de vídeo e o cronograma eram realizados simultaneamente. O campo de visão da câmera cobria todo o campo aberto e registrava o movimento espontâneo dos ratos e o número de cruzamentos entre grades. Cada teste durava 5 minutos, após os quais a gravação de vídeo era interrompida. A parede interna e o fundo da caixa aberta foram limpos com álcool 75% para evitar que fezes e odor corporal deixados por um animal afetassem os resultados dos testes do próximo animal. A operação foi repetida após a substituição dos ratos até que todos os ratos concluíssem o teste.
Método de detecção patológica
Após fixação com 4% de paraformaldeído, o tecido cerebral foi submetido a desidratação por gradiente usando um desidratador totalmente automático: 75% de etanol por 2 horas, 85% de etanol por 1 hora, 95% etanol por 1 hora e etanol absoluto I-IV por 20 minutos cada. Os tecidos foram então limpados com o agente de limpeza I por 25 minutos e o agente de limpeza II por 30 minutos, seguidos pela incorporação de parafina. Seções com espessura de 5 μm foram desenceradas com a solução de dewaxing I e II por 30 minutos cada e reidratadas com etanol gradiente. As seções foram coradas com hematoxilina por 5–10 minutos, diferenciadas com álcool ácido clorídrico por 3 segundos e contra-coloridas com água alcalina para ficarem azuladas. Depois, foram contra-coloridos com eosina solúvel em álcool por 3 minutos, desidratados com etanol gradiente, limpos, cobertos com meio neutro de montagem e observados ao microscópio.
Detecção dos níveis de TNF-α no soro e no tecido cerebral
Após a última administração, o sangue da aorta abdominal foi coletado de ratos e centrifugado a 3.000 r/min a 4 °C por 15 minutos, e o sobrenadante sérico foi coletado. Enquanto isso, tecidos hipocampais e corticais foram dissecados, e PBS pré-resfriado foi adicionado na proporção de 1:9 para homogeneização mecânica. O homogenado foi então centrifugado a 12.000 r/min a 4 °C por 20 minutos para coletar o sobrenadante. O método BCA foi utilizado para quantificação de proteínas teciduais. Seguindo as instruções do kit ELISA, as amostras a serem testadas e os anticorpos biotinilados foram adicionados à microplaca em sequência. Após incubação e lavagem, o complexo avidina-peroxidase foi adicionado e incubado. Após outra lavagem, a solução de substrato foi adicionada para o desenvolvimento da cor, a reação foi interrompida com solução de parada e a absorvância foi medida a 450 nm usando um leitor de microplaca. As concentrações de TNF-α no soro (pg/mL) e no tecido cerebral (pg/mg prot) foram calculadas usando a curva padrão.
Análise estatística
A função RANDBETWEEN no Microsoft Excel era usada para randomizar os ratos e gerar números aleatórios para a alocação dos ratos. Todos os dados experimentais deste estudo foram expressos como média ± desvio padrão (DS). Antes da análise estatística, o teste de normalidade (teste de Shapiro-Wilk) e o teste de homogeneidade de variância (teste de Levene) eram realizados primeiro com os dados de cada grupo. Para dados que se ajustavam à distribuição normal e à homogeneidade da variância, foi utilizada análise unidirecional da variância (ANOVA unidirecional). Se a diferença fosse estatisticamente significativa, o método LSD foi ainda utilizado para comparações múltiplas. Um valor de *p < 0,05, **p < 0,01 e ***p < 0,001 foi considerado estatisticamente significativo.