和厚朴酚抗结直肠癌的网络药理学分析及实验验证.pdf

和厚朴酚抗结直肠癌的网络药理学分析及实验验证刘 静周 权葛娟娟王德玮王希君赵 元朱 薿(.湖北科技学院医学部药学院湖北 咸宁.湖北科技学院医学部基础医学院.湖北科技学院医学部生物医学工程与医学影像学院)摘要:目的 结合网络药理学和分子对接技术分析及实验验证和厚朴酚()抗结直肠癌()的分子机制 方法 应用 数据库挖掘和厚朴酚相关潜在作用靶点通过 软件分析 数据库结直肠癌差异表达基因 和 软件构建药物疾病共同靶点蛋白质蛋白质相互作用网络()软件进行 和 富集分析用 软件进行分子对接 法检测和厚朴酚对结直肠癌细胞()活力抑制作用 结果 网络药理学筛选到和厚朴酚与结直肠癌的共同靶点 个其中 个核心靶点分别为、富集分析显示共同靶点与活性氧代谢过程、细胞周期、蛋白激酶调节活性、激酶调节活性、细胞因子活性、辅酶结合、和 信号通路等相关密切 分子对接结果显示和厚朴酚与关键靶点的结合能力稳定亲和力较强 细胞实验验证发现和厚朴酚显著抑制 细胞生长为./结论 和厚朴酚通过、等多种信号细胞生长相关通路抑制结直肠癌增殖关键词:和厚朴酚结直肠癌网络药理学分子对接增殖 中图分类号:.文献标识码:文章编号:()开放科学(资源服务)标识码():./.():()().().湖北科技学院学报(医学版)年第 卷第 期 ()基金项目:湖北省卫生健康委 年面上项目()湖北省大学生创新创业训练计划项目()湖北科技学院医学部口腔与眼视光医学院专项()湖北科技学院校内科研发展基金项目(/)通讯作者:././.:结直肠癌是当今世界致死率排名前三的癌症类型是最常见的恶性肿瘤之一 目前临床上治疗结直肠癌的方式主要包括内窥镜和手术切除、放疗、免疫治疗、姑息性化疗、靶向治疗以及广泛的手术和转移灶的局部消融治疗等这些疗法在一定程度上可延长结直肠癌患者的生存期但由于肿瘤耐药性以及复发转移的发生结直肠癌仍是目前医学难以攻克的难题 和厚朴酚()是中药厚朴的活性成分之一研究发现和厚朴酚具有抗肿瘤、调控氧化应激、抗菌、心脏保护、保肝、抗炎等多种生物学活性也可显著抑制结直肠癌增殖但其机制不明 由此本文结合网络药理学和分子对接技术探究和厚朴酚抗结直肠癌作用机制并细胞实验验证效果为和厚朴酚对于结直肠癌的临床研究奠定基础 材料与方法.试剂与设备结直肠癌 细胞(:)结直肠癌 细胞专用培养液(:)均选购于武汉普诺赛生命科技有限公司细胞培养用(:).胰 蛋 白 酶(:)、粉末(:)、二甲基亚砜(:)均选购于白鲨公司和厚朴酚(:)选购于上海源叶生物公司 型 培养箱(公司)/全自动酶标仪(公司).方法.网络药理学分析.和厚朴酚作用靶点筛选:以“”为关键词通过筛选(.)、(:/./.)数据库得到和厚朴酚相关潜在作用靶点.结直肠癌靶点筛选:在 数据库(./)下 载 结 直 肠 癌(/)数据使用 语言中的“”包数据分析以.为标准筛选出 的差异表达基因 靶点和和厚朴酚预测靶点绘制韦恩图得到药物疾病共同靶点.蛋白互作网络构建及分析:用 数据库(:/./)和(.)软件 插件进行拓扑指标分析在 插件中得到 的获取和厚朴酚抗 的靶点核心靶点.共同靶点富集分析:使用 语言“”包和“.”包对潜在(共同)基因进行()和(基因本体)富集分析 以.为筛选条件并且用 语言绘制 富集、气泡图.“靶点信号通路”网络的构建:将和厚朴酚抗结直肠癌的作用靶点导入(.)软件根据富集通路分析结果运用 软件构建“靶点通路”网络.关键靶点分子对接分析从(:/./)数据库下载和厚朴酚成分结构从(:/./)数据库下载关键靶点结构使用 软件去除溶剂分子与配体 软件进行加氢、加电子、加 等 操 作 最 后 用 进行分子对接使用 软件对得到的最佳结果进行绘图.细胞实验验证将结直肠癌 细胞培养于专用培养液中湖北科技学院学报(医学版)年第 卷第 期 ()置于 培养箱培养至 后加入 胰蛋白酶消化液进行消化随后加入专用培养液重悬细胞以备后续实验取生长状态良好并且无细胞老化的结直肠癌 细胞加无菌 清洗 次加入.胰蛋白酶进行消化加入细胞培养液重悬细胞按 个细胞/细胞密度将细胞加入到 孔板中随后放入 、的培养箱中培养过夜 当细胞贴壁且涨至孔内密度 时分别加入含、/和厚朴酚的细胞培养液再置于 、的培养箱中继续培养 后采用 法检测细胞活力 每孔加入 的(/)溶液避光放入培养箱待与活细胞结合完成后弃掉未反应的溶液每孔加入 二甲基亚砜置摇床上低速振荡使结晶物充分溶解 用酶标仪检测 处测量各孔的吸光值 细胞存活率 (实验组吸光度值/对照组吸光度值)结 果.和厚朴酚抗结直肠癌靶点筛选合并去重复两个数据库筛选得到的和厚朴酚潜在药物靶点最终获得 个和厚朴酚潜在作用靶点 另外在 数据库中获得了 个结直肠癌()相关靶点 将 的靶点与 靶点取交集和厚朴酚与 共同靶点 个(见图)图 和厚朴酚和结直肠癌的交叉靶点 图.共同靶点蛋白质互作网络通过 软件获得和厚朴酚抗结直肠癌靶点蛋白相互作用网络(图)其中 的基因分别为:、和(图).软件构建和厚朴酚抗结直肠癌靶点蛋白相互作用网络.软件 算法筛选 关键基因图 和厚朴酚抗结直肠癌靶点蛋白相互作用网络和 关键基因.与 富集分析对上述靶点进行 和 富集分析个共同靶点富集后在 个生物过程()、个细胞组成()、个分子功能()和 个通路中见图 富集结果显示共同靶点主要与活性氧代谢过程、神经递质水平的调节、细胞周期、突触、神经元细胞体、蛋白激酶调节活性、激酶调节活性、细胞因子活性、辅酶结合、信号通路、信号通路和 信号通路等关系密切 .和厚朴酚抗结直肠癌靶点 功能富集分析.和厚朴酚抗结直肠癌靶点 功能富集分析图 和厚朴酚抗结直肠癌靶点 和 富集分析.“靶点信号通路”网络的构建为了进一步探讨和厚朴酚抗结直肠癌的作用机制随后构建了共同靶点信号通路的网络图(图)每个通路都对应于多个靶点以及每个靶点与多通路相连反映了和厚朴酚抗 的多靶点、多途径机制 多种通路通过共同的靶点相互联系表明每种通路在治疗 疾病中都起着协同作用湖北科技学院学报(医学版)年第 卷第 期 ()图 和厚朴酚抗 的交叉靶点信号通路网络.分子对接分析将和厚朴酚与关键靶点、进行结合能力预测和厚朴酚与其中 个分子有较强的结合能力如表 这说明和厚朴酚能够较好地重现原配体与蛋白的结合模式对接结果具有较高可靠性 用 软件对对接结果进行可视化见图 表 分子对接模型的相关信息靶点活性中心位点结合能(/).和厚朴酚与 分子对接图.和厚朴酚与 分子对接图.和厚朴酚与 分子对接图.和厚朴酚与 分子对接图.和厚朴酚与 分子对接图图 和厚朴酚与候选靶点分子对接图.和厚朴酚抑制结直肠癌 细胞增殖用不同浓度和厚朴酚处理 细胞 后观察细胞形态并检测细胞存活率结果发现和厚朴酚对 细胞的抑制作用呈浓度时间依赖性(.图)和厚朴酚处理 细胞 的 为./与/组相比.图 和厚朴酚对结直肠癌 细胞有毒性作用(标尺)湖北科技学院学报(医学版)年第 卷第 期 ()讨 论和厚朴酚是一种木脂素类化合物 研究发现和厚朴酚具有抗结直肠癌、胰腺癌、乳腺癌、肺癌、黑色素瘤、胃癌、神经胶质瘤等抗多种肿瘤作用并且通过调控多种信号通路、和 等发挥抗肿瘤作用这些途径在癌症发生和发展过程中具有重要意义本研究基于网络药理学技术筛选出 个和厚朴酚与结直肠癌的潜在靶点发现其主要富集在 个生物过程、个细胞组成、个分子功能和 个通路中这些结果表明和厚朴酚可能通过与潜在靶点结合进而调控某些生物过程来作用于结直肠癌 目前研究表明和厚朴酚对结直肠癌细胞的增殖有抑制作用并且发现和厚朴酚可以对西妥昔单抗耐药的结直肠癌细胞有增敏作用所以和厚朴酚有望作为临床治疗结直肠癌的有效药物本研究运用网络药理学和分子对接技术筛选出和厚朴酚治疗结直肠癌的 个关键靶点、是人类癌症中最常失调的驱动基因之一它在人类基因组中具有多种作用包括对基因表达的调控和调节组蛋白乙酰化在结直肠癌或者其他癌症中均发现了 突变 在结直肠癌中具有关键作用通过多种细胞途径协调其促进作用因此可以作为治疗结直肠癌的靶点 是一种细胞周期蛋白它在细胞增殖及在癌细胞失调中具有核心作用 是 的酶亚基可催化组蛋白()的赖氨酸三甲基化并导致靶基因的转录沉默 目前在多种癌症中被发现是高度表达的并可以作为癌基因发挥作用 有研究发现结直肠癌组织中 的含量明显高于非癌症组织并且 与结直肠癌的预后有关 是孕激素受体目前在生殖肿瘤方面研究较广但与结直肠癌的关系还未阐明 是白蛋白有研究表明白蛋白含量增多患结直肠的风险就会下降 因此和厚朴酚可能通过细胞周期、基因转录等多种机制调节结直肠癌细胞死亡 和 结果也印证了和厚朴酚可能通过控制活性氧代谢、神经递质水平的调节、细胞周期等生物过程来对结直肠癌进展产生影响上述的结果也显示和厚朴酚调节结直肠癌的进展主要基因富集在 信号通路、信号通路上 目前已经有研究表明和厚朴酚可以通过 通路来调控骨肉瘤的凋亡和自噬也可以通过诱导自噬和凋亡来抑制人胶质母细胞瘤的增殖以及抑制舌癌的增殖及迁移本研究和厚朴酚能有效抑制结直肠癌 生长 的 为./研究发现和厚朴酚在 和 肺癌细胞中 的 分别为.和./在胰腺癌 细胞和 细胞上作用 的 为.和./在神经母细胞瘤 上作用 的 为./在不同肿瘤细胞中和厚朴酚 较为接近说明和厚朴酚抗肿瘤效果较稳定 在结直肠癌相关研究中已发现和厚朴酚可通过下调 来抑制结直肠癌细胞铁死亡 本研究未发现和厚朴酚对 的作用这可能与数据库中分子靶点未纳入 有关这也说明后厚朴酚的靶点机制有待进一步实验探索总之本文预测和厚朴酚可以与、分子稳定结合抑制结直肠癌增殖发挥抗结直肠癌作用 然而本文仅在理论层面分析论证和厚朴酚对结直肠癌细胞增殖的抑制作用机制具体调控机制还有待进一步实验论证 本研究为研究和厚朴酚抗结直肠癌作用机制提供新理论基础参考文献:.():.:().():.():.:.:./.():.():.:湖北科技学院学报(医学版)年第 卷第 期 ().():.():./.():.():.:.():./.():.():汤凯淇张瑜陈丽竹等.和厚朴酚对人舌癌 细胞增殖、迁移及凋亡的影响.南方医科大学学报():.()():.():.():.():(收稿日期:)(上接第 页)秦雪松.老年慢性心力衰竭患者采取舒适护理干预的临床效果.中国医药指南():.():.:.:.():.():.():.():吕哲张颖时美娟等.脑缺血再灌注后内质网应激对听皮层的损伤作用及机制.中国老年学杂志():./.()():(收稿日期:)湖北科技学院学报(医学版)年第 卷第 期 ()