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      基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接研究山慈菇對(duì)肺癌的作用機(jī)制

      2021-10-14 07:19:58錢薇褚明亮劉杰民
      特產(chǎn)研究 2021年5期
      關(guān)鍵詞:山慈菇靶點(diǎn)肺癌

      錢薇,褚明亮,劉杰民

      (1.貴州中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,貴州 貴陽(yáng)550025;2.貴州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科,貴州 貴陽(yáng)550001;3.貴州省人民醫(yī)院消化內(nèi)鏡科室,貴州 貴陽(yáng)550002)

      肺癌即原發(fā)性支氣管肺癌,主要病變于支氣管黏膜上皮及肺泡,是我國(guó)及世界范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤之一?,F(xiàn)階段肺癌治療多以手術(shù)切除和放化療為主,存在預(yù)后較差及復(fù)發(fā)可能性大等一系列問題。我國(guó)最早于《晉書》中有對(duì)癌癥手術(shù)治療的記載,歷代醫(yī)家認(rèn)為氣滯血瘀、痰結(jié)濕聚、熱毒聚集而至腫塊結(jié)節(jié)于肺是肺癌發(fā)生的病因。研究表明山慈菇可以化痰之功效解肺之腫塊[1]。

      山慈菇為蘭科植物杜鵑蘭[Cremastra appendiculata(D.Don)Makino]、獨(dú)蒜蘭[Pleione bulbocodioides(Franch.)Rolfe]或云南獨(dú)蒜蘭(Pleione yunnanensis Rolfe)的干燥假鱗莖。山慈菇性涼,味微辛、甘,具有清熱解毒、化痰軟堅(jiān)散結(jié)等功效。現(xiàn)代臨床用于內(nèi)、外、婦、兒、五官以及皮膚等疾病的治療,尤其在治療各類腫瘤方面效果顯著[2]。周仲瑛[3]指出,山慈菇主要作用為化痰散結(jié),中醫(yī)認(rèn)為肺癌是由于痰濁較盛、結(jié)聚成塊于肺而成,故用山慈菇可化其痰解結(jié)節(jié)。山慈菇化學(xué)成分主要有多糖、二氫菲類、聯(lián)芐類、甾類、黃酮類以及其他類化合物[4]。藥理學(xué)研究表明山慈菇具有抗腫瘤、降壓、抗菌、激活酪氨酸酶和毒覃堿M3受體阻斷等活性[5]。山慈菇通過細(xì)胞毒作用、抑制癌細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡和抑制腫瘤新生血管生成等方面抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖[6]。目前山慈菇的抗癌作用研究較為局限,其具體的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制鮮有報(bào)道,因此在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接基礎(chǔ)上分析山慈菇的抗癌作用機(jī)制,可為其臨床應(yīng)用研究提供部分科學(xué)依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 軟件與數(shù)據(jù)庫(kù)

      UniProt蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.uniprot.org/),中藥系統(tǒng)藥理學(xué)分析平臺(tái)(TCMSP,https://tcmspw.com/tcmsp.php),DrugBank數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.drugbank.ca/),Cytoscape 3.7.1軟件(https://cytoscape.org/),V2.1(http://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)GeneCard數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.genecards.org/),Stringdb數(shù)據(jù)庫(kù)(https://stringdb.org/)、Metascape數(shù)據(jù)庫(kù)(http://metascape.org/gp/index.html#/main/step1)、PDB數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do )、PubChem數(shù)據(jù)庫(kù)(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)。

      1.2 山慈菇活性成分的篩選

      通過TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)收集山慈菇的化學(xué)成分,時(shí)間截至2020年11月,并依據(jù)TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)的口服生物利用度(oral bioavailability,OB)≥30%和類藥性指數(shù)(drug like index,DL)≥0.18為篩選條件[7,8],獲得山慈菇的有效活性化合物,并利用Uniport數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行基因標(biāo)準(zhǔn)化核對(duì),把相應(yīng)靶點(diǎn)蛋白名稱轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的基因名稱。

      1.3 山慈菇活性成分-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

      通過TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)收集“1.2”項(xiàng)下山慈菇中的活性成分的對(duì)應(yīng)靶點(diǎn),利用Cytoscape3.7.1軟件構(gòu)建“活性成分-靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)圖。

      1.4 肺癌靶點(diǎn)信息的篩選

      在Genecard數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入關(guān)鍵詞“l(fā)ung cancer”,由于獲得相關(guān)靶點(diǎn)過多且有部分靶點(diǎn)與肺癌關(guān)聯(lián)分?jǐn)?shù)所以通過Excel篩選關(guān)聯(lián)分?jǐn)?shù)列中位數(shù)的方式,篩選4次后獲得最適中位數(shù)12.43,之后通過Relevance score≥12.775對(duì)所得靶點(diǎn)進(jìn)行篩選,得到GeneCards數(shù)據(jù)庫(kù)肺癌相關(guān)靶點(diǎn)信息;在Drugbank數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入關(guān)鍵詞“l(fā)ung cancer”進(jìn)行搜索,得到Drugbank數(shù)據(jù)庫(kù)肺癌相關(guān)靶點(diǎn)信息。將以上兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)篩選后獲得的靶點(diǎn)信息進(jìn)行合并去重。

      1.5 山慈菇活性成分靶點(diǎn)和肺癌疾病靶點(diǎn)的可視化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)圖

      運(yùn)用Unitprot數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)“1.3”項(xiàng)和“1.4”項(xiàng)所得蛋白質(zhì)靶點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,采用VENNY 2.1對(duì)山慈菇活性成分作用靶點(diǎn)與肺癌疾病靶點(diǎn)進(jìn)行交集,然后運(yùn)用Cytoscape 3.7.1軟件構(gòu)建山慈菇活性成分靶點(diǎn)和肺癌疾病靶點(diǎn)的可視化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)圖。

      1.6 山慈菇治療肺癌疾病靶點(diǎn)蛋白互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

      在STRING11.0數(shù)據(jù)庫(kù)中上傳“1.5”項(xiàng)山慈菇活性成分作用靶點(diǎn)與肺癌疾病靶點(diǎn)的交集靶點(diǎn),獲得靶點(diǎn)預(yù)測(cè)蛋白與蛋白之間相互作用的關(guān)系。在設(shè)置中選取蛋白間最低互作得分>0.700作為蛋白之間相互作用的信度依據(jù),并隱藏網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)外的節(jié)點(diǎn),最終得到了蛋白相互作用的網(wǎng)絡(luò)圖。

      1.7 GO和KEGG通路富集分析

      使用Metascape數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)“1.5”項(xiàng)中得到的抗癌靶點(diǎn)進(jìn)行GO和KEGG生物通道富集分析,篩選出癌癥相關(guān)通路;并利用Cytoscope 3.7.1軟件,構(gòu)建“靶點(diǎn)-KEGG通路”網(wǎng)絡(luò)。

      1.8 分子對(duì)接驗(yàn)證

      在PDB數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索并下載互作靶點(diǎn)蛋白3D圖,并在PubChem數(shù)據(jù)庫(kù)中下載3個(gè)主要化合物的2D結(jié)構(gòu),利用Chem3D進(jìn)行優(yōu)化。利用PyMOL 2.4.0軟件對(duì)化合物進(jìn)行除水、去除原配體,最后運(yùn)用Auto-Dock的可視化軟件進(jìn)行分子對(duì)接。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 山慈菇的活性成分的篩選

      傳統(tǒng)中藥多為口服,在人體中的吸收(Absorption)、分布(Distribution)、代謝(Metabolism)和外排(Excretion),即ADME,是傳統(tǒng)口服中藥必然經(jīng)歷的人體代謝過程。OB和DL是ADME系統(tǒng)的2個(gè)主要性能指標(biāo),其中OB值≥30,DL≥0.18作為中草藥類藥化合物的篩選標(biāo)準(zhǔn),篩選出了3個(gè)符合條件的山慈菇的活性化合物。查閱相關(guān)文獻(xiàn)獲得3個(gè)經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的活性化合物,分別為乙酸乙酯(Ethyl acetate)[9]、秋水仙堿(Colchicine)[10]和正丁醇(N-butanol)[11],見表1。

      2.2 山慈菇活性成分-靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

      通過TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)以及相關(guān)文獻(xiàn)收集山慈菇中的6個(gè)活性成分的對(duì)應(yīng)靶點(diǎn),共獲得105個(gè)藥物靶點(diǎn)蛋白。利用Uniport數(shù)據(jù)庫(kù)檢索105個(gè)靶點(diǎn)蛋白的對(duì)應(yīng)基因名并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化檢索,其中9個(gè)蛋白Heat shock protein HSP 90、mRNA of PKA Catalytic Subunit C-alpha、5-hydroxytryptamine 2A receptor、Ig gamma-1 chain C region、Aldose reductase、Thrombin和Cell division protein kinase 2、Alcohol dehydrogenase 1B、Cytochrome P450-cam、2-hydroxy-6-oxo-7-methylocta-2,4-dienoate hydrolase未找到對(duì)應(yīng)基因名稱,7個(gè)蛋白Cytochrome P450-cam、Cytochrome P450-cam、Ferrichrome-iron receptor、Monomeric sarcosine oxidase、Bacillolysin、Haloalkane dehalogenase、Haloalkane dehalogenase的對(duì)應(yīng)基因?yàn)榉侨嗽椿?,除去重?fù)基因,最后共獲得68個(gè)藥物靶點(diǎn)蛋白對(duì)應(yīng)基因,見圖1。

      圖1 山慈菇活性成分-靶點(diǎn)圖Fig.1 The active ingredient-target figure of Cremastra appendiculata

      2.3 山慈菇藥物靶點(diǎn)-肺癌靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

      在GeneCards數(shù)據(jù)庫(kù)中共獲得23 108個(gè)與肺癌相關(guān)的基因和靶點(diǎn)信息,經(jīng)Relevance score≥12.775篩選后獲得2 115個(gè)與肺癌相關(guān)的基因和靶點(diǎn)信息。在Drugbank數(shù)據(jù)庫(kù)中收集了148個(gè)與肺癌相關(guān)的基因和靶點(diǎn)信息。將兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的基因合并后除去35個(gè)重復(fù)基因,共獲得1020個(gè)與肺癌相關(guān)的基因和靶點(diǎn)信息,見圖2。運(yùn)用Unitprot數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)68個(gè)山慈菇藥物靶點(diǎn)蛋白和1 020個(gè)肺癌相關(guān)所得蛋白靶點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,采用在線韋恩獲得山慈菇藥物靶點(diǎn)與肺癌疾病靶點(diǎn)共有靶點(diǎn)32個(gè),見圖2和圖3。

      圖2 山慈菇的藥物-癌癥靶點(diǎn)韋恩圖Fig.2 Cancer-drug targets Venn diagram of Cremastra appendiculata

      2.4 山慈菇活性成分靶點(diǎn)和肺癌靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)圖

      利用Cytoscope 3.7.1軟件構(gòu)建山慈菇活性成分靶點(diǎn)和肺癌靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)圖,見圖3。顯示共39個(gè)節(jié)點(diǎn)(5個(gè)化合物節(jié)點(diǎn),1個(gè)疾病節(jié)點(diǎn),1個(gè)藥物節(jié)點(diǎn),32個(gè)靶點(diǎn)節(jié)點(diǎn))和80條邊。其中紅色節(jié)點(diǎn)代表山慈菇,黃色節(jié)點(diǎn)代表肺癌疾病,紫色節(jié)點(diǎn)代表有效活性成分節(jié)點(diǎn),綠色節(jié)點(diǎn)代表目標(biāo)靶點(diǎn)節(jié)點(diǎn),黑色的線條代表有效活性成分與目標(biāo)靶點(diǎn)之間相互作用關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)圖中的節(jié)點(diǎn)的度值表現(xiàn)其與其他節(jié)點(diǎn)的相連性,節(jié)點(diǎn)的度值與節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵性成正比。其中-谷甾醇(beta-sitosterol)的度值(degree)最高,為34,見圖3。由圖觀察可知正丁醇(N-butanol)的相關(guān)藥物靶點(diǎn)與肺癌靶點(diǎn)無(wú)交集靶點(diǎn)。

      圖3 山慈菇活性成分靶點(diǎn)和癌癥靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖Fig.3 The active ingredients-targets network map and cancer-targets network data graph of Cremastra appendiculata

      2.3 山慈菇作用肺癌靶點(diǎn)蛋白互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

      在STRING數(shù)據(jù)庫(kù)中上傳32個(gè)肺癌-藥物共同靶點(diǎn),并設(shè)置蛋白參數(shù)評(píng)分值>0.400,由此獲取相應(yīng)蛋白互相作用信息。將網(wǎng)絡(luò)信息TSV數(shù)據(jù)格式導(dǎo)入Cytoscope 3.7.1軟件構(gòu)建各蛋白互相作用的PPI網(wǎng)絡(luò)后,進(jìn)行拓?fù)浞治?,其中CASP3、JUN、ESR1、PTGS2、MAPK14、PIK3CA和CASP8等基因的節(jié)點(diǎn)度值為12,明顯高于其他靶點(diǎn),見圖4。

      圖4 山慈菇治療癌癥疾病靶點(diǎn)蛋白互作PPI圖Fig.4 The treatment of cancer diseases targeted protein interactions PPI figure of Cremastra appendiculata

      2.4 互作靶點(diǎn)基因的KEGG通路和GO富集化分析

      使用Metascape數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行富集化分析,將32個(gè)肺癌-藥物共同靶點(diǎn)進(jìn)行KEGG通路分析,共獲得15條信號(hào)通路,具體見表2和圖5。使用Cytoscope 3.7.1軟件,連接各基因信號(hào)通路,構(gòu)建出“成分-靶點(diǎn)-通路”網(wǎng)絡(luò)圖見圖6。從網(wǎng)絡(luò)圖中可以發(fā)現(xiàn)32個(gè)靶點(diǎn)以及15條通路之間有密切的相互關(guān)聯(lián)作用。其中的癌癥通路(Pathways in cancer)和雌激素信號(hào)通路(Hepatitis B)與靶點(diǎn)的相互關(guān)聯(lián)最多,分別為16個(gè)和11個(gè)(圖6),且只有4個(gè)活性成分存在靶點(diǎn)通路,分別為-谷甾醇(beta-sitosterol)、豆甾醇(Stigmasterol)、2-甲氧基-9,10-二 氫 菲-4,5-二 醇(2-methoxy-9,10-dihydrophenanthrene-4,5-diol)和秋水仙堿(Colchicine)。

      圖5 KEGG通路富集化分析氣泡圖Fig.5 The enrichment pathway analysis diagram

      圖6 “成分-靶點(diǎn)-通路”網(wǎng)絡(luò)圖Fig.6 The“components-targets-pathways”network diagram

      表2 山慈菇治療靶點(diǎn)相關(guān)通路信息Table 2 Therapeutic targets related pathways of Cremastra appendiculata

      在Metascape數(shù)據(jù)庫(kù)中將32個(gè)肺癌-藥物共同靶點(diǎn)進(jìn)行靶點(diǎn)GO富集化分析,互作靶點(diǎn)與19個(gè)分子功能(Molecular Functions)相關(guān),篩選其中count值≥10的分子功能(count值越大代表靶點(diǎn)與某個(gè)生物過程的相關(guān)性越大);與20個(gè)生物過程(Biological Processes)相關(guān),篩選其中count值≥15的生物過程;與9個(gè)細(xì)胞組分(Cellular Components)相關(guān)(圖7)。其中分子功能富集在與神經(jīng)遞質(zhì)受體活性(neurotransmitter receptor activity)、G蛋白偶聯(lián)的胺受體活性(G protein-coupled amine receptor activity)、乙酰膽堿受體活性(acetylcholine receptor activity)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域特異性結(jié)合(protein domain specific binding)、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合(transcription factor binding)、內(nèi)肽酶活性(endopeptidase activity)、蛋白質(zhì)均二聚活性(protein homodimerization activity)、金屬離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性(metal ion transmembrane transporter activity)、蛋白激酶結(jié)合(protein kinase binding)和磷酸轉(zhuǎn)移酶活性(phosphotransferase activity)上等;生物過程主要富集在血液循環(huán)(blood circulation)、化學(xué)突觸傳遞(chemical synaptic transmission)、細(xì)胞對(duì)有機(jī)環(huán)狀化合物的反應(yīng)(cellular response to organic cyclic compound)、對(duì)有毒物質(zhì)的反應(yīng)(response to toxic substance)、神經(jīng)遞質(zhì)水平的調(diào)節(jié)(regulation of neurotransmitter levels)、細(xì)胞對(duì)氮化合物的反應(yīng)(cellular response to nitrogen compound)、有節(jié)奏的過程(rhythmic process)、有機(jī)羥基化合物轉(zhuǎn)運(yùn)(organic hydroxy compound transport)、發(fā)育增長(zhǎng)的調(diào)節(jié)(regulation of developmental growth)、MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)的正調(diào)控(positive regulation of MAPK cascade)及蛋白質(zhì)定位建立的調(diào)控(regulation of establishment of protein localization)上等;細(xì)胞組分主要富集在突觸后膜(postsynaptic membrane)、膜筏(membrane raft)、突觸前膜的組成部分(integral component of presynaptic membrane)、細(xì)胞器外膜(organelle outer membrane)、多巴胺能突觸(dopaminergic synapse)、血液微粒(blood microparticle)、核包膜(nuclear envelope)、谷氨酸能突觸(glutamatergic synapse)和三級(jí)顆粒(tertiary granule)上。

      圖7 GO功能富集分析圖Fig.7 The GO function enrichment analysis chart

      2.5 分子對(duì)接

      將-谷甾醇(beta-sitosterol)、豆甾醇(Stigmasterol)、2-甲氧基-9,10-二氫菲-4,5-二醇(2-methoxy-9,10-dihydrophenanthrene-4,5-diol)和秋水仙堿(Colchicine)4個(gè)藥物活性成分與CASP3、JUN、ESR1、PTGS2、MAPK14、PIK3CA及CASP8等交集靶點(diǎn)逐一進(jìn)行對(duì)接,配體與受體可自發(fā)結(jié)合的結(jié)合能指標(biāo)均小于0,兩者的結(jié)合能越小,其結(jié)合構(gòu)象越穩(wěn)定。當(dāng)結(jié)合能≤﹣17.79 kJ/mol時(shí),說明有一定結(jié)合活性;當(dāng)結(jié)合能≤﹣20.93 kJ/mol時(shí),說明有較好結(jié)合活性;當(dāng)結(jié)合能≤﹣29.30 kJ/mol時(shí),說明有強(qiáng)的結(jié)合活性[12]。本研究運(yùn)用PyMOL 2.4.0軟件和AutoDock的可視化軟件進(jìn)行對(duì)接(表3),然后選取結(jié)合能<﹣33.93 kJ/mol作為篩選條件并將其對(duì)接結(jié)果繪制為3D示意圖(圖8)。除結(jié)合能外,分子對(duì)接的氫鍵也是分子對(duì)接的柔性程度的重要指標(biāo),如圖8所示,圖8 B與圖8 C中均有氫鍵(黃色虛線)。綜上分析豆甾醇和2-甲氧基-9,10-二氫菲-4,5-二醇可能為山慈菇治療肺癌的關(guān)鍵活性成分。

      圖8 山慈菇活性成分與靶蛋白對(duì)接三維圖(結(jié)合能≤-33.49 kJ/mol)Fig.8 The three-dimensional diagram of the docking between the active ingredients of Cremastra appendiculata and the target proteins(binding energy≤-33.49 kJ/mol)

      表3 山慈菇活性成分與靶點(diǎn)結(jié)合能Table 3 The binding energy of active ingredients of Cremastra appendiculata to the target

      3 討論

      隨著我國(guó)醫(yī)學(xué)事業(yè)的不斷進(jìn)步以及互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的崛起,藥物信息學(xué)發(fā)展迅速,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)作為一個(gè)新型學(xué)科把藥物與疾病相結(jié)合探究疾病、藥物與靶點(diǎn)之間的相互作用,從而揭示了中藥中多成分-多靶點(diǎn)的作用關(guān)系[7,8]。中藥具有多成分、多靶點(diǎn)的特點(diǎn),利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法探究中藥的有效活性成分及其與各疾病靶點(diǎn)的相互作用,可為下一步的研究提供一定的參考[7,8,13]。

      研究通過TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)挖掘,篩選得到山慈菇的4個(gè)有效活性成分,包括-谷甾醇(beta-sitosterol)、豆甾醇(Stigmasterol)、2-甲氧基-9,10-二氫菲-4,5-二醇(2-methoxy-9,10-dihydrophenanthrene-4,5-diol)和秋水仙堿(Colchicine)。其中-谷甾醇(beta-sitosterol)的度值(degree)最高,為34(圖3),說明-谷甾醇與34個(gè)靶點(diǎn)蛋白相互作用,該化合物可能為山慈菇治療癌癥疾病的重要化合物。研究表明,-谷甾醇具有多種藥理作用,如降血脂、抗炎及抗癌作用[14-16]。-谷甾醇在對(duì)抗肺癌、乳腺癌、前列腺癌和結(jié)腸癌等方面具有重要作用[17]。-谷甾醇可抑制癌細(xì)胞系鞘磷脂周期的激活,阻滯細(xì)胞周期以及刺激凋亡細(xì)胞死亡[15],影響細(xì)胞周期從而抑制癌癥細(xì)胞的過度增殖,抑制癌癥細(xì)胞的增生和分化,誘發(fā)癌癥細(xì)胞凋亡[18,19]。-谷甾醇可抑制瘤體中血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF)的異常升高,抑制新生血管的異常生成,抑制腫瘤的生長(zhǎng)[20],且分子對(duì)接結(jié)果表明,-谷甾醇對(duì)MAPK14和PIK3CA均有較好的結(jié)合活性,但其在結(jié)合過程中無(wú)氫鍵連接,實(shí)際結(jié)合情況可能存在較大差異。而2-甲氧基-9,10-二氫菲-4,5-二醇和豆甾醇與CASP3、JUN、PTGS2、MAPK14和PIK3CA均有結(jié)合活性且結(jié)合過程中存在多個(gè)氫鍵連接。因豆甾醇為植物基礎(chǔ)化合物,在大部分植物中均含有,所以其不具有獨(dú)特性。綜上,可猜測(cè)2-甲氧基-9,10-二氫菲-4,5-二醇為山慈菇治療肺癌的關(guān)鍵化合物,由于現(xiàn)階段對(duì)此化合物研究較少,所以2-甲氧基-9,10-二氫菲-4,5-二醇是否能發(fā)揮其抗癌效用還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

      PPI蛋白互作網(wǎng)絡(luò)表明,CASP3、JUN、ESR1、PTGS2、MAPK14、PIK3CA和CASP8等基因的節(jié)點(diǎn)度值>12,明顯高于其他靶點(diǎn)見圖5,說明上述靶點(diǎn)可能是山慈菇治療肺癌的核心潛在靶點(diǎn)。CASP3是重要的凋亡信號(hào)分子,其在肺癌組織中有顯著性差異的升高表達(dá)[21]。JUN參與多種信號(hào)通路,調(diào)控肺癌、胃癌等腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡[22,23]。ESR1基因是雌激素受體1基因,其單核苷酸多態(tài)性與多種腫瘤,特別是乳腺癌的內(nèi)分泌治療效果密切相關(guān)[18]。PTGS2是前列腺素內(nèi)環(huán)氧化物合成酶2,此基因?yàn)檎T導(dǎo)性即刻反應(yīng)基因,在人體正常生理狀態(tài)下不表達(dá),但在炎癥和腫瘤因子的刺激下表達(dá)上調(diào),其用作調(diào)控腫瘤細(xì)胞的重要指標(biāo)[24]。MAPK14是絲裂原活化蛋白激酶14,為MAPK3個(gè)主要亞家族中的一員,是VEGF通路的重要靶點(diǎn),其激活可促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡或抑制癌細(xì)胞的增殖,被稱為腫瘤抑制因子[25,26];PIK3CA是常見的原癌細(xì)胞之一,主要作用機(jī)制為活化PI3Ks以此促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的活化、細(xì)胞間的黏附以及增殖[27];CASP8是半胱天冬酶8基因,CASP8為CASP家族中的一個(gè)重要亞基,CASP基因在生物體中的作用是維持基因相互作用和信號(hào)的調(diào)控,在誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)外途徑凋亡上發(fā)揮著重要作用[28]。

      對(duì)交集靶點(diǎn)進(jìn)行GO分析和KEGG分析進(jìn)一步探究山慈菇對(duì)肺癌的發(fā)生機(jī)制。結(jié)果表明,山慈菇通過對(duì)血液循環(huán)、化學(xué)突觸傳遞、對(duì)有毒物質(zhì)的反應(yīng)、神經(jīng)遞質(zhì)水平的調(diào)節(jié)、發(fā)育增長(zhǎng)的調(diào)節(jié)和MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)的正調(diào)控等生物過程及在G蛋白偶聯(lián)的胺受體活性、乙酰膽堿受體活性、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域特異性結(jié)合、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合和蛋白激酶結(jié)合等分子反應(yīng)上,進(jìn)而調(diào)控癌癥通路(Pathways in cancer)和雌激素信號(hào)通路(Estrogen signaling pathway)等發(fā)揮山慈菇對(duì)肺癌細(xì)胞的抑制作用。雌激素信號(hào)通路主要通過與ER受體的結(jié)合啟動(dòng)膜ER信號(hào)通路,從而激活ER和ER對(duì)癌細(xì)胞的抑制作用,同時(shí)也可激活PI3K或MAPK信號(hào)通路從而達(dá)到對(duì)肺癌細(xì)胞的抑制性作用[29],且CASP3、JUN、ESR1、PTGS2、MAPK14、PIK3CA、CASP8等關(guān)鍵靶點(diǎn)均富集在此通路上,由此可知山慈菇和肺癌疾病及雌激素的調(diào)節(jié)均相關(guān),也許這就是山慈菇對(duì)肺癌有較好治療效果的分子機(jī)理[30-32]。

      4 結(jié)論

      該研究在網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接的方法多成分、多靶點(diǎn)、多通路地對(duì)山慈菇進(jìn)行了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系探究,研究結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道基本吻合,初步分析了山慈菇的作用機(jī)制和藥理作用,為進(jìn)一步的探究提供了良好的基礎(chǔ),指明了山慈菇中2-甲氧基-9,10-二氫菲-4,5-二醇等潛在有效成分,作用于CASP3、JUN、ESR1、PTGS2、MAPK14、PIK3CA和CASP8等多個(gè)靶點(diǎn),并通過癌癥通路、雌激素通路等參與外在細(xì)胞凋亡、有效蛋白激活及氧化應(yīng)激反應(yīng)等發(fā)揮山慈菇對(duì)肺癌的治療作用。但該研究還存在一定局限性,由于中藥多口服,所以藥物服用后在不同人體中實(shí)際發(fā)揮的藥效作用與網(wǎng)絡(luò)分析中篩選的活性化學(xué)成分以及作用效果不盡相同,因此下一步還需要具體實(shí)驗(yàn)對(duì)其研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)。

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