Analyse af mælkebøttens kemiske sammensætning og netværksfarmakologisk undersøgelse af dens anticancermekanisme baseret på HPLC-Q-TOF-MS/MS-teknologi
Mælkebøtte (Taraxacum mongolicum Hand. - Mazz.) er en flerårig urteagtig plante i familien Asteraceae, der tilhører mælkebøtteslægten. Den har en bitter og sød smag, en lidt kold natur og reguleres af lever- og mavemeridianerne. Den virker varmeudrensende og afgiftende, reducerer hævelser og spreder knuder og fremmer diurese og dræning. I traditionel kinesisk medicin bruges den ofte til at behandle tilstande som sår, hævelser og toksiner, brystbyld, scrofula, rødme og hævelser i øjnene, ondt i halsen, lungebyld, tarmbyld, gulsot med fugtig varme og varmegonoré. Mælkebøtte indeholder rigeligt med fenolsyrer, flavonoider, terpener og andre stoffer. Moderne forskning har vist, at mælkebøtte har forskellige farmakologiske virkninger som f.eks. antiinflammatorisk, antibakteriel, antioxidant og antitumor.

I de senere år har kræft længe været den største dødsårsag i Kina, hvilket har bragt folks helbred i alvorlig fare. Mælkebøtte anses ofte for at have den effekt, at den reducerer hævelse og spreder knuder, som kan bruges til at behandle tumorer. Moderne forskning har vist, at mælkebøtte har visse antitumoreffekter og effektivt kan hæmme spredningen af forskellige tumorceller. Takasaki et al. gennemførte en undersøgelse af mælkebøtterodekstraktets effekt mod musens hudtumor, og resultaterne viste, at mælkebøtteekstrakt har effektive hæmmende virkninger. Zhan et al. fandt, at mælkebøtteekstrakt kan have evnen til at reducere den positive ekspression af p53 i mavekræftceller. Zhu et al. undersøgte den terapeutiske virkning af mælkebøtte rodekstrakt på mavekræft og fandt, at mælkebøtte rodekstrakt kan behandle mavekræft ved at hæmme spredning og migration af tumorceller. Flere forskere har også vist, at mælkebøtte har gode antitumoreffekter. Sammenfattende har mælkebøtte en betydelig antitumoraktivitet og kan bruges til udvikling af antitumormedicin.
Traditionel kinesisk medicin har forskellige komponenter og flere mål, og der er synergistiske effekter mellem forskellige mål. Hvordan man belyser virkningsmekanismen for traditionel kinesisk medicin er blevet en stor hindring for dens udvikling. Netværksfarmakologi bruger high-throughput-screening, netværksvisualisering og netværksanalyseteknikker til at afsløre de komplekse netværksrelationer mellem lægemidler, mål og sygdomme og til at forstå mekanismerne for lægemiddelvirkning fra flere dimensioner. Dette giver nye forskningsideer til studiet af multikomponent- og multimålmekanismer i traditionel kinesisk medicinforskning og er blevet brugt i vid udstrækning i traditionel kinesisk medicinforskning i de senere år. Der har dog ikke været nogen rapporter om mælkebøtterelateret forskning. Mælkebøtte indeholder mange kemiske komponenter, og traditionelle analysemetoder er besværlige og tidskrævende for at analysere dens kemiske sammensætning. HPLC-Q-TOF-MS/MS har fordelene ved høj opløsning, høj separation og høj følsomhed. Denne metode adskiller først forbindelser i mælkebøtte ved hjælp af væskekromatografi, analyserer derefter de adskilte forbindelser ved hjælp af massespektrometri og analyserer til sidst forbindelserne kvalitativt baseret på massespektrometriinformation og opnår hurtig analyse af komponenter i traditionel kinesisk medicin.
Derfor brugte denne undersøgelse først HPLC-Q-TOF-MS/MS-teknologi til hurtigt at analysere de kemiske komponenter i mælkebøtte. På dette grundlag udnytter vi fuldt ud netværksfarmakologiske analyseteknikker med udgangspunkt i de overordnede og systematiske interaktioner mellem lægemidler, kemiske komponenter, mål og sygdomme og udforsker mælkebøttens anti-kræftmekanisme, hvilket giver reference til mælkebøtte i kræftforebyggelse og behandlingsforskning.

Den kombinerede HPLC-Q-TOF-teknologi er kendetegnet ved høj opløsning, høj kapacitet og høj følsomhed. Kombineret med litteratur og relevante databaser kan den nøjagtigt og hurtigt udføre kvalitativ analyse af kemiske komponenter og bruges i vid udstrækning til analyse af traditionelle kinesiske medicinkomponenter. Mælkebøtte bruges som lægeurt, og fordelingen af forskellige komponenter i forskellige dele varierer meget. Samtidig er der forskelle i de opnåede komponenter og indhold under forskellige ekstraktionsforhold. I denne undersøgelse blev ekstraktionen af hele mælkebøtteplanten undersøgt ved hjælp af ekstraktionsmidler som methanolopløsninger med koncentrationer på 50%, 60%, 70%, 80%, 90% og 100% samt methanolopløsninger med 5% myresyre. Det blev konstateret, at under 60%-methanolekstraktionsbetingelserne var topformen og topudseendet generelt bedre. I dette eksperiment blev 60%-methanol derfor brugt til at udtrække og analysere hele mælkebøtteplanten. Komponenternes molekylære formler blev udledt gennem primær massespektrometri, og forbindelsernes strukturer blev udledt gennem sekundær massespektrometri kombineret med relevant litteratur og standardprøver. Endelig blev 29 kemiske komponenter identificeret fra mælkebøtte, hovedsageligt organiske syrer og flavonoider, som er de vigtigste forskningskategorier for mælkebøtte til at udøve forskellige funktioner. Denne undersøgelse opnåede en hurtig analyse af de kemiske komponenter i mælkebøtte, hvilket giver en reference til kvalitetskontrol og farmakologisk forskning i mælkebøtte.
Mælkebøtte har den virkning, at den fjerner varme og afgifter, reducerer hævelse og spreder knuder og menes at blive brugt til at behandle tumorer. Moderne forskning viser, at mælkebøtte har en god anticancereffekt, som effektivt kan hæmme spredningen af kræftceller som leverkræft, lungekræft, livmoderhalskræft, bugspytkirtelkræft og brystkræft, og ikke har nogen cytotoksicitet for normale celler. For yderligere at udforske mælkebøttens anticancermekanisme udførte denne undersøgelse en anticancer-netværksfarmakologianalyse af 29 kemiske komponenter, der blev opnået fra analysen. Det viste sig, at quercetin, luteolin, apigenin, paeoniflorin, koffeinsyre, isorhamnetin, gallussyre, p-hydroxybenzoesyre, ferulinsyre og 3,5-dihydroxybenzoesyre kan være mælkebøttens kræfthæmmende komponenter, hvoraf quercetin, luteolin og apigenin har stærkere kræfthæmmende virkninger. Der kan forskes yderligere i mælkebøttes udvikling mod kræft ved at kombinere indholdet og fordelingen af forskellige arter i mælkebøtte.
Flere forskere har forsket i relaterede forbindelsers anticancermekanismer. Song et al. fandt, at quercetin kan inducere autofagi ved at inaktivere PI3K-, Akt- og mTOR-signalvejene i prostatacancerceller PC-3. Wu et al. fandt ud af, at quercetin kan fremkalde autofagi gennem ROS-NUPR1-vejen, hvilket fører til osteosarkomcellers død. Li et al. fandt, at quercetin reducerede invasionen, vedhæftningen, spredningen og migrationen af humane metastatiske osteosarkomceller ved at hæmme PTHR1. Hashemzaei et al. udførte MMT-analyse på flere tumorcellelinjer og fandt, at quercetin kan fremkalde apoptose i alle testede kræftcellelinjer. Seo et al. fandt ud af, at magnolol kan nedregulere calciumaktiverede kloridionkanaler (ANO1) for at udøve anti-cancereffekter. Chen et al. fandt ud af, at luteolin og quercetin kan hæmme RPS19-aktiveret EMT-signalering ved at blokere Akt-, mTOR- og c-Myc-signalvejene og derved undertrykke kræftcellemetastase. Yang et al. fandt ud af, at apigenin kan hæmme celleproliferation og inducere autofagi ved at undertrykke PI3K-, Akt- og mTOR-vejene.
Baseret på interaktionsnetværksdiagrammet for målproteiner blev 9 kernemål, herunder AKT1, EGFR, SRC, ESR1, PTGS2, MMP9, KDR, MMP2 og PIK3R1, udvalgt i henhold til deres gradværdier. AKT1 er en af de tre undertyper af AKT, der spiller en rolle i forskellige biologiske effekter, herunder celleproliferation, overlevelse og metabolisk regulering. Ubalance i AKT kan forårsage kræft, diabetes, hjerte-kar-sygdomme og sygdomme i nervesystemet. EGFR er et transmembrant glykoprotein, der aktiveres unormalt gennem forskellige mekanismer, såsom receptoroverekspression, mutation, ligandafhængig receptordimerisering, liganduafhængig aktivering, og som er forbundet med forekomsten af forskellige menneskelige kræftformer. MMP er en type proteolytisk enzym, der kan nedbryde forskellige komponenter i den ekstracellulære matrix. Talrige eksperimenter og kliniske beviser tyder på, at MMP er involveret i tumorinvasion, angiogenese og metastase, hvilket gør det til et ideelt farmakologisk mål for kræftbehandling.
Resultaterne af GO-berigelsesanalysen viste, at mælkebøtte har en betydelig indvirkning på biologiske processer som oxidationsreduktion, negativ regulering af apoptose, proteinautofosforylering samt molekylære funktioner som ATP-binding, proteinkinaseaktivitet, proteinserin/threoninkinaseaktivitet og enzymbinding i den cytoplasmatiske membran, cytoplasmatiske matrix, ekstracellulære vesikler og det ekstracellulære rum. Kræftceller kræver en stor mængde energi for at vokse, og deres metaboliske processer øges, hvilket fører til kraftige redoxreaktioner. Samtidig udnytter kræftcellerne den ATP, der produceres af stofskifteprocesserne, hvilket gør ATP-binding til en vigtig reaktionsproces i kræft. Andre relaterede processer er også involveret i kræftprocessen. Resultaterne af KEGG-vejanalysen viser, at de relaterede mål involverer flere kræftveje, såsom kræftvej, kræftproteoglykan, PI3K Akt-signalvej, fokal adhæsion, kræftmikroRNA'er, kræfttranskriptionel ubalance, blærekræft osv. Proteoglycanerne, der udskilles af kræftceller i kræftproteoglycan-vejen, inducerer kræftmetastase, og hæmning af denne vej kan reducere kræftmetastase; PI3K Akt-signalvejen har funktionen til at regulere cellecyklus og proteinsyntese. I kræftpatogenese hæmmer PI3K Akt-signalvejen celleapoptose på flere måder, fremmer celleproliferation, tumormetastase og angiogenese. Ovenstående resultater indikerer, at de screenede relaterede biologiske processer og veje er tæt forbundet med mælkebøttens anticancermekanisme.
De patologiske typer af prostatacancer omfatter adenocarcinom, duktalt adenocarcinom, urothelial carcinoma, squamous cell carcinoma og adenosquamous carcinoma, hvoraf prostata-adenocarcinom tegner sig for mere end 95%. I verden ligger forekomsten af prostatakræft på andenpladsen og dødeligheden på femtepladsen blandt mandlige maligne tumorer. Hvordan man studerer prostatakræft er et varmt emne. Flere forskere har vist, at mælkebøtte har en god hæmmende effekt på prostatakræft. Moderne forskning har vist, at en af de mere modne og værdifulde veje til målrettet behandling af prostatakræft er phosphatidyl-3-hydroxykinase (PI3K)/serin-treonin-proteinkinase (AKT)-signalvejen. Unormal aktivering af denne signalvej er signifikant korreleret med sygdommens udvikling og prognose og spiller en vigtig regulerende rolle i vækst, spredning, apoptose, inflammatorisk respons, angiogenese og tumorudvikling af kroppens celler. I denne undersøgelse blev det konstateret, at forskellige funktionelle stoffer i mælkebøtte kan virke på relaterede mål som AKT og PI3K. Resultaterne tyder på, at mælkebøtte kan bruges til udvikling og behandling af prostatakræft. Ovenstående netværksfarmakologiske resultater er simulerede og spekulative, hvilket har mangler. Der er behov for yderligere farmakologiske eksperimenter for at spekulere over resultaterne og tilvejebringe data til den videre udvikling af mælkebøtte.
Sammenfattende analyserede denne undersøgelse de kemiske komponenter i mælkebøtte ved hjælp af HPLC-Q-TOF-MS og identificerede i alt 29 kemiske komponenter, herunder 16 organiske syrer, 10 flavonoider, 2 coumariner og 1 terpen. Ved hjælp af netværksfarmakologiske metoder til at undersøge mælkebøttens anticancermekanisme blev det konstateret, at komponenter som quercetin, luteolin, apigenin osv. i mælkebøtte deltager i biologiske processer som redoxproces, negativ regulering af apoptoseproces, proteinautofosforylering, ATP-binding, proteinkinaseaktivitet, proteinserin/threoninkinaseaktivitet, enzymbinding osv. ved at virke på kernemål som AKT1, EGFR, SRC, ESR1 osv, og derefter udøve anticancereffekter i veje som kræft, proteoglykaner i kræft og PI3K Akt-signalvej.