Undersøgelse af Canmei-formlens virkningsmekanisme i behandlingen af kolorektal cancer baseret på netværksfarmakologi, molekylær docking og eksperimentel verifikation
Kolorektal cancer (CRC) anses for at være den tredje mest almindelige cancer hos mænd, den næstmest almindelige cancer hos kvinder og den næsthyppigste årsag til cancerdød på verdensplan. Forekomsten og dødeligheden af kolorektal cancer stiger hurtigt, især i lav- og mellemindkomstlande. Det anslås, at den globale byrde af kolorektal cancer i 2030 vil stige med 60%, med mere end 2,2 millioner nye tilfælde og 1,1 millioner kræftdødsfald. Traditionelle behandlingsmetoder omfatter kirurgi, medicin, kemoterapi osv., men den samlede overlevelsesrate er ikke ideel.
Det er klinisk bevist, at traditionel kinesisk medicin er et vigtigt antitumormiddel. Tidligere undersøgelser har vist, at kombinationen af traditionel kinesisk medicin med kemoterapi eller strålebehandling kan forbedre patienternes overlevelsesrate betydeligt i 1-3 år, reducere bivirkninger, forbedre livskvaliteten og forlænge overlevelsestiden. Det er en særlig vigtig metode til behandling af kolorektal cancer. Der er ingen nøjagtig registrering af navnet på kolorektal cancer i gamle medicinske bøger, og det er nu for det meste klassificeret som "anal hæmorider", "tarmvind", "akkumulering" og andre kategorier. Kompendiet for Materia Medica fortæller: "Når tarmvinden får blodet til at flyde, skal du stege silkeormene for at fjerne deres mund og fødder, riste et eller to stykker sort blommekød hver og male dem til pulver. Tag hundrede piller hver gang med hvid suppe, før du spiser, tre gange om dagen." Blandt dem har silkeormene en mild natur, salt og skarp smag og bruges til at fordrive vind, stoppe forskrækkelse og sprede slim og knuder i lever-, lunge- og mave-meridianerne; Ume har en flad natur, en sur og snerpende smag og hører til lever-, milt-, lunge- og tyktarms-meridianerne. Det kan stramme lungerne, virke sammentrækkende på tarmene og fjerne forrådnelse. De to stoffer adskilles for at fjerne yin og yang, og det sure og skarpe pulver opsamles. Derfor hedder formlen Canmei Decoction (CMF). Forskning har vist, at CMF-ekstrakt har en forebyggende og terapeutisk effekt på AOM/DSS-inducerede adenomatøse tarmpolypper hos mus og kan reducere forekomsten af adenomatøse polypper hos AOM/DSS-mus betydeligt.
Netværksfarmakologi er en ny disciplin, der udforsker samspillet mellem lægemidler og kroppen ud fra et systemisk og holistisk perspektiv. For at udforske de potentielle aktive ingredienser og molekylære mekanismer i traditionelle kinesiske medicinformler til at udøve deres terapeutiske virkninger er denne disciplin baseret på moderne bioinformatiske forskningsmetoder og analyserer dybt de synergistiske mekanismer mellem komponentkomponenter, komponentmål og mål-sygdomsnetværk, hvilket afspejler egenskaberne ved multikomponent- og multi-mål-effekter i traditionelle kinesiske medicinformler og fremhæver de enestående fordele ved systematik og holisme. Forskere har brugt netværksfarmakologiske metoder til at udforske den potentielle virkningsmekanisme af CMF mod kolorektalt adenom (CRA), men der er ingen forskningsrapporter om virkningsmekanismen af CMF mod CRC ved hjælp af netværksfarmakologiske metoder. Denne undersøgelse anvender netværksfarmakologiske forskningsmetoder til at udforske de signalveje, hvorigennem CMF udøver sine virkninger, hvilket giver nye ideer til virkningsmekanismen for CMF's multikomponent- og multimålterapi.

 

Denne undersøgelse analyserede systematisk den potentielle virkningsmekanisme for CMF i behandlingen af kolorektal cancer baseret på netværksfarmakologi, molekylær docking og eksperimentel verifikation. Et målnetværk af aktive ingredienser fra Bombyx mori og Ume nigra blev konstrueret for at forudsige potentielle mål og signalveje. Gennem topologisk dataanalyse fandt man ud af, at quercetin og kaempferol kan spille en afgørende rolle i behandlingen af kolorektal cancer med CMF.

Forskning har vist, at quercetin har farmakologiske aktiviteter som antiinflammatorisk, antioxidant, antiblodpladeaggregering, antitumor og immunundertrykkelse. Det kan fremme celleapoptose og autofagi samt hæmme angiogenese og inflammation for at undertrykke udviklingen af kolorektal cancer. Fremkalder celleapoptose ved at hæmme signalveje som MAPK/Erk, PI3K/Akt og NF - κ B. Naturlig flavonol naphthol har forskellige farmakologiske aktiviteter som antibakteriel, antiinflammatorisk, antioxidant og antitumor og bruges i øjeblikket i kræftkemoterapi. Ovenstående eksisterende forskningsresultater er stort set i overensstemmelse med de forudsagte resultater, hvilket indikerer, at de vigtigste aktive ingredienser i CMF har en klar terapeutisk effekt på forebyggelse og behandling af kolorektal cancer.

Resultaterne af PPI-proteininteraktionsnetværksanalysen viser, at de potentielle målgener for CMF-forebyggelse og behandling af kolorektal cancer omfatter TP53, AKT1, MAPK8, MAPK1, JUN og IL6. TP53 er et tumorundertrykkende protein, der strengt regulerer cellevækst ved at fremme celleapoptose og DNA-reparation. Forskning har vist, at muteret TP53 kan føre til unormal proliferation af kræftceller og tumorprogression hos patienter med kolorektal cancer. AKT1 (AKT) er et kernemål i PI3K/AKT-signalvejen, der er involveret i vækst, spredning, apoptose, metabolisme, tumorlægemiddelresistens og immunflugt af tumorceller. MAPK1 og MAPK8 er begge medlemmer af MAP-kinasefamilien. MAP-kinase, som et integrationspunkt for forskellige biokemiske signaler, deltager i forskellige cellulære processer såsom differentiering, spredning, transkriptionel regulering osv. Eksperimentelle resultater har vist, at miR-422A hæmmer proliferation af tyktarmskræftceller ved at målrette MAPK1 og AKT1. C-jun er et protein fra JUN-genet, og patienter med tyktarmskræft viser modtagelighed for c-jun, som er tæt forbundet med overlevelsesraten. IL-6 er et vigtigt cytokin i den akutte inflammatoriske respons, der er involveret i patogenesen af forskellige kroniske inflammatoriske sygdomme, herunder kræft. IL-6-cytokiner er blevet identificeret som biomarkører til påvisning af kræft. Sammenfattende interagerer de effektive ingrediensmål for CMF med sygdomsmålene for kolorektal cancer, hvilket fuldt ud udnytter de unikke fordele ved traditionel kinesisk medicin til behandling af kolorektal cancer med flere komponenter og mål.

GO-funktionel og KEGG-vejberigelsesanalyse afslørede, at CMF er involveret i biologiske processer såsom celleproliferation, cellecyklus, apoptose, signaltransduktion, oxidativ stress og regulering af proteinserin / threoninkinaseaktivitet; Antallet af gener beriget i kræftveje, IL-17-signalvej, PI3K-AKT-signalvej, HIF-1-signalvej og andre veje er det højeste, hvilket indikerer, at disse veje kan spille en vigtig rolle i mekanismen for CMF-terapi for kolorektal cancer.
Cytokiner er vigtige inflammatoriske mediatorer for kræftvækst og -invasion. IL-17 er det vigtigste cytokin, der produceres af Th17-celler, som kan få neutrofiler og makrofager til at producere inflammatoriske cytokiner og kemokiner. Det deltager i forskellige processer, herunder værtsforsvar, vævsreparation, patogenese af inflammatoriske sygdomme og kræftprogression, og spiller en nøglerolle i humane maligne tumorer. I tarmen fremmer IL-17-signalering dannelsen af adenomer ved at øge spredningen og overlevelsen af tarmceller med Apc-mutationer, forringe tarmbarrierefunktionen, aktivere IL-17-respons i tumorer og fremme tumorvækst. Derudover hæmmer IL-17-induceret cytokin- og kemokin-granulocytmobilisering celler, fremmer angiogenese og undertrykker anti-tumorimmunitet. Den klassiske autofagi-signalvej PI3K/AKT/mTOR er involveret i vækst, spredning, overlevelse, apoptose, metabolisme samt tumorlægemiddelresistens og immunflugt af tumorceller. Aktiveringen af denne signalvej er et kendetegn for kræftudvikling. Mutationer i aktivering af PI3K-signalvejen er almindelige i fremskreden brystkræft, mavekræft, kolorektal kræft og andre solide kræftformer, og mutationsraten kan stige med 30% ~ 60%. De aktive ingredienser i CMF kan påvirke forekomsten og udviklingen af kolorektal cancer ved at regulere flere veje, hvilket giver nye ideer til klinisk behandling.
Resultaterne af molekylær docking af "mål for aktiv ingrediens" viste, at de centrale aktive ingredienser i CMF, quercetin og kaempferol, udviste god affinitet med vigtige mål, og bindingsstedets konformation var stabil med stærk bindingsevne, hvilket yderligere bekræftede forudsigelsen af netværksfarmakologi i denne undersøgelse.
Baseret på ovenstående forskningsresultater blev den vigtigste aktive ingrediens quercetin valgt som det efterfølgende celleeksperiment for at udforske dets potentielle mekanisme i dybden. De eksperimentelle resultater viste, at intervention af forskellige koncentrationer af quercetin i HCT116-celler signifikant kan hæmme celleproliferation og fremme apoptose, reducere udtrykket af antiapoptotisk protein Bcl-2 og øge udtrykket af proapoptotisk protein BAX. Forskellene var statistisk signifikante (P<0,05).
Analysen af den potentielle mekanisme for CMF i forebyggelse og behandling af kolorektal cancer ud fra et systembiologisk perspektiv er i overensstemmelse med karakteristikaene ved traditionel kinesisk medicin, der bruger sammensat kinesisk medicin med flere mål, veje og systemer til at regulere kroppen og forebygge sygdomme som helhed. Det hjælper også med at afsløre den videnskabelige konnotation af traditionelle kinesiske medicinforbindelser og vejlede udviklingen af nye kinesiske medicinlægemidler. Traditionel kinesisk medicin har store perspektiver inden for forebyggelse og behandling af tumorer, men der er visse begrænsninger i netværksfarmakologiske forskningsmetoder, og der er stadig brug for flerdimensionelle eksperimenter til yderligere verifikation i den senere fase.