Forudsigelse af den terapeutiske effekt af totale flavonoider fra Kunlun Snow Chrysanthemum på ikke-småcellet lungekræft ved hjælp af netværksfarmakologiteknologi og foreløbig valideringsundersøgelse
Lungekræft er en af de mest almindelige kræftformer på verdensplan. Omkring 85% af lungekræften er ikke-småcellet lungekræft (NSCLC). De vigtigste kliniske behandlinger af lungekræft omfatter kirurgi, kemoterapi, strålebehandling og biologisk behandling. Selvom fuldstændig kirurgisk resektion er effektiv, er forudsætningen, at sygdommen er medicinsk operabel og kan iscenesættes korrekt. Kemoterapimedicin har uspecifikke egenskaber og giver ofte alvorlige toksiske bivirkninger. Traditionel kinesisk medicin har spillet en unik rolle i forebyggelse og behandling af tumorer på grund af dens egenskaber med flere mål, flere veje og flere effekter. Flere ingredienser i traditionel kinesisk medicin og ekstrakter heraf har vist sig at have gode antitumoreffekter, f.eks. matrin, genistein og paclitaxel, hvoraf nogle er blevet brugt i vid udstrækning i klinisk praksis. Kunlun Snow Chrysanthemum er også kendt som Coreopsis tinctoria Nutt. Moderne farmakologiske undersøgelser har vist, at Xinjiang Kunlun Snow Chrysanthemum er rig på forskellige kemiske komponenter såsom polyfenoler, flavonoider og polysaccharider. Blandt dem har flavonoider vigtige farmakologiske virkninger som f.eks. sænkning af blodlipider, regulering af blodsukker og antitumoreffekter. Men på grund af de mange flavonoider, de mange mål og de mange virkningsveje er der visse vanskeligheder med at studere deres molekylære mekanismer til behandling af sygdomme.
Netværksfarmakologi er en forskningsmetode baseret på systembiologi og tværfaglig farmakologi, som konstruerer et interaktionsnetværk på flere niveauer af "lægemiddelmålsygdom" for at analysere lægemiddelmål og mekanismer på det overordnede niveau. Denne artikel bruger netværksfarmakologi kombineret med in vitro-celleeksperimenter til at analysere antitumorkomponenterne og -mekanismerne i Kunlun krysantemum total flavonoider (KCTF) på NSCLC, hvilket giver eksperimentel evidens for den efterfølgende lægemiddeludvikling og kliniske anvendelse.

Flavonoider, som findes i mange forskellige planter, er stærke antioxidanter, der effektivt kan eliminere frie radikaler i kroppen og har vigtige farmakologiske virkninger som f.eks. anti-tumor, blodtrykssænkning og anti-aging. Denne undersøgelse analyserede de samlede flavonoider i Kunlun Snow Chrysanthemum ved hjælp af HPLC-teknologi. Resultaterne viste, at det relativt høje indhold af flavonoider omfattede epigallocatechingallat, quercetin, luteolin, catechiner osv. Talrige forskningsresultater har vist, at flavonoider som quercetin og luteolin har god antitumoraktivitet mod forskellige solide tumorer. In vitro-celleforsøg har vist, at totale flavonoider fra Kunlun Snow Chrysanthemum har en signifikant hæmmende effekt på spredningen af HCTI16-celler og Caco-2-celler fra menneskelig tyktarmskræft. Den traditionelle kinesiske medicins karakteristiske synergistiske virkninger med flere komponenter, flere mål og flere veje gør imidlertid moderne forskning i dens virkningsmekanisme vanskelig.
I 2007 foreslog Hopkins netværksfarmakologi, som repræsenterer forholdet mellem lægemidler, mål og sygdomme i et netværk. Brugen af netværksfarmakologi kan systematisk analysere komponenterne i traditionel kinesisk medicin, udforske de fælles mål for lægemidler og sygdomme og yderligere analysere biologiske funktioner og signalveje. Denne holistiske og systematiske forskningsmodel er i overensstemmelse med den holistiske teori om traditionel kinesisk medicin.
I denne undersøgelse blev 68 komponenter i KCTF screenet ved hjælp af TCMSP, og 891 mål for 27 flavonoide komponenter blev forudsagt. Efter at have krydset med NSCLC-mål blev der opnået 217 mulige mål for KCTF-intervention i NSCLC. Blandt dem er vigtige mål som MAPK1, EGFR, Tp53, Akt, Bax, Bcl-2, Caspase 3 relateret til flere kemiske komponenter, hvilket indikerer et tæt synergistisk forhold mellem de aktive ingredienser i KCTF. For yderligere at analysere mekanismen for KCTF-intervention i NSCLC blev forholdet mellem de to analyseret ved at konstruere et PPI-netværk og berige KEGG-biologiske veje. Resultaterne viste, at PI3K Akt-signalvej, Bax/Bcl-2 antiapoptotisk signalvej, p53-signalvej, MAPK-signalvej osv. var relateret til den antitumorale effekt af KCTF.
De vigtigste virkningsmekanismer for antitumormedicin er at inducere tumorcelleapoptose, hæmme cellecyklussen og undertrykke migration. Forskning har vist, at mange planteflavonoider (såsom curcumin, anthocyaniner, epigallocatechingallat, quercetin osv.) kan forstyrre PI3K Akt-signalvejen, direkte hæmme PI3k eller blokere PI3K Akt-signalvejen, yderligere regulere udtrykket af downstream-effektormolekyler, fremskynde tumorcellecyklus, fremme celleapoptose og hæmme celleproliferation og opnå anti-tumoreffekter. Xiang et al. fandt, at quercetin inducerer apoptose i HeLa-celler ved at nedregulere ekspressionen af PI3k, Akt og Bcl-2 i PI3K Akt-signalvejen, opregulere Bax-ekspressionen og forårsage cellecyklusstop i G0/G. Osmanthus-ekstrakt kan udøve antitumoraktivitet ved at hæmme ekspressionen af MMP-2 og MMP-9 i PI3K Akt-signalvejen, undertrykke spredningen af humane melanomceller og fremkalde deres apoptose. De eksperimentelle resultater på celleniveau i denne undersøgelse viste, at totale flavonoider fra Chrysanthemum morifolium signifikant hæmmede spredningen af A549-celler, fremmede celleapoptose og hæmmede cellemigration. På mRNA-niveau blev det bekræftet, at de samlede flavonoider fra Chrysanthemum morifolium opregulerede udtrykket af Bax og nedregulerede udtrykket af Bcl-2 og MMP-2. Når Bax er stærkt udtrykt i celler, er cellerne følsomme over for dødssignaler og fremmer apoptose. Når Bcl-2 er højt udtrykt, kan det danne heterodimerer med Bax og hæmme celleapoptose. Derfor spiller forholdet mellem Bax/Bcl-2 i celler en vigtig rolle i bestemmelsen af følsomheden af celleapoptose. Derfor viste Western blot-valideringseksperimenter på celleniveau, at totale flavonoider fra Scutellaria baicalensis signifikant opregulerede forholdet mellem Bax/Bcl-2, hvilket fremmer apoptose i A549-celler. Baseret på resultaterne af netværksfarmakologianalysen kan totale flavonoider fra Scutellaria baicalensis gribe ind i NSCLC gennem flere mål og veje, og dets antitumoraktivitet kan være relateret til udtrykket af apoptosegenerne Bax og Bcl-2.
Denne artikel observerede antitumoreffekten af det samlede flavonoidekstrakt fra Chrysanthemum morifolium på A549-celler på celleniveau. Men på grund af det lave udbytte af totale flavonoider oprenset med makroporøs harpiks og lægemidlets høje IC50 på cellehæmning, vil oprensningsmetoden blive optimeret til in vivo dyreforsøg for at øge udbyttet af flavonoider og reducere lægemiddelkoncentrationen. Kombineret med resultaterne af netværksfarmakologianalysen vil den molekylære mekanisme for dets antitumoreffekt blive undersøgt yderligere.