Diskussion om den netværksfarmakologiske mekanisme og de molekylære mål for Shenqin Baizhu San i behandlingen af kolorektal cancer
Kolorektal cancer (CRC) er i øjeblikket den tredje mest almindelige maligne tumor i verden. Forekomsten og dødeligheden stiger fortsat, og den femårige overlevelsesrate er utilfredsstillende. Ud fra epigenetiske ændringer tager forekomsten og udviklingen af CRC 10-15 år, men risikofaktorer som kostpræference, overdrevent forbrug af rødt kød, aldring, inflammatorisk tarmsygdom og ubalanceret tarmmikrobiota kan hurtigt fremme udviklingen. På nuværende tidspunkt er kirurgi, strålebehandling, kemoterapi og målrettet terapi de vigtigste behandlingsmetoder for CRC. Men de toksiske bivirkninger ved disse behandlingsmetoder kan ikke ignoreres, og de har stor indflydelse på patienternes livskvalitet, hvilket alvorligt begrænser deres effektivitet.

Traditionel kinesisk medicin (TCM) har som et alternativt lægemiddel til behandling af tumorsygdomme betydelige fordele i behandlingen af CRC, og kombinationen med strålebehandling og kemoterapi kan forbedre patienternes overlevelsesrate betydeligt i 1-3 år. SLBZP kommer fra "Tai Ping Hui Min He Ji Ju Fang" og består hovedsageligt af ginseng (Ginseng Radix et Rhizoma), Poria (Poria), Atractylodis Macrocepha lae (Rhizoma Atractylodis Macrocepha lae), Lablab Semen Album, Nelumbi nis Semen (Lotusfrø), Dioscorea Hizoma (Yam), Amo mi Fructous (Amo mi Fruitus), Coici Semen (Coixfrø), Platycodo nis Radix (Platycodo nis Radix) og Glycyrrhiza (Glycyrrhiza Radix et Rhizoma). Sammensætning af aromatiserede lægemidler. SLBZP indeholder en stor mængde saponiner, flavonoider, steroider, polysaccharider, triterpenoider og andre forbindelser. I klinisk praksis kan SLBZP kombineret med strålebehandling og kemoterapi effektivt forbedre livskvaliteten hos CRC-patienter, forbedre deres immunitet og reducere de toksiske bivirkninger af strålebehandling og kemoterapi. Wang et al. gennemførte en randomiseret kontrolleret klinisk undersøgelse for at analysere effekten af SLBZP kombineret med kemoterapi på postoperativ immunfunktion og livskvalitet hos CRC-patienter. De fandt, at traditionel kinesisk medicin kombineret med kemoterapi efter 12 ugers behandling sammenlignet med kemoterapigruppen signifikant hæmmede udtrykket af CD3+, CD4+, CD4+/CD8+, øget CD8+-ekspression, forbedret KPS-score, øget sygdomskontrolrate (88,10%), forbedrede toksiske bivirkninger efter kemoterapi og forbedrede patienternes livskvalitet. Zhang et al. brugte kombinationen af SLBZP og mFOLFOX6-behandling til at behandle postoperative CRC-patienter, hvilket forbedrede kroppens immunitet betydeligt og forbedrede de toksiske bivirkninger efter kemoterapi. Ginseng og Poria cocos, som er de vigtigste urter i SLBZP, nærer hovedsageligt de fem organer i menneskekroppen og regulerer milten og mavens qi. Moderne forskning har vist, at hovedkomponenten i ginseng, ginsenosid Rb2, ikke kun virker på TGF - β 1/Smad-signalvejen for at hæmme vækst, vedhæftning, EMT og metastase af humane CRC-celler, men også aktiverer P53-vejen, øger niveauet af den pro-apoptotiske faktor Bax og fremmer apoptose af HCT-116- og SW620-celler; Poria cocos polysaccharid (PCP), som er den mest udbredte aktive ingrediens i Poria cocos (udgør ca. 84% af de samlede komponenter), har en bred vifte af biologiske aktiviteter såsom antitumor, immunregulering og antiinflammatorisk. Dyreforsøg har også vist, at SLBZP effektivt kan reducere infiltrationen af MDSC'er og forbedre det immunosuppressive tumormikromiljø; Og ved at nedregulere niveauerne af TCF - β 1 og N-cadherin reducerer opregulering af E-cadherin EMT og β - catenin-aktivering og mindsker processen med carcinogenese.

Traditionel kinesisk medicin er en national skat i Kina og har gennemgået kontinuerlig testning, udvikling og forbedring af generationer af læger. Traditionel kinesisk medicin understreger vigtigheden af herskeren, subjektet og assistenten. Kliniske recepter består ofte af en kombination af flere lægemidler. Disse komplekse lægemidler har ofte karakter af flere aktive ingredienser, flere virkningsmål og regulering af flere veje, hvilket gør dem til ideelle valg til behandling af komplekse sygdomme. Men hvordan man klart og objektivt udforsker og analyserer de molekylære mekanismer og interaktioner mellem de aktive ingredienser i hvert lægemiddel, er blevet et stort problem, der i øjeblikket begrænser udviklingen af medicin i Kina. For at løse problemerne med udviklingen af traditionel kinesisk medicin er der derfor opstået en metode til at analysere effekten af traditionel kinesisk medicin gennem netværksfarmakologi. Som en ny metode, der kombinerer systematisk netværksanalyse og farmakologi, kan den bruges til at belyse de synergistiske virkninger af aktive ingredienser i lægemidler gennem sammensatte mål-sygdomsnetværk, forudsige potentielle mekanismer til behandling af sygdomme gennem multi-mål- og multi-vej-veje på molekylært niveau, forstå interaktionsforholdene mellem gener, proteiner og sygdomme og give nye muligheder for farmakologisk forskning i komplekse traditionelle kinesiske medicinformler.
I denne undersøgelse blev der brugt netværksfarmakologiske metoder til at analysere de molekylære mål og mekanismer for SLBZP's aktive ingredienser i behandlingen af CRC. Og de forskelligt udtrykte gener mellem CRC-patienter og raske personer blev indhentet og screenet gennem GEO-databasen for at opnå CRC-relaterede mål. Den potentielle mekanisme for SLBZP til behandling af CRC blev analyseret gennem GO og KEGG.

Det unikke koncept med traditionel kinesisk medicin har gennemgået tusindvis af års udvikling og arv og bruges almindeligvis til forebyggelse og behandling af forskellige sygdomme. Traditionelle kinesiske medicinformler består normalt af flere urter, der bruges i kombination i henhold til principperne Jun, Chen, Zuo og Shi for at opnå synergistiske effekter, levere medicinen til sygdomsstedet og fremme genopretningen af qi og eliminere det onde. CRC hører til kategorierne i traditionel kinesisk medicin, såsom "visceral toksicitet", "tarmvind", "tarmsvamp", "låste analhæmorider", "dian huang", "akkumulering" osv. Det skyldes ofte ophobning af kulde, slim, fugt, toksin og blodstase, som kondenserer til karbunkel og ophobes i tyktarmen. Behandlingen fokuserer ofte på at styrke kroppen og fordrive det onde, styrke milten og qi, fjerne varme og fugt, opnå målet om at opløse ophobningen af toksiner og blodstase, øge kroppens retfærdige qi, forbedre sygdomssymptomer og forbedre livskvaliteten. SLBZP, som er en klassisk formel til styrkelse af milten, fremme af fugt og styrkelse af kroppen, bruges ofte til behandling af colitis ulcerosa (UC) i klinisk praksis. Det kan kombineres med strålebehandling og kemoterapi for at forbedre CRC-patienters immunfunktion betydeligt, lindre tarmens inflammatoriske reaktioner, optimere tarmens mikrobiotastruktur og så videre. Traditionel kinesisk medicin lægger vægt på en holistisk tilgang til behandling af sygdomme med fokus på genoprettelse af overordnede kropsfunktioner og eliminering af underliggende årsager. Da konceptet med netværksfarmakologi blev foreslået, blev det hurtigt kombineret med traditionelle kinesiske medicinformler til forskning, som omfattende kan belyse det overordnede koncept med traditionel kinesisk medicin til behandling af sygdomme og analysere de komplekse virkningsmekanismer for traditionelle kinesiske medicinformler. Derfor bruges bioinformatiske metoder med støtte fra flere databaseplatforme til at analysere de komplekse medicinske komponenter og virkningsmekanismer i traditionelle kinesiske medicinformler, hvilket gør lægemidlernes specifikke effektivitet klar og forståelig. I denne undersøgelse blev 190 forbindelser og 255 målgener af SLBZP screenet baseret på OB og DL, og krydset blev opnået ved at flette 611 forskelligt udtrykte gener mellem CRC-patienter og raske individer. Baseret på FDR1 blev 31 gener relateret til SLBZP og CRC i sidste ende identificeret. Vi konstruerede et CRC-målrettet netværk for SLBZP-forbindelser. Resultaterne viste, at de fleste forbindelser i SLBZP kan regulere flere mål, såsom quercetin, kaempferol og coumarin, som virker på henholdsvis 21, 5 og 4 mål. De indtager vigtige positioner i netværket, så de er sandsynligvis nøgleaktive forbindelser i SLBZP. Selvom antallet af forudsagte mål for hvert enkelt lægemiddel varierer, er der mange gentagne mål for handling. Det er ikke svært at se, at flere aktive ingredienser i SLBZP har synergistiske effekter på reguleringen af mål. Som en af de mest undersøgte flavonoider har eksfoliering vist sig at have stærk antioxidantstress og antiinflammatorisk aktivitet og anses for at spille en vigtig rolle i behandlingen og forebyggelsen af diabetes, kræft, neurodegenerative sygdomme og hjerte-kar-sygdomme. Med hensyn til dens virkning på tumorer kan berberin regulere forskellige biologiske veje, fremkalde tumorcelleapoptose, hæmme tumorangiogenese og forhindre tumorcelleproliferation. Forskning har vist, at quercetin, som en effektiv hæmmer af β-catenin, kan inducere nedregulering af Wnt/β-catenin i CRC SW480-celler og dermed forhindre progression af CRC. Hu et al. undersøgte virkningen af Xiexin-nanopartikelpræparat (35 nm) på tumormikromiljøet i blærekræft ved at forberede Xiexin-nanopartikelpræparat. De fandt, at Xiexin-granulatpræparat kan øge lægemidlets permeabilitet til tumorbarrieren, reducere væksten af aktive fibroblaster og mængden af kollagen i tumoren betydeligt og normalisere indholdet af kollagen i tumorvævet for at opnå formålet med antitumor. Shannai-fenol er en naturlig brassinol, der findes i forskellige plantearter. Talrige in vitro-eksperimenter har vist, at Shannai-phenol har betydelige antiinflammatoriske virkninger og kan hæmme tumorudvikling ved at blokere tumorcellecyklussen, forhindre tumorangiogenese, fremme tumorcelleapoptose og forhindre tumorcellemigration. På grund af indflydelsen fra faktorer som transportproteinpermeabilitet, lipofilicitet, mesenterisk struktur og tarmepitelcelletransport på udnyttelsen af lægemidler i kroppen har salvianolsyre imidlertid en lav oral tilgængelighed, hvilket begrænser brugen af det som et anticancermiddel. Ifølge rapporter kan kombinationen af salvianolsyre og quercetin imidlertid forbedre quercetins anticancereffekt betydeligt ved at blokere dets udstrømning, og kombinationen med cisplatin kan øge dets toksicitet for celler betydeligt. Som kandidat til et lægemiddel mod kræft har sitosterol også vist betydelige virkninger mod kræft. Det kan hæmme spredning, migration og dannelse af kapillærnetværk af tumorendotelceller ved at forstyrre TNF - α - VEGFR-2-aksen, effektivt nedregulere produktionen af inflammatoriske cytokiner, makrofagrekruttering og tumorangiogenese og nå målet om at hæmme tumorvækst. Sammensætningen af traditionel kinesisk medicin er kompleks, og selvom netværksfarmakologi omfattende kan analysere den kemiske sammensætning og virkningsmekanismen for traditionel kinesisk medicin, kan de samlede effektive ingredienser og synergistiske effekter efter interaktioner mellem alle parter ikke løses. Lægemiddelbehandling af sygdomme er resultatet af den kombinerede virkning af flere komponenter. I denne undersøgelse regulerede quercetin, kaempferol og stigmasterol de fleste af de relevante mål for CRC, og alle har antiinflammatoriske og antitumoregenskaber, hvilket gør dem til repræsentative forbindelser af SLBZP.
De forudsagte SLBZP-mål og CRC-relaterede mål blev fusioneret og struktureret ved hjælp af et PPI-netværk. For mere præcist at analysere interaktionsforholdet mellem SLBZP og CRC's fælles mål og relaterede proteiner blev to parametre, herunder DC og BC, indstillet til at screene knudepunkter og konstruere et nyt netværk. Gennem PPI-netværksanalyse blev det konstateret, at SLBZP har en stærk interaktion med andre proteiner i behandlingen af CRC, og dets terapeutiske effekt på CRC kan synergistisk regulere interaktionen med andre proteiner.

Udfør GO-berigelsesanalyse af berigelsen af SLBZP rettet mod CRC-mål i BP, CC og MF. Resultaterne indikerer, at SLBZP regulerer visse biologiske processer, såsom nedbrydning af ekstracellulær matrix, kollagennedbrydningsmetabolisme og alkoholdehydrogenaseaktivitet. Epithelial to mesenchymal transition (EMT) spiller en afgørende rolle i både embryonal udvikling og carcinogenese. Når det gælder tumorer, er EMT relateret til invasion, metastase, lægemiddelresistens og dårlig prognose for kræftceller. EMT induceres normalt af cytokiner som TCF - β, som aktiverer flere signalveje, nedregulerer ekspressionen af E-cadherin og fosforylerer β - catenin-protein, reducerer koncentrationen af E-cadherin - β - catenin (E β) -kompleks og forstyrrer intercellulær adhæsion. Den ekstracellulære matrix (ECM) gennemgår hurtige ændringer i sammensætning og struktur under udviklingen af kræft. Tumor-ECM er rig på kollagen I og fibronectin, og gennem LOX-medieret kollagen-tværbinding reorganiseres det fra et tilfældigt netværk til et justeret netværk, hvorved tætheden af ECM øges, hvilket fremmer overlevelse og spredning af tumorceller, øger deres bevægelighed, fremmer invasion af tumorceller og ofte fører til tumorresistens over for strålebehandling. Denne remodellering af ECM kan direkte påvirke udviklingen af kræft. Aflejringen og tværbindingen af fibrøse ECM-proteiner, herunder kollagen og fibronektin, øges, mens reduktionen af intercellulær adhæsion forårsaget af EMT fører til en ubalance i cellematrix og intercellulær adhæsion, hvilket også er grundlaget for kræftprogression. Omkring 3,6% af alle kræftformer på verdensplan skyldes alkoholforbrug, som kan være tæt forbundet med maligniteter i mave-tarmkanalen, herunder kolorektal cancer (CRC). Derfor klassificerer International Agency for Research on Cancer (IARC) alkohol som et gruppe 1-kræftfremkaldende stof hos mennesker. Alkoholens kræftfremkaldende mekanisme er: interferens med DNA-syntese og -reparation; fremme af genmutationer i celler; ændre metaboliske veje; overdrevent forbrug af retinsyre fører til lav vævsdifferentiering, høj degeneration og en præ-malign tilstand. Hos CRC-patienter er aktiviteten af alkoholdehydrogenase (ADH) i serum markant øget sammenlignet med sund slimhinde, mens aktiviteten af aldehyddehydrogenase (ALDH) er markant reduceret, hvilket resulterer i en unormal ubalance mellem de to aktiviteter og produktion af en stor mængde giftigt acetaldehyd. SLBZP kan forebygge forekomsten og udviklingen af tumorer ved at gribe ind i disse fysiologiske og patologiske processer.

Traditionel kinesisk medicin har fordelene ved flere komponenter, mål og veje i behandlingen af sygdomme. Forbindelsen SLBZP har også de samme egenskaber. Behandl CRC med en multikomponent-, multimål- og multivejstilgang. I denne undersøgelse blev 20 KEGG-signalveje, herunder dem, der er relateret til kemisk carcinogenese og salmonellainfektion, væsentligt beriget. På grund af kostvaner og erhvervsmæssige risici er forekomsten af CRC forårsaget af kemisk carcinogenese steget. Mad tilberedt ved høje temperaturer (>130 °C) eller forurenet med luft producerer ofte kræftfremkaldende stoffer som polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er), heterocykliske aminer (HCA'er), N-nitrosoforbindelser (NOC'er), mykotoksiner (aflatoksiner) og akrylamid, som hurtigst muligt skal anerkendes som potentielle risikofaktorer for kolorektal cancer (CRC). De fleste epidemiologiske undersøgelser har observeret en positiv sammenhæng mellem HCA-eksponering og CRC, med en 30% stigning i risikoindekset forbundet med CRC-inducerede mutationer. Nitrater, som er effektive konserveringsmidler i fødevarer, forhindrer ikke kun væksten af Clostridium botulinum, men forbedrer også farven og smagen af forarbejdet kød. Men flere og flere beviser tyder på, at det kan føre til endogen NOC-dannelse og have en stærk kræftfremkaldende effekt. Den vigtigste kræftfremkaldende mekanisme ved NOC er at øge produktionen af unormale kryptfoci (ACF) og slimhindeudtømningsfoci (MDF) i tarmen, hvilket forårsager DNA-mutationer i tarmepitelceller og fremmer forekomsten af kolorektal cancer (CRC). Med udviklingen af high-throughput-sekventering er forholdet mellem tarmens mikrobiota og CRC ved at blive afsløret. Talrige undersøgelser tyder på, at strukturen i tarmmikrobiotaen er forstyrret. Patogener kan ændre den cellulære biologi ved at udløse kronisk tarmbetændelse, hvilket bliver en vigtig udløsende faktor for udviklingen af CRC. Omkring 90 millioner mennesker smittes med salmonella hvert år, og der findes over 2500 forskellige serotyper af salmonella-underarter i tarmen. Salmonella påvirker flere signalveje, der er forbundet med tumorer, og aktiverer AKT- og ERK-vejene gennem effektorproteiner, der udskilles i cellerne, og som typisk også aktiveres i mange kræftformer. I Wnt-signalvejen kan Salmonellas ikke-toksiske effektorprotein A (AvrA) overføres til værtsceller via T3SS. Under påvirkning af AvrA's deubiquitinase-aktivitet forhindrer det nedbrydningen af β-catenin og fremmer dets massive rekruttering i kernen. Ved at binde sig til TCF/LEF nedregulerer den udtrykket af onkogenerne MYC og CCND1. Samtidig kan AvrA aktivere AKT til at fosforylere β - catenin på serin, hvilket yderligere fremmer nuklear β - catenin-signalering. Sammenfattende er faktorer som kemisk carcinogenese, tarmbetændelse og en stigning i antallet af patogene bakterier alle vigtige faktorer i udviklingen af CRC. SLBZP, som er en klassisk formel til at styrke milten og give næring til qi, kan effektivt øge udtrykket af antiinflammatoriske faktorer i kroppen, forbedre immunresponsen, regulere tarmens mikrobiota, beskytte tarmepitelceller mod skader og forhindre udviklingen af CRC. I denne undersøgelse var ovennævnte veje betydeligt beriget og tæt forbundet med CRC-signalveje, hvilket indikerer, at reguleringen af veje, der er forbundet med CRC-forekomst, kan være en af mekanismerne i SLBZP-behandling af CRC. Derudover kan SLBZP virke ved at regulere andre veje, herunder TNF-vejen, Toll like receptor-vejen, IL-17-vejen osv.

Denne undersøgelse konstruerede også et genvejsnetværk for at undersøge de vigtigste målgener for SLBZP for CRC. Resultaterne viser, at FOS og IL-1B har den højeste BC og kan være kernemålene. De øvrige 9 bedste gener (MMP9, VEGFA, ADHIC, STAT3, ADH1A, CCNDI, CXCL2, CLALI, IL-1A) blev udvalgt som vigtige målgener. FOS, som er en vigtig drivkraft for CRC-metastase, er placeret på det menneskelige kromosom 14q21-31 og koder for kerneproteinet c-Fos. Det selvstændige c-Fos-protein har ingen fysiologisk funktion og skal binde sig til c-Jun for at danne en heterodimer (AP-1) med transkriptionel aktiveringsaktivitet AP-1 er tæt forbundet med celleproliferation og -differentiering. Udtrykket af c-Fos og c-Jun er lavt i normale væv og højt i mange ondartede tumorer og kræftprocesser. Chen et al. analyserede ekspressionen af c-Fos-protein i 16 CRC-patienters kræftvæv og tilstødende normale væv for at afklare CRC's modtagelighed under indflydelse af FOS. De fandt, at ekspressionsniveauet af c-Fos-protein i CRC-væv var markant forøget, og overlevelsesraten var markant reduceret. Inflammation som en påvirkende faktor i forskellige stadier af carcinogenese får stadig større opmærksomhed. Mange undersøgelser har vist, at regelmæssig brug af ikke-steroide antiinflammatoriske lægemidler kan reducere risikoen for at udvikle CRC betydeligt. Dette beviser indirekte, at den inflammatoriske respons fremmer forekomsten af CRC. IL-1B (IL-1 β), som er en pro-inflammatorisk "alarm"-faktor, aktiveres i de tidlige stadier af inflammation og kræft. Ekspressionsniveauet af IL-1 β er markant forøget hos CRC-patienter og er relateret til sygdommens sværhedsgrad og prognose. Som de fleste andre tumorsygdomme er CRC en tumor med høj angiogenese, og den effektive generering af blodkar er en vigtig faktor i forbedringen af CRC-cellers overlevelse, spredning og metastase. IL-1 β/IL-6-vejen kan fremme angiogenese og tumorcellevækst ved at stimulere udtrykket af den potentielle angiogene faktor COX2, og udtrykket af de tre faktorer er signifikant korreleret. Overekspression af COX-2 reguleres af den betydelige stigning i IL-1 β og IL6.

Denne undersøgelse brugte netværksfarmakologiske metoder til at udforske mekanismen og de molekylære mål for SLBZP på CRC. Quercetin (21 mål), kaempferol (5 mål), β-caroten (5 mål), stigmasterol (4 mål), isoflavoner (4 mål) og diosgenin (3 mål) virker på flere mål, fordi de indtager vigtige positioner i netværket og kan være nøgleaktive forbindelser i SLBZP. Derfor kan SLBZP virke gennem de ovennævnte nøgleforbindelser, hvilket yderligere påvirker specifikke biologiske processer, regulerer tumorcelleproliferation og -migration og udøver terapeutiske effekter ved at hæmme inflammatoriske reaktioner, forhindre kemisk carcinogenese, optimere tarmmikrobiotastrukturen og andre veje. FOS, IL-1B, MMP9, VEGFA, ADH1C, STAT1, ADH1A, CCND1, CXCL2, CLAL1 og IL-1A er nøglegener for SLBZP-behandling af CRC, hvilket yderligere bekræfter fordelene ved traditionelle kinesiske medicinformler til behandling af komplekse sygdomme med flere komponenter, mål og veje.