Mecanismo de Jolkinolide B en el tratamiento de tumores de colon basado en la farmacología de red y la investigación experimental.
El cáncer colorrectal (CCR) es el tercer tumor maligno más frecuente en el mundo, lo que supone una grave amenaza para la salud humana. En 2015, el número de muertes por cáncer de colon alcanzó las 774000. Debido a los enormes cambios en el estilo de vida y la estructura de la dieta de las personas, la tasa de incidencia y mortalidad del cáncer de colon aumentan año tras año. Reforzar la investigación sobre la prevención y el tratamiento del cáncer de colon es uno de los contenidos importantes del control del cáncer en China. La búsqueda de compuestos principales a partir de recursos naturales que puedan atacar los tumores de colon y promover la apoptosis de las células tumorales es cada vez más importante. La medicina tradicional china "wolfberry" tiene una larga historia de uso y se utiliza comúnmente en el tratamiento del cáncer de colon en la medicina popular. Este medicamento está incluido en la edición de 2020 de la Farmacopea China, y es la raíz seca de las plantas Euphorbia fis cheriana Steud y Euphorbia ebracteolata Hayata de la familia Euphorbiaceae. Se registró por primera vez en la "Shennong Materia Medica" y se utiliza principalmente para la tos, la disolución de acumulaciones, las llagas, la necrosis de ratón y el envenenamiento. La gente del noreste utiliza su decocción para tratar el cáncer de colon. Las investigaciones han demostrado que la medicina tradicional china "wolfberry" puede prolongar la tasa de supervivencia de los animales con cáncer de colon en 47%.

Los metabolitos secundarios activos del veneno de lobo son principalmente terpenoides, cuyo contenido es abundante. En la etapa inicial, nuestro grupo experimental aisló diterpenos estructuralmente diversos, como el ent abietano, el rosano y los dímeros diterpenoides de las raíces secas de Euphorbia lanceolata, una planta medicinal fuente del veneno de lobo. Entre ellos, el diterpeno ent abietano Jolkinolite B (estructura mostrada en la Figura 1) puede inhibir eficazmente la proliferación de la célula tumoral de colon SW480 (IC50=9,5 μ mpl/L), proporcionando una base material para el tratamiento del CCR, pero el mecanismo de acción aún no está claro. Dada la base de investigaciones previas, planeamos utilizar métodos de farmacología de red combinados con experimentos celulares in vitro para explorar el mecanismo de acción de la sustancia activa Jolkinolide B en el tratamiento del CCR, proporcionando evidencia experimental para el posterior desarrollo de fármacos y aplicaciones clínicas.

La farmacología de redes puede reflejar en gran medida las complejas interacciones entre biomoléculas y componentes químicos. Mediante el cribado de la diana de acción a través de la farmacología de redes, puede proporcionar una base para una investigación más específica sobre la medicina tradicional china, aclarar los compuestos óptimos y sus mecanismos de acción de la medicina tradicional china. La baya del lobo de la medicina tradicional china es una planta de la familia de las euforbiáceas, perteneciente al género Euphorbiaceae. Tiene los efectos de disipar el agua y la flema, descomponer la acumulación y matar insectos. Los resultados de la investigación indican que los diterpenoides son la base de las sustancias activas de la baya del lobo de la medicina tradicional china, con diversas actividades biológicas como antitumoral, antiinflamatoria, antibacteriana y de reversión de la resistencia a múltiples fármacos. La medicina tradicional china wolfberry tiene una larga historia de uso y se utiliza comúnmente en el tratamiento del cáncer de colon en la medicina popular. Sobre esta base, se lleva a cabo la predicción del mecanismo farmacológico. A partir de las investigaciones previas sobre los componentes químicos de la baya del lobo de la medicina tradicional china, se analizó el excelente compuesto Jolkinolide B de la baya del lobo mediante un cribado de la actividad citotóxica in vitro y experimentos biológicos in vivo. Se construyó una red Jolkinolide B-objetivo para explorar la relación entre los objetivos del excelente compuesto Jolkinolide B en la baya del lobo, y se realizó la anotación funcional de los objetivos a nivel de genes. Esto proporciona una base de investigación para los mecanismos farmacológicos multiobjetivo y multivía de Jolkinolide B.

El análisis de la red de interacción Jolkinolide B-PPI muestra que las principales dianas son STAT3, MAPK8 y JUN, que han sido confirmadas por investigaciones bibliográficas relevantes; Estas dianas transmiten señales desde receptores en la superficie celular hasta el ADN en el núcleo, participando en procesos biológicos como la muerte celular y el ciclo celular, así como regulando procesos patológicos como la inflamación y la respuesta al estrés. MAPK1 y MAPK3 son miembros de MAPK. STAT3 es un factor de transcripción que puede ser activado por MAPK y desempeña un papel clave en muchos procesos celulares como el crecimiento celular y la apoptosis, participando en la aparición y desarrollo de tumores. Además, STAT3 es crucial para la diferenciación de las células T auxiliares TH17 y se asocia a enfermedades autoinmunes, infecciones recurrentes y otras enfermedades.

Los resultados de la anotación de GO indican que la mayoría de las dianas de Jolkinolite B se localizan en la matriz celular y los complejos de transcripción, y participan en diversas respuestas al estrés y procesos biológicos en las células. Este resultado sugiere que Jolkinolite B puede estar implicado en la regulación de la mayoría de las actividades de la vida celular. Los resultados del análisis de enriquecimiento KEGG indican que los efectos farmacológicos de Jolkinolite B implican la interacción de múltiples vías, incluyendo la vía de señalización IL-17, la vía de señalización PD-1/PD-L1, y la vía de señalización HIF-1. Los resultados del acoplamiento molecular indican que Jolkinolide B forma interacciones hidrógeno e hidrofóbicas con las proteínas centrales STAT3, MAPK8 y JUN, con estructura estable y valor potencial de investigación, lo que demuestra las características multiobjetivo y multivía de Jolkinolide B en el tratamiento del CCR.

Los principales mecanismos de acción de los fármacos antitumorales son la inducción de la apoptosis de las células tumorales, la inhibición del ciclo celular y la supresión de la migración. Los resultados experimentales a nivel celular mostraron que la Jolkinolita B inhibía significativamente la proliferación de las células HCT116, promovía la apoptosis celular e inhibía la migración celular. Cuando Bax estaba altamente expresado en las células, éstas eran sensibles a las señales de muerte y promovían la apoptosis. Cuando Bcl-2 estaba altamente expresado, Bcl-2 podía formar heterodímeros con Bax, inhibiendo la apoptosis celular. Así pues, la proporción de Bax/Bcl-2 en las células desempeña un papel importante en la determinación de la sensibilidad de la apoptosis celular. Por lo tanto, los experimentos de validación de Western blot a nivel celular mostraron que Jolkinolite B aumentó significativamente la proporción de Bax/Bcl-2, promoviendo la apoptosis en las células HCT116. Basándonos en los resultados del análisis de farmacología de red, Jolkinolide B puede intervenir en el CCR a través de múltiples dianas y vías, y su actividad antitumoral puede estar relacionada con su impacto en la expresión de los genes apoptóticos Bax y Bcl-2.

La invasión y metástasis de los tumores es un proceso complejo en el que intervienen interacciones intercelulares y la degradación de la matriz extracelular. La degradación de la matriz extracelular depende de la síntesis y activación de enzimas que degradan los componentes de la matriz. Las metaloproteinasas de matriz (MMP) son una clase de enzimas proteolíticas dependientes de zinc con homología estructural. Su principal función fisiológica es degradar componentes de la matriz extracelular como el colágeno, la gelatina, la elastina, la fibronectina y los proteoglicanos. Las investigaciones han demostrado que la metaloproteinasa de matriz-3 (MMP-3) y la metaloproteinasa de matriz-12 (MMP-12) desempeñan un papel crucial en la degradación de la matriz extracelular mediada por células tumorales, y están estrechamente relacionadas con la invasión potencial, la metástasis y el pronóstico de diversos tumores malignos en humanos. Por lo tanto, los experimentos de validación de Western blot a nivel celular mostraron que Jolkinolide B regula significativamente a la baja la expresión de MMP-2 y MMP-12 para inhibir la invasión tumoral y la metástasis. Según los resultados del análisis farmacológico en red, Jolkinolide B puede intervenir en el CCR a través de múltiples dianas y vías, y su inhibición de la invasión tumoral y la metástasis puede estar relacionada con su impacto en la expresión de MMP-2 y MMP-12.

En resumen, este estudio aplicó técnicas de cribado de actividad, bioinformática y acoplamiento molecular para analizar el mecanismo de Jolkinolide B en la prevención y el tratamiento del cáncer colorrectal (CCR) basándose en la correlación de red entre el ingrediente activo Jolkinolide B en la medicina tradicional china wolfberry y proteínas diana relacionadas, vías de señalización y funciones biológicas. Los resultados mostraron que este compuesto trata el CCR con múltiples dianas, vías y funciones biológicas, proporcionando una dirección para futuras investigaciones sobre el mecanismo de Jolkinolide B en la prevención y el tratamiento del CCR. En vista de ello, este proyecto continuará investigando el mecanismo mediante la combinación de métodos de biología molecular y fisiopatología en el futuro.