Exploración del mecanismo de acción de Guanggancao Ding en el tratamiento del cáncer de próstata resistente a la castración basada en la farmacología de red y la verificación experimental
El cáncer de próstata (CaP) es el tumor maligno más frecuente en el aparato reproductor de los varones de edad avanzada. Muchos tratamientos tempranos de privación androgénica son eficaces, pero la mayoría acaba evolucionando de un cáncer de próstata hormonosensible a un cáncer de próstata resistente a la castración (CPRC). El CRPC es un cáncer de próstata altamente letal e invasivo. Más del 84% de los pacientes con CPRC sufrirán metástasis, con una supervivencia media de sólo 20 meses. Aunque en los últimos años han aparecido nuevos fármacos quimioterápicos y endocrinos, estos fármacos quimioterápicos tienen muchos efectos secundarios, y los endocrinos tienen problemas de resistencia, lo que acorta el tiempo de acción del fármaco. Por lo tanto, encontrar nuevos fármacos es de gran importancia para retrasar el proceso de resistencia a la castración y tratar el CPRC.
La glicirridina es un compuesto flavonoide extraído del regaliz, que tiene una amplia gama de actividades biológicas como antiinflamatorio, antioxidante, antitumoral, neuroprotector y antiosteoporosis. Se ha informado de que la glicirricina tiene un buen efecto inhibidor de la proliferación de células tumorales e inductor de la apoptosis en el cáncer de mama, el cáncer de hígado, el cáncer gástrico y el cáncer de cuello de útero. Sin embargo, no se conoce del todo el mecanismo molecular de la glicirricina en el CRPC. La farmacología de redes es una combinación de farmacología, informática y redes de información basada en la biología de sistemas, que aporta nuevas ideas para el descubrimiento y la selección de fármacos en enfermedades complejas. Para investigar más a fondo el mecanismo de acción de Guanggancao Ding en el CRPC, utilizamos la farmacología de redes, el acoplamiento molecular y los experimentos celulares para explorar su mecanismo de acción, proporcionando referencias para futuras investigaciones básicas de fármacos y aplicaciones clínicas.

En los últimos años se han logrado avances significativos en el tratamiento del cáncer de próstata con medicina tradicional china, especialmente en el CPRC. La combinación de la medicina tradicional china con la cirugía o la quimioterapia tiene los efectos de reducir el tamaño del tumor, disminuir el PSA, reducir la recurrencia y prolongar el tiempo de supervivencia. Muchos informes de investigación sugieren que los ingredientes activos del regaliz tienen un efecto antitumoral significativo en el CPRC. Gioti et al. descubrieron que el extracto de regaliz (GGE) solo o en combinación con doxorrubicina tiene efectos anti proliferativos en células de cáncer de próstata independientes de andrógenos (células PC-3) y puede promover la expresión de genes relacionados con la autofagia como LC3A, ULK1 y AMBRA1. Zhang et al. descubrieron que la isoliquiritigenina puede inhibir la proliferación de células de cáncer de próstata (PC-3 y 22RV1), inducir la apoptosis, bloquear el ciclo celular G2/M e inhibir el crecimiento de xenoinjertos de PC-3 mediante experimentos in vivo con animales. El regaliz exhibe una excelente actividad anti-CRPC, y la glicirricina en el regaliz es uno de los muchos flavonoides que ha atraído mucha atención y tiene una buena actividad antitumoral. Merece la pena seguir explorando el mecanismo de acción del CRPC.
En comparación con la farmacología tradicional, la farmacología de redes ofrece una nueva perspectiva para el desarrollo de nuevos fármacos. Con el fin de comprender mejor el mecanismo de acción de la glicirricina en el CRPC, utilizamos métodos de farmacología de red para recopilar 683 dianas de glicirricina a través de bases de datos como TCMIO, TCMSP y PharmMapper. Obtuvimos 55 dianas clave de la glicirricina para el cáncer de próstata resistente a la castración utilizando herramientas de diagrama de Venn, e identificamos 10 dianas principales como AKT1, TP53, ESR1, EGFR y ALB mediante el análisis de redes de interacción de proteínas PPI. El análisis de enriquecimiento GO mostró que la glicirricina regula principalmente el metabolismo celular y la apoptosis mediante la regulación de la fosforilación de proteínas, las reacciones de oxidación y el ciclo celular. El acoplamiento molecular demostró además que la glicirricina tiene una buena actividad de acoplamiento con 10 dianas principales. Se predice que la glicirricina puede conseguir efectos antitumorales regulando la expresión de estas proteínas diana. Entre estas dianas principales, la proteína AKT1 presenta la mayor actividad de acoplamiento. AKT1 es uno de los factores reguladores importantes en la vía de señalización PI3K/AKT, implicada en varios procesos biológicos de los tumores. En el cáncer de próstata, las variaciones genéticas y la desregulación de la expresión génica de los componentes de la vía PI3K/AKT se detectaron en hasta 42% de cáncer de próstata primario y 100% de muestras de cáncer de próstata metastásico según los perfiles genómicos y transcriptómicos. En los primeros estudios, se sugirió que los subtipos de AKT (AKT1, AKT2) pueden promover la transición del estadio sensible a los andrógenos al estadio refractario a las hormonas en el cáncer de próstata. A partir de la investigación básica sobre el tratamiento de pacientes con CPRC, los estudios han informado de que el knockout de AKT1/2 en modelos animales de cáncer de próstata resistente a la castración ha reducido significativamente las metástasis in vivo e in vitro. Se puede observar que la inhibición de la expresión de AKT1 puede mejorar el pronóstico de supervivencia de los pacientes con CPRC, y los inhibidores de AKT1 pueden ser un tratamiento potencial para los pacientes con CPRC. Nuestro estudio sugiere teóricamente que la glicirricina puede ser un inhibidor de AKT1, pero si la glicirricina puede convertirse en un inhibidor eficaz de AKT1 para los pacientes con CRPC todavía necesita más verificación experimental en el futuro.
Los resultados del enriquecimiento de vías KEGG mostraron que la vía de señalización PI3K/AKT y los proteoglicanos estaban implicados en 105 vías de señalización relacionadas, incluyendo el cáncer, el cáncer de próstata, la activación del receptor de quimioquinas, la resistencia endocrina y la resistencia a los inhibidores de la tirosina quinasa del receptor del factor de crecimiento epidérmico (P<0,01). Entre ellas, la más preocupante es la vía de señalización fosfatidil-3-quinasa (PI3K)/proteína treonina serina cinasa (AKT). La vía de señalización PI3K/AKT interviene en la regulación del metabolismo celular, el crecimiento, la proliferación, la diferenciación y la síntesis de proteínas. En muchos tumores humanos se han detectado mutaciones en la vía de señalización PI3K/AKT. Los datos de las investigaciones muestran que hasta 70% a 100% de los pacientes con cáncer de próstata avanzado experimentan una desregulación de la vía PI3K. Y se descubrió que la vía de señalización PI3K/AKT desempeña un papel importante en la progresión del cáncer de próstata sensible a las hormonas al cáncer de próstata resistente a la castración, y su mecanismo de acción puede estar relacionado con la regulación de la vía de señalización del receptor de andrógenos (RA), que puede servir como biomarcador potencial para el CRPC. En la actualidad, los inhibidores relacionados con la vía de señalización PI3K/AKT, como el AZD5363, han entrado en la fase de ensayo clínico y han logrado efectos terapéuticos significativos. El estudio de los inhibidores relacionados con esta vía tiene un valor significativo en el tratamiento del CPRC.
Además, comprobamos mediante el método CCK8 que la glicirricina puede inhibir significativamente la proliferación de las células PC-3. Los experimentos de citometría de flujo y tinción con DAPI mostraron que puede inducir la apoptosis celular. Los experimentos de citometría de flujo y tinción con DAPI mostraron que puede inducir la apoptosis celular, y al microscopio se observó una disminución del número de células y un encogimiento morfológico. Para el cribado de las concentraciones de fármacos antitumorales, descubrimos que su IC50 era ligeramente superior, lo que está relacionado con el método de acoplamiento semiflexible utilizado para el acoplamiento molecular. En comparación con el acoplamiento flexible, la energía de unión calculada mediante el acoplamiento semiflexible es menor. Además, como antioxidante natural, la glicirricina tiene fuertes efectos antioxidantes. Sin embargo, los antioxidantes naturales en dosis bajas no mostraron una buena actividad antitumoral en los experimentos antitumorales, mientras que los antioxidantes naturales en dosis altas tienen efectos tóxicos sobre las células, y su mecanismo específico necesita una mayor exploración. Basándonos en la vía de señalización KEGG predicha por la farmacología de redes, predecimos que el efecto inhibidor de la glicirricina sobre las células PC-3 puede estar relacionado principalmente con la vía de señalización PI3K/AKT. Se llevaron a cabo más experimentos de Western blot para investigar el efecto de la glicirricina en la expresión de proteínas relacionadas con la vía de señalización PI3K/AKT en células PC-3. Los resultados mostraron que la glicirricina inhibe la vía de señalización PI3K/AKT. Los resultados mostraron que la glicirricina puede inhibir significativamente el proceso de fosforilación de las proteínas AKT. En nuestro experimento, se observó que la glicirricina puede inhibir significativamente la expresión de la proteína AKT fosforilada, pero el efecto inhibidor sobre la expresión de la proteína PI3K fosforilada no fue el esperado. Tras ajustar repetidamente la concentración y la proporción de carga de la proteína y estandarizar estrictamente la operación, la proteína seguía sin mostrar efectos significativos. Se considera que la razón puede estar relacionada con el problema de calidad de la propia proteína p-PI3K, que tiene baja potencia. Sin embargo, debido a la limitada financiación de este estudio, no sustituimos las proteínas de otros productos. En futuros experimentos, analizaremos más proteínas relacionadas de esta vía para verificar nuestra hipótesis.
En resumen, en este estudio se analizó y predijo el posible mecanismo de acción de la glicirricina en el cáncer de próstata resistente a la castración mediante farmacología en red, y se verificó además mediante acoplamiento molecular y experimentos celulares in vitro. Los resultados mostraron que la glicirricina puede inhibir la proliferación e inducir la apoptosis de las células PC-3, y su mecanismo está relacionado con el proceso de fosforilación de la proteína AKT. Por lo tanto, especulamos que su mecanismo anti-CRPC puede ser principalmente a través de la regulación de la fosforilación de proteínas relacionadas con la vía de señalización PI3K/AKT. Este estudio no sólo proporciona ideas de investigación para explorar el mecanismo molecular de Guanggancao Ding en el tratamiento del cáncer de próstata resistente a la castración, sino que también proporciona un método eficaz para el desarrollo y la aplicación clínica de fármacos antitumorales que contienen flavonoides en el regaliz.