Exploración del mecanismo de acción de la sofocarpina en el tratamiento del cáncer de próstata a partir de experimentos celulares in vitro y farmacología en red
El cáncer de próstata (CaP) es uno de los tumores malignos más comunes en el sistema urinario de hombres de mediana edad y ancianos en todo el mundo. En 2020, se produjeron 10,06 millones de nuevos casos de cáncer masculino y 5,53 millones de muertes en todo el mundo, incluidos 1,41 millones de nuevos casos de CaP y 380000 muertes, con una relación entre mortalidad e incidencia de 27%. En China, se produjeron 120000 nuevos casos de CaP y 50000 muertes, con una tasa de mortalidad por incidencia de 41,7%. Según los datos de investigación de la Sociedad Americana del Cáncer en 2023, la incidencia del CaP ocupa el primer lugar entre los tumores malignos masculinos, con aproximadamente 29%. En la actualidad, las principales opciones de tratamiento para el CaP en la práctica clínica incluyen la terapia de privación de andrógenos, la prostatectomía radical, la radioterapia, la quimioterapia y la terapia molecular dirigida. Sin embargo, estos métodos de tratamiento tienen muchos efectos secundarios y son propensos a la resistencia a los fármacos, lo que resulta en un mal pronóstico y recurrencia o progresión en algunos pacientes. Por lo tanto, es de gran importancia buscar nuevos fármacos seguros y eficaces para el tratamiento del CaP.
La soforidina (SRI) es un alcaloide de quinolina tetracíclico aislado principalmente de Sophora alopecuroides L. La investigación ha demostrado que la SRI tiene muchos efectos farmacológicos, incluidos efectos antiinflamatorios, antivirales y antitumorales. En 2005, la Administración Estatal de Alimentos y Medicamentos aprobó la inyección de clorhidrato de sophocarpina para el tratamiento clínico de tumores trofoblásticos malignos. En la actualidad, el ISR se ha probado en el tratamiento de las metástasis hepáticas de tumores gastrointestinales. Al mismo tiempo, un gran número de informes han confirmado que el ISR tiene un buen efecto inhibidor sobre el cáncer colorrectal, el cáncer de pulmón, el cáncer de páncreas y otros tumores. Sin embargo, el impacto de la ISR en el CaP y su posible mecanismo de acción aún no están claros.
La farmacología de redes es una disciplina emergente basada en las teorías clásicas de la farmacología, la bioinformática y la informática, ampliamente utilizada en el desarrollo de fármacos y la investigación de sus mecanismos de acción. Este artículo investiga los efectos de SRI en la proliferación y la apoptosis de las células DU-145 a través de experimentos celulares in vitro, y combina la farmacología de red y técnicas de acoplamiento molecular para explorar su posible mecanismo de acción, con el fin de proporcionar una base teórica y datos de apoyo para el tratamiento clínico del CaP con SRI.

El CaP es el tumor maligno más frecuente entre los varones de mediana y avanzada edad, propenso a la resistencia a los fármacos y a la metástasis, lo que conlleva un mal pronóstico y una elevada tasa de recurrencia. Por lo tanto, la búsqueda de nuevas terapias para el tratamiento del PCa se ha convertido en algo muy urgente. Los principios activos químicos naturales de la medicina tradicional china desempeñan un papel importante en la prevención y el tratamiento de los tumores malignos. El ISR es principalmente un alcaloide activo aislado de la medicina tradicional china Sophora alopecuroides, que tiene diversas actividades farmacológicas, entre las que destaca la actividad antitumoral. En 2005, la Administración de Alimentos y Medicamentos de China aprobó la inyección de clorhidrato de sophocarpina como medicamento contra el cáncer. El SRI ha demostrado buenos efectos antitumorales en el cáncer gástrico, el cáncer de hígado, el cáncer de pulmón, el cáncer de colon, el cáncer de páncreas y otros tumores in vivo e in vitro. SRI puede inhibir la proliferación y la invasión de diversas células tumorales, promover la apoptosis y la autofagia de las células cancerosas. Su función está relacionada con vías como PI3K/AKT, Wnt/B-catenina, MAPK/ERK y ciclo celular. En lo que respecta a la investigación actual, el papel y el mecanismo exacto de SRI en PCa todavía no se entienden completamente. Este estudio explora el mecanismo molecular de la terapia ISR para el CaP mediante experimentos celulares in vitro, farmacología de red y técnicas de acoplamiento molecular, proporcionando una cierta base de investigación y fundamentos teóricos para su aplicación clínica.
La alta tasa de proliferación es una característica importante del crecimiento infinito de las células tumorales malignas, por lo que inhibir la proliferación celular es una estrategia eficaz para tratar el cáncer. En este estudio, se encontró que con el aumento de la concentración de SRI, el crecimiento de las células DU-145 se inhibió significativamente mediante la detección de la viabilidad celular y la formación de clones celulares, lo que indica que SRI tiene la capacidad de inhibir la proliferación de células DU-145. Las proteínas nucleares de células proliferantes Ki67 y PCNA son proteínas marcadoras de la proliferación celular, utilizadas habitualmente como marcadores predictivos y pronósticos para el diagnóstico y el tratamiento del cáncer. Este estudio detectó la expresión de Ki67 en células DU-145 mediante inmunofluorescencia y qPCR, y descubrió que SRI podía inhibir significativamente la expresión de Ki67. qPCR y el análisis Western blot mostraron que SRI podía reducir significativamente la expresión de PCNA en células DU-145, demostrando además que SRI tiene la capacidad de inhibir la proliferación de células DU-145.
La apoptosis es la principal causa de muerte de las células tumorales, por lo que evitarla puede conducir a la resistencia en el tratamiento de los tumores. Bcl-2, como inhibidor de la apoptosis, desempeña un papel decisivo en la regulación de la apoptosis celular. Bax es un conjugado homólogo de Bcl-2 y una proteína pro apoptótica. La relación entre Bcl-2 y Bax es un indicador importante para medir el efecto de la apoptosis celular. La Caspasa-3 y la Caspasa-7 son las ejecutoras de la apoptosis celular. Cuando se produce la apoptosis, las proteínas Caspasa-3 y Caspasa-7 son secuencialmente escindidas y activadas por las proteínas Caspasa anteriores. A continuación, la Caspasa-3 y la Caspasa-7 activadas escinden múltiples sustratos aguas abajo, desencadenando finalmente una reacción en cascada apoptótica. Este estudio detectó la apoptosis de las células DU-145 después de 48 horas de tratamiento con SRI mediante experimentos de citometría de flujo, y los resultados mostraron que el SRI podía promover significativamente la apoptosis de las células DU-145. Por lo tanto, examinamos más a fondo la expresión de factores relacionados con la apoptosis. Los resultados de la qPCR mostraron que el SRI podía regular al alza la expresión del ARNm de la Caspasa-3 y la Caspasa-7, regular a la baja la expresión del ARNm de Bcl-2, y regular a la baja el nivel de expresión del ARNm de Bax, pero la relación Bcl-2/Bax se redujo significativamente (P <0,05). Además, los resultados de Western blot mostraron que SRI podría aumentar la expresión de la proteína limpiado-Caspase-3 y disminuir la expresión de la proteína Bcl-2. Aunque no hubo diferencias significativas en la regulación al alza de la expresión de la proteína Bax, la relación de expresión de la proteína Bcl-2/Bax se redujo significativamente (P<0,05). Estos resultados sugieren que SRI puede regular la expresión de factores relacionados con la apoptosis, activar las vías de señalización de la apoptosis, e inducir la apoptosis en las células DU-145.
Además, para investigar el mecanismo por el que los ISR afectan a la proliferación y la apoptosis de las células DU-145, este estudio lo analizó mediante métodos de investigación farmacológica en red. Recopilamos un total de 127 dianas de ISR a través de las bases de datos HERB, TCMSP, Pharm Mapper y Swiss Target Prediction, y obtuvimos 60 dianas comunes de ISR que actúan sobre PCa a través de la herramienta online Venny 2.1.0. Mediante el análisis de la red PPI, identificamos 16 dianas principales (los 10 valores de grado más altos), incluyendo ALB, TNF, IL6, CASP3, MAPK1, PPARG, MDM2, PGR, MAPK8, NR3C1, ABL1, MAPK14, PARP1, HDAC2, CDK2, GSK3B, etc. Las dianas MAPK8, CASP3, MAPK1, MAPK14 y TNF core están enriquecidas en la vía de señalización MAPK. El análisis de enriquecimiento GO arrojó 158 entradas (P<0,01), lo que indica que el ISR puede ejercer principalmente efectos terapéuticos en el CaP regulando la expresión génica, el proceso de apoptosis, la fosforilación de proteínas y la actividad de la proteína serina/treonina/tirosina cinasa. Los resultados del análisis de enriquecimiento de vías KEGG mostraron 84 vías de señalización, entre ellas la vía de señalización del cáncer, los proteoglicanos en el cáncer, la vía de señalización MAPK, las especies reactivas del oxígeno en la quimiocarcinogénesis, la vía de señalización PI3K-AKT, la apoptosis, etc. (P<0,01). El aspecto más preocupante es el papel de la vía de señalización MAPK en el proceso anti-CPa del SRI. La proteína cinasa activada por mitógenos (MAPK) puede transmitir información extracelular al núcleo y desempeña un papel importante en los procesos fisiológicos y patológicos. Existen tres tipos de miembros de la familia MAPK en las células de mamíferos: la quinasa regulada por señales extracelulares (ERK), la proteína quinasa c-JunN-terminal/proteína quinasa activada por estrés (JNK/SAPK) y la proteína quinasa activada por mitógenos p38 (p38MAPK, también conocida como MAPK14).
La P38MAPK es una proteína cinasa activada que participa en numerosos procesos biológicos como la proliferación celular, la diferenciación y la apoptosis. Su activación puede inhibir la proliferación celular y promover la apoptosis. Las investigaciones han descubierto que la activación de la vía p38 puede reducir la actividad de proliferación de las células de cáncer gástrico BGC-823 y bloquearlas en la fase G2/M. La activación de p38MAPK puede inhibir la proliferación de las células SMMC-7721 e iniciar la cascada de señalización intracelular de Caspasa, induciendo finalmente la apoptosis. Además, los estudios han demostrado que los extractos de la medicina tradicional china pueden activar la p38MAPK, desencadenar reacciones de la cascada apoptótica mediada por Caspasa e inducir la apoptosis en células de cáncer de pulmón Lewis, así como en células de cáncer oral HSC-3 y SCC-9. La quinasa P38MAPK también desempeña un papel importante en la aparición y el desarrollo del CaP. Las investigaciones han descubierto que la activación de p38MAPK puede resistir la proliferación celular, promover la apoptosis e inducir la latencia tumoral en la transformación maligna del epitelio prostático o el cáncer de próstata metastásico óseo. Mientras tanto, otros estudios han demostrado que ingredientes como el docetaxel y el ácido ursólico pueden aumentar el nivel de fosforilación de p38MAPK, inducir el envejecimiento de las células de PCa, inhibir la proliferación de varias células de PCa como PC-3 y 22Rv1, y promover su apoptosis. Por lo tanto, este estudio se centra en el papel de la proteína quinasa p38MAPK en el SRI anti PCa. Utilizando la tecnología de acoplamiento molecular para verificar la unión de SRI a la proteína p38MAPK, los resultados mostraron que SRI puede unirse de forma estable a la proteína p38MAPK, con una energía de unión de -6,83 kcal/mol. Los resultados de la detección de p-p38MAPK y los niveles de expresión de la proteína p38MAPK indican que SRI puede activar la proteína p38MAPK, y el nivel de fosforilación de la proteína p38MAPK se regula al alza, lo que sugiere que SRI puede ejercer efectos contra el PCa mediante la activación de la proteína p38MAPK y la inducción de la vía de la apoptosis.
En resumen, el ISR puede inhibir la proliferación de las células DU-145 y promover su apoptosis, lo que puede estar relacionado con su activación de la p38MAPK. Sin embargo, este estudio sólo exploró el efecto del ISR sobre las células DU-145 in vitro. El siguiente paso será realizar experimentos in vivo con animales para investigar más a fondo el mecanismo del efecto anti-CPa del ISR.