Mécanisme du Jolkinolide B dans le traitement des tumeurs du colon basé sur la pharmacologie de réseau et la recherche expérimentale
Le cancer colorectal (CCR) est la troisième tumeur maligne la plus répandue dans le monde et constitue une menace sérieuse pour la santé humaine. En 2015, le nombre de décès dus au cancer du côlon a atteint 774 000. En raison de l'évolution considérable du mode de vie et de la structure du régime alimentaire, le taux d'incidence et la mortalité du cancer du côlon augmentent d'année en année. Le renforcement de la recherche sur la prévention et le traitement du cancer du côlon est l'un des éléments importants de la lutte contre le cancer en Chine. La recherche de composés principaux issus de ressources naturelles, capables de cibler les tumeurs du côlon et de favoriser l'apoptose des cellules tumorales, devient de plus en plus importante. La médecine traditionnelle chinoise "wolfberry" a une longue histoire d'utilisation et est couramment utilisée dans le traitement du cancer du côlon dans la médecine populaire. Ce médicament, qui figure dans l'édition 2020 de la pharmacopée chinoise, est la racine séchée des plantes Euphorbia fis cheriana Steud et Euphorbia ebracteolata Hayata de la famille des Euphorbiaceae. Elle a été mentionnée pour la première fois dans le "Shennong Materia Medica" et est principalement utilisée pour la toux, la dissolution des accumulations, les plaies, la nécrose de la souris et l'empoisonnement. La population du nord-est utilise sa décoction pour traiter le cancer du côlon. Des recherches ont montré que la médecine traditionnelle chinoise "wolfberry" peut prolonger de 47% le taux de survie des animaux atteints de cancer du côlon.

Les métabolites secondaires actifs du venin de loup sont principalement des terpénoïdes, dont le contenu est abondant. Au début, notre groupe expérimental a isolé des diterpènes structurellement divers tels que l'ent abietane, le rosane et des dimères de diterpénoïdes à partir des racines séchées d'Euphorbia lanceolata, une plante médicinale qui est à l'origine de l'épine dorsale. Parmi eux, le diterpène ent abietane Jolkinolite B (structure présentée dans la figure 1) peut inhiber efficacement la prolifération des cellules tumorales du côlon SW480 (IC50=9,5 μ mpl/L), fournissant une base matérielle pour le traitement du CCR, mais le mécanisme d'action n'est pas encore clair. Compte tenu de la base des recherches précédentes, nous prévoyons d'utiliser des méthodes de pharmacologie de réseau combinées à des expériences cellulaires in vitro pour explorer le mécanisme d'action de la substance active Jolkinolide B dans le traitement du CCR, fournissant des preuves expérimentales pour le développement ultérieur de médicaments et les applications cliniques.

La pharmacologie des réseaux peut largement refléter les interactions complexes entre les biomolécules et les composants chimiques. En examinant la cible d'action par le biais de la pharmacologie des réseaux, on peut jeter les bases d'une recherche plus ciblée sur la médecine traditionnelle chinoise, clarifier les composés optimaux et leurs mécanismes d'action de la médecine traditionnelle chinoise. La médecine traditionnelle chinoise est une plante de la famille des Euphorbiaceae, appartenant au genre Euphorbiaceae. Elle a pour effet de dissiper l'eau et le flegme, de décomposer l'accumulation et de tuer les insectes. Les résultats de la recherche indiquent que les diterpénoïdes sont la substance active de la médecine traditionnelle chinoise du fruit du loup, avec diverses activités biologiques telles que l'anti-tumorale, l'anti-inflammatoire, l'antibactérienne et l'inversion de la résistance aux médicaments multiples. La médecine traditionnelle chinoise a une longue histoire d'utilisation et est couramment utilisée dans le traitement du cancer du côlon dans la médecine populaire. Sur cette base, une prédiction du mécanisme pharmacologique est effectuée. Sur la base des recherches antérieures sur les composants chimiques de la médecine traditionnelle chinoise, l'excellent composé Jolkinolide B de la wolfberry a été examiné par le biais d'une activité cytotoxique in vitro et d'expériences biologiques in vivo. Un réseau de cibles du Jolkinolide B a été construit pour explorer la relation entre les cibles de l'excellent composé Jolkinolide B dans le fruit du loup, et l'annotation fonctionnelle des cibles a été réalisée au niveau des gènes. Ceci fournit une base de recherche pour les mécanismes pharmacologiques multi-cibles et multi-voies du Jolkinolide B.

L'analyse du réseau d'interactions Jolkinolide B-PPI montre que les principales cibles sont STAT3, MAPK8 et JUN, ce qui a été confirmé par des recherches bibliographiques pertinentes. Ces cibles transmettent des signaux des récepteurs de la surface cellulaire à l'ADN dans le noyau, participant à des processus biologiques tels que la mort cellulaire et le cycle cellulaire, ainsi qu'à la régulation de processus pathologiques tels que l'inflammation et la réponse au stress. MAPK1 et MAPK3 sont des membres des MAPK. STAT3 est un facteur de transcription qui peut être activé par MAPK et joue un rôle clé dans de nombreux processus cellulaires tels que la croissance cellulaire et l'apoptose, participant à l'apparition et au développement de tumeurs. En outre, STAT3 est crucial pour la différenciation des cellules T auxiliaires TH17 et est associé aux maladies auto-immunes, aux infections récurrentes et à d'autres maladies.

Les résultats de l'annotation GO indiquent que la plupart des cibles de la Jolkinolite B sont situées dans la matrice cellulaire et les complexes de transcription, et qu'elles sont impliquées dans diverses réponses au stress et divers processus biologiques dans les cellules. Ce résultat suggère que la Jolkinolite B peut être impliquée dans la régulation de la plupart des activités de la vie cellulaire. Les résultats de l'analyse d'enrichissement KEGG indiquent que les effets pharmacologiques de la Jolkinolite B impliquent l'interaction de plusieurs voies, notamment la voie de signalisation IL-17, la voie de signalisation PD-1/PD-L1 et la voie de signalisation HIF-1. Les résultats de l'amarrage moléculaire indiquent que le Jolkinolide B forme des interactions hydrogènes et hydrophobes avec les protéines centrales STAT3, MAPK8 et JUN, avec une structure stable et une valeur potentielle pour la recherche, démontrant les caractéristiques multi-cibles et multi-voies du Jolkinolide B dans le traitement du CCR.

Les principaux mécanismes d'action des médicaments antitumoraux sont l'induction de l'apoptose des cellules tumorales, l'inhibition du cycle cellulaire et la suppression de la migration. Les résultats expérimentaux au niveau cellulaire ont montré que la jolkinolite B inhibait de manière significative la prolifération des cellules HCT116, favorisait l'apoptose des cellules et inhibait la migration des cellules. Lorsque Bax est fortement exprimé dans les cellules, celles-ci sont sensibles aux signaux de mort et favorisent l'apoptose. Lorsque Bcl-2 est fortement exprimé, il peut former des hétérodimères avec Bax, ce qui inhibe l'apoptose cellulaire. Le rapport Bax/Bcl-2 dans les cellules joue donc un rôle important dans la détermination de la sensibilité à l'apoptose cellulaire. Par conséquent, les expériences de validation par Western blot au niveau cellulaire ont montré que la Jolkinolite B augmentait de manière significative le rapport Bax/Bcl-2, favorisant l'apoptose dans les cellules HCT116. D'après les résultats de l'analyse pharmacologique du réseau, le Jolkinolide B peut intervenir dans le CRC par le biais de cibles et de voies multiples, et son activité antitumorale peut être liée à son impact sur l'expression des gènes apoptotiques Bax et Bcl-2.

L'invasion et la métastase des tumeurs est un processus complexe impliquant des interactions intercellulaires et la dégradation de la matrice extracellulaire. La dégradation de la matrice extracellulaire dépend de la synthèse et de l'activation d'enzymes qui dégradent les composants de la matrice. Les métalloprotéinases matricielles (MMP) sont une classe d'enzymes protéolytiques dépendantes du zinc et présentant une homologie structurelle. Leur principale fonction physiologique est de dégrader les composants de la matrice extracellulaire tels que le collagène, la gélatine, l'élastine, la fibronectine et les protéoglycanes. Les recherches ont montré que la métalloprotéinase matricielle 3 (MMP-3) et la métalloprotéinase matricielle 12 (MMP-12) jouent un rôle crucial dans la dégradation de la matrice extracellulaire par les cellules tumorales et sont étroitement liées au potentiel d'invasion, aux métastases et au pronostic de diverses tumeurs malignes chez l'homme. Par conséquent, les expériences de validation par Western blot au niveau cellulaire ont montré que le Jolkinolide B réduit de manière significative l'expression des MMP-2 et MMP-12 afin d'inhiber l'invasion et la métastase des tumeurs. D'après les résultats de l'analyse pharmacologique en réseau, le Jolkinolide B peut intervenir dans le CRC par le biais de cibles et de voies multiples, et son inhibition de l'invasion tumorale et des métastases peut être liée à son impact sur l'expression des MMP-2 et MMP-12.

En résumé, cette étude a appliqué des techniques de criblage d'activité, de bioinformatique et d'ancrage moléculaire pour analyser le mécanisme du Jolkinolide B dans la prévention et le traitement du cancer colorectal (CRC) sur la base de la corrélation de réseau entre l'ingrédient actif Jolkinolide B dans la médecine traditionnelle chinoise du fruit du loup et les protéines cibles, les voies de signalisation et les fonctions biologiques apparentées. Les résultats ont montré que ce composé traite le CCR avec de multiples cibles, voies et fonctions biologiques, ce qui oriente les recherches sur le mécanisme du Jolkinolide B dans la prévention et le traitement du CCR. Dans cette optique, ce projet continuera à l'avenir à mener des recherches sur les mécanismes en combinant des méthodes de biologie moléculaire et de physiopathologie.