Exploration du mécanisme d'action de la sophocarpine dans le traitement du cancer de la prostate sur la base d'expériences cellulaires in vitro et de la pharmacologie des réseaux
Le cancer de la prostate (CP) est l'une des tumeurs malignes les plus fréquentes dans le système urinaire des hommes d'âge moyen et des personnes âgées dans le monde entier. En 2020, il y a eu 10,06 millions de nouveaux cas de cancer chez les hommes et 5,53 millions de décès dans le monde, dont 1,41 million de nouveaux cas de cancer de la prostate et 380000 décès, avec un rapport mortalité/incidence de 27%. En Chine, il y a eu 120000 nouveaux cas de cancer du col de l'utérus et 50000 décès, avec un rapport mortalité/incidence du cancer du col de l'utérus de 41,7%. Selon les données de recherche de l'American Cancer Society, en 2023, l'incidence du cancer du poumon se classera au premier rang des tumeurs malignes chez l'homme, avec un rapport d'incidence d'environ 29%. À l'heure actuelle, les principales options de traitement du CP en pratique clinique comprennent la thérapie de privation androgénique, la prostatectomie radicale, la radiothérapie, la chimiothérapie et la thérapie moléculaire ciblée. Cependant, ces méthodes de traitement ont de nombreux effets secondaires et sont sujettes à la résistance aux médicaments, ce qui entraîne un mauvais pronostic et une récidive ou une progression chez certains patients. Il est donc très important de rechercher de nouveaux médicaments sûrs et efficaces pour le traitement du cancer du poumon.
La sophocarpine (SRI) est un alcaloïde quinoléique tétracyclique principalement isolé de Sophora alopecuroides L. La recherche a montré que la SRI a de nombreux effets pharmacologiques, y compris des effets anti-inflammatoires, antiviraux et anti-tumoraux. En 2005, l'injection de chlorhydrate de sophocarpine a été approuvée par la State Food and Drug Administration pour le traitement clinique des tumeurs trophoblastiques malignes. À l'heure actuelle, l'ISR a été testé dans le traitement des métastases hépatiques des tumeurs gastro-intestinales. Parallèlement, un grand nombre de rapports ont confirmé que l'ISR a un bon effet inhibiteur sur le cancer colorectal, le cancer du poumon, le cancer du pancréas et d'autres tumeurs. Cependant, l'impact de l'ISR sur le cancer du poumon et son mécanisme d'action possible ne sont pas encore clairs.
La pharmacologie des réseaux est une discipline émergente basée sur les théories classiques de la pharmacologie, de la bioinformatique et de l'informatique, largement utilisée dans le développement de médicaments et la recherche sur les mécanismes d'action des médicaments. Cet article étudie les effets de l'ISR sur la prolifération et l'apoptose des cellules DU-145 par le biais d'expériences cellulaires in vitro, et combine la pharmacologie des réseaux et les techniques d'ancrage moléculaire pour explorer son mécanisme d'action possible, afin de fournir une base théorique et des données à l'appui du traitement clinique du cancer du poumon par l'ISR.

Le CP est la tumeur maligne la plus fréquente chez les hommes d'âge moyen et les personnes âgées. Il est sujet à la résistance aux médicaments et aux métastases, ce qui conduit à un mauvais pronostic et à un taux de récidive élevé. La recherche de nouvelles thérapies pour le traitement du PCa est donc devenue très urgente. Les principes actifs chimiques naturels de la médecine traditionnelle chinoise jouent un rôle important dans la prévention et le traitement des tumeurs malignes. L'ISR est principalement un alcaloïde actif isolé de la médecine traditionnelle chinoise Sophora alopecuroides, qui possède diverses activités pharmacologiques, dont une activité antitumorale particulièrement importante. En 2005, l'injection de chlorhydrate de sophocarpine a été approuvée par la Food and Drug Administration chinoise comme médicament anticancéreux. L'ISR a montré de bons effets antitumoraux sur le cancer gastrique, le cancer du foie, le cancer du poumon, le cancer du côlon, le cancer du pancréas et d'autres tumeurs in vivo et in vitro. L'ISR peut inhiber la prolifération et l'invasion de diverses cellules tumorales, favoriser l'apoptose et l'autophagie des cellules cancéreuses. Sa fonction est liée à des voies telles que PI3K/AKT, Wnt/B-caténine, MAPK/ERK et le cycle cellulaire. En l'état actuel de la recherche, le rôle et le mécanisme exact de l'ISR sur le cancer de la prostate ne sont pas encore totalement compris. Cette étude explore le mécanisme moléculaire de la thérapie ISR pour le PCa par le biais d'expériences cellulaires in vitro, de la pharmacologie de réseau et des techniques d'amarrage moléculaire, fournissant ainsi une base de recherche certaine et une base théorique pour son application clinique.
Un taux de prolifération élevé est une caractéristique importante de la croissance infinie des cellules tumorales malignes, c'est pourquoi l'inhibition de la prolifération cellulaire est une stratégie efficace pour traiter le cancer. Dans cette étude, il a été constaté qu'avec l'augmentation de la concentration d'ISR, la croissance des cellules DU-145 était significativement inhibée par la détection de la viabilité cellulaire et de la formation de clones cellulaires, ce qui indique que l'ISR a la capacité d'inhiber la prolifération des cellules DU-145. Les protéines nucléaires des cellules proliférantes Ki67 et PCNA sont des protéines marqueurs de la prolifération cellulaire, couramment utilisées comme marqueurs prédictifs et pronostiques pour le diagnostic et le traitement du cancer. Cette étude a détecté l'expression de Ki67 dans les cellules DU-145 par immunofluorescence et qPCR, et a constaté que l'ISR pouvait inhiber de manière significative l'expression de Ki67. La qPCR et l'analyse Western blot ont montré que l'ISR pouvait réduire de manière significative l'expression de PCNA dans les cellules DU-145, ce qui prouve que l'ISR a la capacité d'inhiber la prolifération des cellules DU-145.
L'apoptose est la principale cause de la mort des cellules tumorales. Par conséquent, éviter l'apoptose peut conduire à une résistance dans le traitement des tumeurs. Bcl-2, en tant qu'inhibiteur de l'apoptose, joue un rôle décisif dans la régulation de l'apoptose cellulaire. Bax est un conjugué homologue de Bcl-2 et une protéine pro-apoptotique. Le rapport entre Bcl-2 et Bax est un indicateur important pour mesurer l'effet de l'apoptose cellulaire. La Caspase-3 et la Caspase-7 sont les exécutants de l'apoptose cellulaire. Lors de l'apoptose, la Caspase-3 et la Caspase-7 sont séquentiellement clivées et activées par les protéines Caspase en amont. Ensuite, la Caspase-3 et la Caspase-7 activées clivent de multiples substrats en aval, déclenchant finalement une réaction apoptotique en cascade. Cette étude a détecté l'apoptose des cellules DU-145 après 48 heures de traitement à l'ISR par des expériences de cytométrie en flux, et les résultats ont montré que l'ISR pouvait favoriser de manière significative l'apoptose des cellules DU-145. Nous avons donc examiné l'expression des facteurs liés à l'apoptose. Les résultats de la qPCR ont montré que l'ISR pouvait augmenter l'expression de l'ARNm de la Caspase-3 et de la Caspase-7, diminuer l'expression de l'ARNm de Bcl-2 et diminuer le niveau d'expression de l'ARNm de Bax, mais que le rapport Bcl-2/Bax était significativement réduit (P<0,05). En outre, les résultats du Western blot ont montré que l'ISR pouvait augmenter l'expression de la protéine Caspase-3 nettoyée et diminuer l'expression de la protéine Bcl-2. Bien qu'il n'y ait pas de différence significative dans la régulation à la hausse de l'expression de la protéine Bax, le rapport d'expression de la protéine Bcl-2/Bax a été significativement réduit (P<0,05). Ces résultats suggèrent que l'ISR peut réguler l'expression des facteurs liés à l'apoptose, activer les voies de signalisation de l'apoptose et induire l'apoptose dans les cellules DU-145.
En outre, afin d'étudier le mécanisme de l'ISR affectant la prolifération et l'apoptose des cellules DU-145, cette étude l'a analysé à l'aide de méthodes de recherche en pharmacologie de réseau. Nous avons recueilli un total de 127 cibles d'ISR dans les bases de données HERB, TCMSP, Pharm Mapper et Swiss Target Prediction, et nous avons obtenu 60 cibles communes d'ISR agissant sur le cancer du poumon grâce à l'outil en ligne Venny 2.1.0. Grâce à l'analyse du réseau PPI, nous avons identifié 16 cibles principales (10 premières valeurs de degré), notamment ALB, TNF, IL6, CASP3, MAPK1, PPARG, MDM2, PGR, MAPK8, NR3C1, ABL1, MAPK14, PARP1, HDAC2, CDK2, GSK3B, etc. Les cibles MAPK8, CASP3, MAPK1, MAPK14 et TNF core sont enrichies dans la voie de signalisation MAPK. L'analyse d'enrichissement GO a donné 158 entrées (P<0,01), indiquant que l'ISR peut principalement exercer des effets thérapeutiques sur le CP en régulant l'expression génique, le processus d'apoptose, la phosphorylation des protéines et l'activité des protéines sérine/thréonine/tyrosine kinase. Les résultats de l'analyse d'enrichissement des voies KEGG ont montré 84 voies de signalisation, y compris la voie de signalisation du cancer, les protéoglycanes dans le cancer, la voie de signalisation MAPK, les espèces réactives de l'oxygène dans la chimiocarcinogenèse, la voie de signalisation PI3K-AKT, l'apoptose, etc. (P<0,01). L'aspect le plus préoccupant est le rôle de la voie de signalisation MAPK dans le processus anti-PCa de l'ISR. La protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK) peut transmettre des informations extracellulaires au noyau et joue un rôle important dans les processus physiologiques et pathologiques. Il existe trois types de membres de la famille MAPK dans les cellules de mammifères : la kinase régulée par le signal extracellulaire (ERK), la protéine kinase c-JunN-terminale/protéine kinase activée par le stress (JNK/SAPK) et la protéine kinase activée par les mitogènes p38 (p38MAPK, également connue sous le nom de MAPK14).
La P38MAPK est une protéine kinase activée qui participe à de nombreux processus biologiques tels que la prolifération, la différenciation et l'apoptose des cellules. Son activation peut inhiber la prolifération cellulaire et favoriser l'apoptose. Des recherches ont montré que l'activation de la voie p38 peut réduire l'activité de prolifération des cellules cancéreuses gastriques BGC-823 et les bloquer en phase G2/M. L'activation de la p38MAPK peut inhiber la prolifération des cellules SMMC-7721 et initier la cascade de signalisation Caspase intracellulaire, induisant finalement l'apoptose. En outre, des études ont montré que les extraits de médecine traditionnelle chinoise peuvent activer la p38MAPK, déclencher les réactions de la cascade apoptotique médiée par la Caspase et induire l'apoptose dans les cellules cancéreuses du poumon de Lewis ainsi que dans les cellules cancéreuses buccales HSC-3 et SCC-9. La kinase P38MAPK joue également un rôle important dans l'apparition et le développement du cancer du poumon. Des recherches ont montré que l'activation de la p38MAPK peut résister à la prolifération cellulaire, promouvoir l'apoptose et induire une dormance tumorale dans la transformation maligne de l'épithélium de la prostate ou dans le cancer de la prostate métastatique dans les os. Par ailleurs, d'autres études ont montré que des ingrédients tels que le docétaxel et l'acide ursolique peuvent augmenter le niveau de phosphorylation de la p38MAPK, induire le vieillissement des cellules du cancer de la prostate, inhiber la prolifération de diverses cellules du cancer de la prostate telles que la PC-3 et la 22Rv1, et favoriser leur apoptose. Par conséquent, cette étude se concentre sur le rôle de la protéine kinase p38MAPK dans l'ISR anti-PCa. En utilisant la technologie d'ancrage moléculaire pour vérifier la liaison de l'ISR à la protéine p38MAPK, les résultats ont montré que l'ISR peut se lier de manière stable à la protéine p38MAPK, avec une énergie de liaison de -6,83 kcal/mol. Les résultats de la détection des niveaux d'expression de la protéine p-p38MAPK et de la protéine p38MAPK indiquent que l'ISR peut activer la protéine p38MAPK et que le niveau de phosphorylation de la protéine p38MAPK est augmenté, ce qui suggère que l'ISR peut exercer des effets anti-PCa en activant la protéine p38MAPK et en induisant la voie de l'apoptose.
En résumé, l'ISR peut inhiber la prolifération des cellules DU-145 et favoriser leur apoptose, ce qui pourrait être lié à son activation de la p38MAPK. Cependant, cette étude n'a exploré que l'effet de l'ISR sur les cellules DU-145 in vitro. La prochaine étape consistera à mener des expériences in vivo sur des animaux afin d'étudier plus en détail le mécanisme de l'effet anti-PCa de l'ISR.