Exploration du mécanisme anti-cancer du sein du Taro acuminata sur la base de l'UPLC-Q-TOF-MS/MS et de la pharmacologie de réseau
À l'échelle mondiale, le cancer du sein représente 10% du taux d'incidence de tous les cancers et 15% de la mortalité féminine liée aux tumeurs. Le dernier Rapport mondial sur le cancer 2020 publié par l'Organisation mondiale de la santé montre que 2,1 millions de nouveaux cas de cancer du sein et 27 000 personnes sont décédées des suites de cette maladie en 2018, ce qui constitue une grave menace pour la santé humaine. Il est donc particulièrement important de traiter efficacement le cancer du sein. Selon la théorie de la différenciation et du traitement des syndromes, la médecine traditionnelle chinoise a un effet curatif évident sur le cancer du sein en ajustant les fonctions du corps, telles que le yin, le yang, le qi, le sang, les viscères et les méridiens. La médecine traditionnelle chinoise peut améliorer le métabolisme du corps, réguler la fonction globale du corps du patient et réduire la récurrence et les métastases du cancer du sein afin d'améliorer l'efficacité clinique.
La racine et la tige d'Alocassia cuculata (Lour.) Schott, une plante de la famille des Araceae, est une médecine populaire traditionnelle qui a pour effet d'évacuer la chaleur, de désintoxiquer, de réduire les gonflements et de soulager la douleur. Des études pharmacologiques modernes ont montré que le taro peut activer des facteurs immunitaires pour inhiber l'activité de diverses cellules tumorales telles que le mélanome, améliorer la capacité immunitaire de l'organisme, induire l'apoptose des cellules cancéreuses et exercer des effets antitumoraux. Les mécanismes moléculaires associés impliquent des voies de signalisation telles que MAPK et PI3K Akt. La littérature rapporte que la fraction d'éther de pétrole d'Alocasia cucullata (EAC) peut inhiber la prolifération des cellules du cancer du sein MDA-MB-231 lors d'expériences cellulaires in vitro. Le mécanisme est lié à l'inhibition de l'expression de p-ERK/ERK dans la voie MAPK. Parallèlement, la fraction d'éther de pétrole d'Alocasia cucullata est riche en divers acides gras insaturés tels que l'acide linoléique et divers phytostérols tels que le γ - sitostérol, selon l'analyse GC-MS. Les recherches modernes montrent que les acides gras insaturés tels que l'acide linoléique et les phytostérols peuvent induire l'apoptose des cellules du cancer du sein en régulant le niveau de Bax/Bcl-2. Cela suggère que le mécanisme anti-cancer du sein de la fraction d'éther de pétrole du taro peut également être lié à la régulation du niveau de Bax/Bcl-2. Toutefois, à l'heure actuelle, les recherches sur la composition chimique de l'éther de pétrole de Taro acuminata se limitent à une analyse GC-MS, et il n'existe aucun rapport pertinent sur le mécanisme d'action anti-cancer du sein de l'éther de pétrole de Taro acuminata in vivo. Les recherches sur la base matérielle de son efficacité et sur le mécanisme d'action anti-cancer du sein in vivo sont relativement faibles. L'état de croissance et le site de métastase du modèle tumoral de transplantation de cellules 4T1 peuvent bien simuler le cancer du sein avancé humain et devenir un bon modèle pour l'évaluation des médicaments contre le cancer du sein avancé. Par conséquent, dans cet article, l'éther de pétrole de Taro acuminata a été pris comme objet de recherche, et la composition chimique de l'éther de pétrole de Taro acuminata a été déterminée par UPLC-Q-TOF-MS/MS, tandis que la stratégie de pharmacologie de réseau combinée à la technologie de docking moléculaire a été utilisée pour clarifier le niveau moléculaire du mécanisme anti-cancer du sein de l'éther de pétrole de Taro acuminata. Enfin, l'effet anticancéreux de l'éther de pétrole de Taro acuminata acuminata in vivo a été évalué à l'aide d'un modèle de souris porteuse de tumeurs du cancer du sein 4T1 et son mécanisme anticancéreux a été vérifié. Afin de fournir des références expérimentales pour la recherche et le développement approfondis du taro à queue pointue.

 

Cette étude a utilisé la technologie UPLC-Q-TOF-MS/MS pour analyser 41 composants chimiques de la fraction d'éther de pétrole du taro. En même temps, 32 ingrédients actifs contre le cancer du sein et 556 cibles liées au cancer du sein ont été analysés à partir de la fraction d'éther de pétrole de Tara acuminata par le biais d'une stratégie de pharmacologie de réseau. 40 cibles principales telles que MAPK1 et Bcl-2 ont été prédites par le réseau PPI, et ces cibles étaient principalement concentrées dans la famille des protéines MAPK et la famille des protéines PI3K. En outre, l'analyse d'enrichissement des processus biologiques GO a montré que le processus biologique anti-cancer du sein de la fraction d'éther de pétrole de Tara acuminata est principalement impliqué dans la régulation négative de l'apoptose cellulaire et d'autres processus biologiques. L'analyse de l'enrichissement de la voie de signalisation KEGG a montré que l'enrichissement de la cible anti-cancer du sein de la fraction d'éther de pétrole de Tara acuminata se trouvait principalement dans les voies de signalisation PI3K-Akt et MAPK, toutes deux liées à l'apoptose cellulaire. Le réseau PPI a prédit que MAPK1, Bcl-2 et d'autres cibles principales liées à l'apoptose ont été obtenues, et il a été vérifié par la technologie d'ancrage moléculaire que le ligand de glycoside de stérol digital, le composant d'acide gras acide linolénique et le composant de coumarine 7-hydroxycoumarine pouvaient se lier librement (énergie de liaison<0 kcal/mol) avec les cibles principales liées (p-ERK, Bcl-2, Bax) de la partie de l'éther de pétrole d'Amorphophallus senticosus pour le cancer du sein. Les résultats ci-dessus suggèrent que l'effet anti-cancer du sein de la fraction d'éther de pétrole du taro est lié à ses caractéristiques multi-composants et multi-cibles, et que son mécanisme anti-cancer du sein est lié aux voies de signalisation liées à l'apoptose telles que PI3K, Akt et MAPK.

Le taro Jianwei est couramment utilisé dans la médecine populaire pour traiter divers cancers, et les composés de ses tubercules peuvent inhiber la croissance de diverses cellules cancéreuses. Les recherches précédentes de notre groupe de recherche ont montré que l'extrait aqueux de taro peut inhiber la croissance du cancer du sein et prolonger la période de survie des souris atteintes de ce cancer en renforçant l'activité des cellules de la rate de la souris. L'expérience cellulaire a montré que le taro peut catalyser de manière significative la différenciation des monocytes immunitaires en macrophages, stimuler la fonction des mégaphagocytes et activer le système immunitaire pour obtenir un effet anti-tumoral. La fraction d'éther de pétrole du taro peut inhiber la croissance des cellules humaines du cancer du sein MDA-MB-231 et favoriser l'apoptose des cellules cancéreuses. Les résultats de cette expérience ont montré que la fraction d'éther de pétrole du taro peut inhiber le taux de croissance du cancer du sein chez les souris porteuses de tumeurs, réduire le poids des tumeurs, et le taux d'inhibition des tumeurs a montré une tendance dépendante de la concentration. La rate est un organe immunitaire important chez les animaux, qui peut refléter l'impact des médicaments sur le système immunitaire. Les souris des groupes recevant des doses moyennes et élevées d'EAC administrées par voie orale présentaient un indice de la rate plus élevé et des différences significatives par rapport aux souris du groupe modèle, ce qui indique que la fraction d'éther de pétrole du taro peut améliorer la fonction immunitaire des souris porteuses de tumeurs. Les résultats de la coloration HE des tissus tumoraux ont montré que les cellules tumorales du groupe modèle de souris se développaient de manière dense, tandis que le groupe traité au 5-fluorouracile et le groupe traité au taro présentaient un arrangement cellulaire lâche, des contours cellulaires flous et des zones nécrotiques évidentes de cellules tumorales, indiquant une rupture de la membrane des cellules tumorales. Le site d'éther de pétrole du taro pouvait induire l'apoptose des cellules tumorales.

Un grand nombre d'études ont montré que l'inflammation peut jouer un rôle de médiateur dans diverses maladies, notamment les maladies cardiovasculaires, le cancer, le diabète, l'arthrite, la maladie d'Alzheimer, etc. La présence persistante de facteurs causaux peut conduire à une inflammation qui ne peut être éliminée, et l'inflammation peut devenir chronique, entraînant des mutations et une prolifération des cellules, ce qui est plus propice à l'apparition et au développement du cancer. Le facteur de nécrose tumorale (TNF) est l'une des principales cytokines pro-inflammatoires. Le microenvironnement lié au cancer du sein est caractérisé par une inflammation chronique. Le TNF-α peut favoriser l'apparition et le développement de tumeurs en stimulant le métabolisme des œstrogènes dans les cellules tumorales et les cellules stromales environnantes et en accumulant les œstrogènes. Des études ont montré que le TNF-α exogène ne peut pas induire l'apoptose des cellules tumorales dans les cellules MDAMB-468, SK-BR3 et MDA-MB-231, alors que le TNF-α endogène a une activité protectrice anti-apoptotique dans les cellules HS578T. Les principales sources de cytokine pro-inflammatoire interleukine-1 β (IL-1 β) comprennent les cellules myéloïdes telles que les MDSC, les macrophages et les DC, qui jouent un rôle dans la promotion de la croissance tumorale ou dans l'amélioration de la détection immunitaire anti-tumorale dans le micro-environnement tumoral. Il a été démontré que l'IL-1 β favorise l'accumulation de MDSC dans les cellules myéloïdes immatures du microenvironnement tumoral, favorisant ainsi la progression de la tumeur. Dans cette étude, la détection par kit ELISA a permis de constater que, par rapport au groupe modèle, les niveaux de TNF-α et d'IL-1 β dans le sérum du groupe ayant reçu un médicament positif et des groupes traités avec différentes concentrations de taro étaient réduits, et que le groupe ayant reçu la dose élevée présentait les niveaux les plus faibles. Par conséquent, on suppose qu'après l'inoculation de tumeurs à des souris, la fraction d'éther de pétrole du taro peut inhiber le développement de tumeurs en réduisant les niveaux de cytokines pro-inflammatoires. En conclusion, la fraction d'éther de pétrole de Taro acuminata a un effet anti-cancer du sein significatif in vivo.

La MAPK est une protéine kinase à sérine qui appartient à la voie apoptotique endogène. ERK, JNK et p38 sont les trois voies de signalisation les plus importantes découvertes chez les mammifères, avec des états d'activation différents. Elles participent aux effets de signalisation de divers facteurs de croissance, cytokines et récepteurs hormonaux après leur activation, régulant ainsi la croissance et la différenciation cellulaires. Dans cette étude expérimentale, il n'y avait pas de différence significative dans les niveaux des protéines liées à la voie de signalisation des MAPK, ERK, JNK, p38, p-JNK et p-p38, et l'expression de la protéine p-ERK était réduite, ce qui suggère que la partie éther de pétrole du taro peut jouer un rôle anti-cancer du sein en inhibant l'expression de p-ERK/ERK, ce qui est cohérent avec les résultats d'études antérieures in vitro et la prédiction de la pharmacologie de réseau des voies connexes. En outre, l'EAC peut augmenter l'expression de la protéine Bax/Bcl-2 et le niveau du gène d'apoptose Bax/Bcl-2 mRNA, ce qui suggère que l'EAC joue un rôle anti-cancer du sein en favorisant l'apoptose des cellules tumorales.
En résumé, la fraction d'éther de pétrole du taro peut inhiber la croissance tumorale des souris porteuses du cancer du sein 4T1. Son effet anti-cancer du sein est lié à ses caractéristiques multi-composantes et multi-cibles. Son mécanisme peut être lié à la régulation à la baisse de l'expression de p-ERK/ERK, à l'augmentation de l'expression de Bax/Bcl-2, à l'augmentation du niveau d'ARNm de Bax/Bcl-2 et à la promotion de l'apoptose des cellules tumorales. Cette étude fournit une référence théorique pour l'application clinique du Taro acuminata dans le traitement du cancer du sein, mais les bases matérielles plus approfondies de l'efficacité, de la cible et du mécanisme doivent être explorées plus avant.