A pitypang kémiai összetételének elemzése és a hálózat farmakológiai vizsgálata a rákellenes mechanizmusáról a HPLC-Q-TOF-MS/MS technológián alapulva
A gyermekláncfű (Taraxacum mongolicum Hand. - Mazz.) az Asteraceae családba, a gyermekláncfűfélék nemzetségébe tartozó évelő lágyszárú növény. Keserű és édes ízű, enyhén hideg jellegű, a máj és a gyomor meridiánok által szabályozott. Hőtisztító és méregtelenítő, duzzanatcsökkentő és csomóoldó, valamint vizelethajtást és vízelvezetést elősegítő hatása van. A hagyományos kínai orvoslásban általában olyan állapotok kezelésére használják, mint a sebek, duzzanatok és méreganyagok, melltályog, scrofula, szemvörösség és duzzanat, torokfájás, tüdőtályog, béltályog, nedves hőtályog, sárgaság és hőgonorrea. A gyermekláncfű bőségesen tartalmaz fenolsavakat, flavonoidokat, terpéneket és egyéb anyagokat. A modern kutatások kimutatták, hogy a gyermekláncfűnek különböző farmakológiai hatásai vannak, például gyulladáscsökkentő, antibakteriális, antioxidáns és daganatellenes.

Az elmúlt években a rák régóta a vezető halálozási ok Kínában, ami súlyosan veszélyezteti az emberek egészségét. A gyermekláncfűnek gyakran tulajdonítják a duzzanatot csökkentő és a csomókat szétszóró hatást, ami a daganatok kezelésére használható. A modern kutatások kimutatták, hogy a gyermekláncfűnek bizonyos daganatellenes hatásai vannak, és hatékonyan gátolja a különböző daganatos sejtek szaporodását. Takasaki és munkatársai vizsgálatot végeztek a gyermekláncfű gyökér kivonatának egér bőrdaganat elleni hatásáról, és az eredmények azt mutatták, hogy a gyermekláncfű kivonat hatékony gátló hatással rendelkezik. Zhan és munkatársai megállapították, hogy a gyermekláncfű kivonat képes lehet csökkenteni a p53 pozitív expresszióját a gyomorrákos sejtekben. Zhu és munkatársai a pitypanggyökér kivonatának terápiás hatását vizsgálták a gyomorrákra, és megállapították, hogy a pitypanggyökér kivonat a tumorsejtek proliferációjának és migrációjának gátlásával képes kezelni a gyomorrákot. Több tudós is kimutatta, hogy a gyermekláncfű jó daganatellenes hatással rendelkezik. Összefoglalva, a pitypang jelentős daganatellenes aktivitással rendelkezik, és felhasználható daganatellenes gyógyszerek kifejlesztésére.
A hagyományos kínai orvoslásnak sokféle összetevője és több célpontja van, és a különböző célpontok között szinergikus hatások vannak. A hagyományos kínai orvoslás hatásmechanizmusának feltárása a fejlődés egyik fő akadálya. A hálózati farmakológia nagy áteresztőképességű szűrési, hálózati vizualizációs és hálózatelemzési technikákat használ a gyógyszerek, célpontok és betegségek közötti összetett hálózati kapcsolatok feltárására, valamint a gyógyszerhatás mechanizmusainak több dimenzióból történő megértésére. Ez új kutatási ötleteket nyújt a többkomponensű és többcélú mechanizmusok tanulmányozásához a hagyományos kínai orvoslás kutatásában, és az elmúlt években széles körben használták a hagyományos kínai orvoslás kutatásában. A gyermekláncfűvel kapcsolatos kutatásokról azonban nem készültek jelentések. A pitypang számos kémiai összetevőt tartalmaz, és a hagyományos analitikai módszerek nehézkes és időigényes a kémiai összetételének elemzése. A HPLC-Q-TOF-MS/MS előnye a nagy felbontás, a nagy elválasztás és a nagy érzékenység. Ez a módszer először folyadékkromatográfiával választja szét a pitypangban lévő vegyületeket, majd tömegspektrometriával elemzi az elválasztott vegyületeket, végül pedig a tömegspektrometriás információ alapján kvalitatívan elemzi a vegyületeket, így elérve a hagyományos kínai gyógyászat összetevőinek gyors elemzését.
Ezért ez a tanulmány először a HPLC-Q-TOF-MS/MS technológiát alkalmazta a pitypang kémiai összetevőinek gyors elemzésére. Ennek alapján, a hálózati farmakológiai elemzési technikák teljes körű felhasználásával, a gyógyszerek, kémiai összetevők, célpontok és betegségek közötti általános és szisztematikus kölcsönhatásokból kiindulva feltárjuk a pitypang rákellenes mechanizmusát, referenciát biztosítva a pitypang számára a rák megelőzésében és kezelésében a kutatásban.

A HPLC-Q-TOF kombinált technológia jellemzői a nagy felbontás, a nagy áteresztőképesség és a nagy érzékenység. Az irodalommal és a vonatkozó adatbázisokkal kombinálva pontosan és gyorsan elvégezheti a kémiai összetevők minőségi elemzését, és széles körben használják a hagyományos kínai gyógyászat összetevőinek elemzésében. A pitypangot gyógynövényként használják, és a különböző összetevők eloszlása a különböző részekben nagymértékben változik. Ugyanakkor a különböző extrakciós körülmények között a kapott komponensek és tartalmak között különbségek vannak. Ebben a tanulmányban a pitypang egész növényének extrakcióját vizsgáltuk olyan extrakciós oldószerek használatával, mint az 50%, 60%, 70%, 80%, 90% és 100% koncentrációjú metanolos oldatok, valamint 5% hangyasavval kevert metanolos oldatok. Megállapítottuk, hogy a 60% metanolos extrakciós körülmények között a csúcs alakja és a csúcs megjelenése általában jobb volt. Ezért ebben a kísérletben a 60% metanolt használták a teljes pitypang növény extrakciójához és elemzéséhez. A komponensek molekuláris képleteire elsődleges tömegspektrometriával következtettünk, a vegyületek szerkezetére pedig másodlagos tömegspektrometriával következtettünk a vonatkozó irodalmi és standard mintákkal kombinálva. Végül 29 kémiai komponenst azonosítottak a pitypangból, főként szerves savakat és flavonoidokat, amelyek a fő kutatási kategóriák a pitypang különböző funkcióinak kifejtésére. Ez a tanulmány a pitypang kémiai komponenseinek gyors elemzését valósította meg, referenciát biztosítva a pitypang minőségellenőrzéséhez és farmakológiai kutatásához.
A gyermekláncfű hőtisztító és méregtelenítő, duzzanatcsökkentő és csomóoldó hatású, és úgy tartják, hogy daganatok kezelésére használják. A modern kutatások azt mutatják, hogy a gyermekláncfű jó rákellenes hatással rendelkezik, amely hatékonyan gátolja a rákos sejtek, például a májrák, a tüdőrák, a méhnyakrák, a hasnyálmirigyrák és az emlőrák szaporodását, és nincs citotoxicitása a normál sejtekre. A gyermekláncfű rákellenes mechanizmusának további feltárása érdekében ez a tanulmány rákellenes hálózati farmakológiai elemzést végzett az elemzésből nyert 29 kémiai komponensre. Megállapítottuk, hogy a kvercetin, a luteolin, az apigenin, a paeoniflorin, a kávésav, az izorhamnetin, a galluszsav, a p-hidroxibenzoesav, a ferulasav és a 3,5-dihidroxibenzoesav lehetnek a pitypang rákellenes összetevői, amelyek közül a kvercetin, a luteolin és az apigenin erősebb rákellenes hatással rendelkezik. További kutatásokat lehet végezni a pitypang rákellenes fejlődésével kapcsolatban a pitypang különböző fajainak tartalmát és eloszlását kombinálva.
Számos tudós végzett kutatásokat a kapcsolódó vegyületek rákellenes mechanizmusairól. Song és munkatársai megállapították, hogy a kvercetin a PI3K, Akt és mTOR jelátviteli útvonalak inaktiválásával autofágiát indukálhat a PC-3 prosztataráksejtekben. Wu és munkatársai megállapították, hogy a kvercetin a ROS-NUPR1 útvonalon keresztül autofágiát indukálhat, ami az osteosarcoma sejtek elhalásához vezet. Li és munkatársai megállapították, hogy a kvercetin a PTHR1 gátlásával csökkentette a humán metasztatikus osteosarcoma sejtek invázióját, adhézióját, proliferációját és migrációját. Hashemzaei és munkatársai MMT-elemzést végeztek több tumorsejtvonalon, és megállapították, hogy a kvercetin képes apoptózist indukálni minden vizsgált rákos sejtvonalon. Seo és munkatársai megállapították, hogy a magnolol le tudja szabályozni a kalcium aktivált kloridion-csatornákat (ANO1), hogy rákellenes hatást fejtsen ki. Chen és munkatársai megállapították, hogy a luteolin és a kvercetin az Akt, mTOR és c-Myc jelátviteli útvonalak blokkolásával gátolhatja az RPS19 aktivált EMT jelátvitelt, ezáltal elnyomva a rákos sejtek metasztázisát. Yang és munkatársai megállapították, hogy az apigenin gátolhatja a sejtproliferációt és autofágiát indukálhat a PI3K, Akt és mTOR útvonalak elnyomása révén.
A célfehérjék kölcsönhatási hálózatának diagramja alapján 9 központi célpontot, köztük az AKT1, EGFR, SRC, ESR1, PTGS2, MMP9, KDR, MMP2 és PIK3R1 célpontokat választottunk ki a fokszámuk alapján. Az AKT1 az AKT három altípusának egyike, amely különböző biológiai hatásokban játszik szerepet, beleértve a sejtproliferációt, a túlélést és az anyagcsere szabályozását. Az AKT egyensúlyhiánya rákot, cukorbetegséget, szív- és érrendszeri és idegrendszeri betegségeket okozhat. Az EGFR egy transzmembrán glikoprotein, amely különböző mechanizmusok révén rendellenesen aktiválódik, például receptor-túlexpresszió, mutáció, ligandumfüggő receptor dimerizáció, ligandumfüggetlen aktiváció, és összefüggésbe hozható különböző emberi rákos megbetegedések előfordulásával. Az MMP egy olyan proteolitikus enzimtípus, amely az extracelluláris mátrix különböző összetevőit képes lebontani. Számos kísérlet és klinikai bizonyíték arra utal, hogy az MMP részt vesz a tumorinvázióban, az angiogenezisben és az áttétképződésben, így ideális farmakológiai célpont a rák kezelésében.
A GO dúsítási elemzés eredményei azt mutatták, hogy a pitypang jelentős hatással van olyan biológiai folyamatokra, mint az oxidáció-redukció, az apoptózis negatív szabályozása, a fehérje autofoszforiláció, valamint olyan molekuláris funkciókra, mint az ATP-kötés, a fehérje kináz aktivitás, a fehérje szerin/treonin kináz aktivitás és az enzimkötés a citoplazma membránban, a citoplazma mátrixban, az extracelluláris vezikulákban és az extracelluláris térben. A rákos sejteknek nagy mennyiségű energiára van szükségük a növekedéshez, és anyagcsere-folyamataik fokozódnak, ami erőteljes redox-reakciókhoz vezet. Ugyanakkor a rákos sejtek felhasználják az anyagcsere-folyamatok által termelt ATP-t, így az ATP-kötés fontos reakciófolyamat a rákban. Más kapcsolódó folyamatok is részt vesznek a rák kialakulásának folyamatában. A KEGG útvonalelemzés eredményei azt mutatják, hogy a kapcsolódó célpontok több rákos útvonalat is érintenek, mint például a rákos útvonal, a rákos proteoglikán, a PI3K Akt jelút, a fókuszos adhézió, a rákos mikroRNS-ek, a rákos transzkripciós egyensúlyhiány, a hólyagrák stb. A rákos sejtek által a rákos proteoglikán útvonalban szekretált proteoglikánok indukálják a rákos áttétképzést, és ennek az útvonalnak a gátlása csökkentheti a rákos áttétképzést; A PI3K Akt jelátviteli útvonal funkciója a sejtciklus és a fehérjeszintézis szabályozása. A rák patogenezisében a PI3K Akt jelátviteli útvonal többféle módon gátolja a sejtek apoptózisát, elősegíti a sejtproliferációt, a tumor metasztázisát és az angiogenezist. A fenti eredmények azt jelzik, hogy az átvizsgált kapcsolódó biológiai folyamatok és útvonalak szorosan kapcsolódnak a pitypang rákellenes mechanizmusához.
A prosztatarák patológiai típusai közé tartozik az adenokarcinóma, a ductalis adenokarcinóma, az urotheliális karcinóma, a laphámrák és az adenosquamous karcinóma, amelyek közül a prosztata adenokarcinóma több mint 95%-t tesz ki. A világon a prosztatarák előfordulási aránya a férfiak rosszindulatú daganatai között a második, halálozási aránya pedig az ötödik helyen áll. A prosztatarák tanulmányozásának módja forró téma. Több tudós kimutatta, hogy a pitypang jó gátló hatással van a prosztatarákra. A modern kutatások kimutatták, hogy a prosztatarák célzott terápiájának egyik kiforrottabb és értékesebb útvonala a foszfatidil-3-hidroxikináz (PI3K)/szerin-treonin-protein-kináz (AKT) jelátviteli útvonal. Ennek a jelátviteli útvonalnak a rendellenes aktivációja jelentősen összefügg a betegség kialakulásával és prognózisával, és fontos szabályozó szerepet játszik a szervezet sejtjeinek növekedésében, proliferációjában, apoptózisában, gyulladásos válaszában, angiogenezisében és a tumor kialakulásában. Ebben a tanulmányban megállapították, hogy a gyermekláncfűben található különböző funkcionális anyagok képesek hatni a kapcsolódó célpontokra, mint például az AKT és a PI3K. Az eredmények arra utalnak, hogy a pitypang felhasználható a prosztatarák kialakulásának és kezelésének elősegítésére. A fenti hálózati farmakológiai eredmények szimuláltak és spekulatívak, amelyeknek hiányosságai vannak. További farmakológiai kísérletekre van szükség az eredmények spekulációjához és adatokkal való ellátásához a pitypang további fejlesztéséhez.
Összefoglalva, ebben a tanulmányban a pitypang kémiai összetevőit elemezték HPLC-Q-TOF-MS segítségével, és összesen 29 kémiai összetevőt azonosítottak, köztük 16 szerves savakat, 10 flavonoidot, 2 kumarint és 1 terpént. A pitypang rákellenes mechanizmusának tanulmányozásához hálózati farmakológiai módszereket használtak, és megállapították, hogy a pitypangban lévő összetevők, mint a kvercetin, luteolin, apigenin stb. olyan biológiai folyamatokban vesznek részt, mint a redox folyamat, az apoptózis folyamatának negatív szabályozása, a fehérje autofoszforiláció, ATP-kötés, fehérje kináz aktivitás, fehérje szerin/treonin kináz aktivitás, enzimkötés stb. azáltal, hogy olyan alapvető célpontokra hatnak, mint az AKT1, EGFR, SRC, ESR1 stb, majd rákellenes hatást fejtenek ki olyan útvonalakon, mint a rák, a proteoglikánok a rákban és a PI3K Akt jelátviteli útvonal.