A Taro acuminata mellrákellenes mechanizmusának feltárása az UPLC-Q-TOF-MS / MS és a hálózati farmakológia alapján
Világviszonylatban az emlőrák az összes rákos megbetegedés előfordulási arányának 10%-ért és a női daganatos halálozás 15%-ért felelős. Az Egészségügyi Világszervezet által közzétett legfrissebb, 2020-ig szóló globális rákjelentés szerint 2018-ban 2,1 millió új mellrákos megbetegedés történt, és 27000 ember halt meg mellrákban, ami komoly veszélyt jelent az emberi egészségre. Ezért az emlőrák hatékony kezelése különösen fontos. A szindrómák megkülönböztetésének és kezelésének elmélete szerint a hagyományos kínai orvoslás nyilvánvaló gyógyító hatással bír a mellrákra a test funkcióinak, például a jin, a jang, a qi, a vér, a zsigerek és a meridiánok beállításával. A hagyományos kínai orvoslás javíthatja a test anyagcseréjét, szabályozhatja a beteg testének általános működését, és csökkentheti az emlőrák kiújulását és áttétképződését a klinikai hatékonyság javítása érdekében.
Az Araceae családba tartozó Alocassia cuculata (Lour.) Schott gyökere és szára hagyományos népi gyógymód, amely hőelvonó, méregtelenítő, duzzanatcsökkentő, fájdalomcsillapító hatású. A modern farmakológiai vizsgálatok kimutatták, hogy a taro képes aktiválni az immunfaktorokat, hogy gátolja a különböző daganatos sejtek, például a melanoma aktivitását, javítja a szervezet immunrendszerének képességét, kiváltja a rákos sejtek apoptózisát, és daganatellenes hatást fejt ki. A kapcsolódó molekuláris mechanizmusai olyan jelátviteli utakat foglalnak magukban, mint a MAPK és a PI3K Akt. Az irodalomban arról számoltak be, hogy az Alocasia cucullata petróleuméter frakciója (EAC) képes gátolni az emlőrák MDA-MB-231 sejtek proliferációját in vitro sejtkísérletekben. A mechanizmus a MAPK útvonal p-ERK/ERK expressziójának gátlásával függ össze. Ugyanakkor az Alocasia cucullata petróleuméteres frakciója GC-MS analízis révén különböző telítetlen zsírsavakban, például linolsavban és különböző fitoszterolokban, például γ - szitoszterolban gazdag. A modern kutatások azt mutatják, hogy a telítetlen zsírsavak, például a linolsav és a fitoszterolok a Bax/Bcl-2 szintjének szabályozásával képesek az emlőráksejtek apoptózisát kiváltani. Ez arra utal, hogy a Taro petróleuméter frakciójának mellrákellenes mechanizmusa szintén a Bax/Bcl-2 szint szabályozásához kapcsolódhat. Jelenleg azonban a Taro acuminata petróleuméter részének kémiai összetételére vonatkozó kutatások csak a GC-MS analízisre korlátozódnak, és nincs releváns jelentés a Taro acuminata petróleuméter részének in vivo mellrákellenes hatásmechanizmusáról. A hatékonyságának anyagi alapjaira és az emlőrák elleni in vivo hatás mechanizmusára vonatkozó kutatások viszonylag gyengék. A 4T1 sejtátültetéses tumormodell növekedési állapota és metasztázis helye jól szimulálja az emberi előrehaladott emlőrákot, és jó modellé válik az előrehaladott emlőrák gyógyszereinek értékelésére. Ezért ebben a tanulmányban a Taro acuminata petróleuméteres részét vették kutatási tárgynak, és a Taro acuminata petróleuméteres részének kémiai összetételét UPLC-Q-TOF-MS/MS segítségével határozták meg, míg a Taro acuminata petróleuméteres részének mellrákellenes mechanizmusának molekuláris szintjének tisztázására a molekuláris dokkolási technológiával kombinált hálózati farmakológiai stratégiát használták. Végül a Taro acuminata acuminata petróleuméteres részének mellrákellenes hatását in vivo értékelték a 4T1 mellrákos daganatot hordozó egérmodell segítségével, és igazolták a mellrákellenes mechanizmusát. Annak érdekében, hogy kísérleti referenciákat biztosítsunk a hegyes farkú taro mélyreható kutatásához és fejlesztéséhez.

 

Ebben a tanulmányban az UPLC-Q-TOF-MS/MS technológiát használták a taro petróleuméter frakciójának 41 kémiai összetevőjének elemzésére. Ugyanakkor 32 mellrákellenes hatóanyagot és 556 mellrákkal kapcsolatos célpontot elemeztek a Tara acuminata petróleuméterfrakciójából hálózati farmakológiai stratégiával. A PPI-hálózat 40 fő célpontot, például a MAPK1 és a Bcl-2-t jelzett előre, és ezek a célpontok főként a MAPK fehérjecsaládban és a PI3K fehérjecsaládban koncentrálódtak. Továbbá, a GO biológiai folyamatok gazdagodási elemzése azt mutatta, hogy a Tara acuminata petróleuméter frakciójának mellrákellenes biológiai folyamata elsősorban a sejt apoptózisának és más biológiai folyamatok negatív szabályozásában vesz részt. A KEGG jelútvonal dúsítási elemzése azt mutatta, hogy a Tara acuminata petróleuméter frakciójának emlőrák elleni célpont dúsítása főként a PI3K-Akt és a MAPK jelútvonalakban volt, amelyek mindkettő a sejt apoptózissal kapcsolatos. A PPI-hálózat előre jelezte, hogy a MAPK1, a Bcl-2 és más, apoptózissal kapcsolatos alapvető célpontokat kaptunk, és molekuláris dokkolási technológiával tovább igazoltuk, hogy a szterol komponens digitalis glikozid ligand, a zsírsav komponens linolénsav és a kumarin komponens 7-hidroxikumarin szabadon (kötési energia<0 kcal/mol) tudott kötődni az Amorphophallus senticosus petróleuméter részének az emlőrákhoz kapcsolódó alapvető célpontjaival (p-ERK, Bcl-2, Bax). A fenti eredmények arra utalnak, hogy a taro petróleuméter frakciójának mellrákellenes hatása a többkomponensű és több célpontot tartalmazó tulajdonságaihoz kapcsolódik, és mellrákellenes mechanizmusa az apoptózissal kapcsolatos jelátviteli utakhoz, például a PI3K Akt és a MAPK-hoz kapcsolódik.

A Jianwei taro-t a népi gyógyászatban gyakran használják különböző rákos megbetegedések kezelésére, és a gumójában lévő vegyületek képesek gátolni a különböző rákos sejtek növekedését. Kutatócsoportunk korábbi kutatásai azt találták, hogy a taro vizes kivonata képes gátolni a mellrák növekedését és meghosszabbítani a mellrákos egerek túlélési idejét azáltal, hogy fokozza az egér lépsejtjeinek aktivitását. A sejtkísérlet megállapította, hogy a taro jelentősen katalizálhatja az immunmonociták makrofágokká történő differenciálódását, serkentheti a megafagociták működését, és aktiválhatja az immunrendszert a daganatellenes hatás elérése érdekében. A taro petróleuméter frakciója képes gátolni az emberi MDA-MB-231 emlőráksejtek növekedését és elősegíteni a rákos sejtek apoptózisát. A kísérlet eredményei azt mutatták, hogy a taro petróleuméter frakciója képes gátolni az emlőrák növekedési ütemét tumort hordozó egerekben, csökkenti a tumor súlyát, és a tumor gátlási aránya koncentrációfüggő tendenciát mutatott. A lép fontos immunszerv az állatokban, amely tükrözheti a gyógyszerek immunrendszerre gyakorolt hatását. A szájon át beadott EAC közepes és nagy dózisú csoportjaiban az egerek lépindexe magasabb volt, és szignifikáns különbségek mutatkoztak a modellcsoport egerekhez képest, ami azt jelzi, hogy a taró petróleuméter frakciója javíthatja a tumort hordozó egerek immunfunkcióját. A tumorszövet HE-festési eredményei azt mutatták, hogy a modellcsoportos egerek tumorsejtjei sűrűn növekedtek, míg az 5-fluorouracil csoportban és a taróval kezelt csoportban a sejtek laza elrendeződése, elmosódott sejtkontúrok és a tumorsejtek nyilvánvaló nekrotikus területei voltak, ami a tumorsejtek membránrepedésére utal. A taro petróleuméteres helye képes volt a tumorsejtek apoptózisát kiváltani.

Számos tanulmány kimutatta, hogy a gyulladás számos betegséget közvetíthet, beleértve a szív- és érrendszeri betegségeket, a rákot, a cukorbetegséget, az ízületi gyulladást, az Alzheimer-kórt stb. A kiváltó tényezők tartós jelenléte olyan gyulladáshoz vezethet, amelyet nem lehet megszüntetni, és a gyulladás krónikussá válhat, ami sejtmutációkat és sejtburjánzást eredményez, ami inkább kedvez a rák kialakulásának és fejlődésének. A tumor nekrózis faktor (TNF) az egyik fontos proinflammatorikus citokin. Az emlőrákkal kapcsolatos mikrokörnyezetet krónikus gyulladás jellemzi. A TNF - α elősegítheti a daganatok kialakulását és fejlődését azáltal, hogy serkenti az ösztrogén metabolizmust a tumorsejtekben és a környező stromasejtekben, valamint felhalmozza az ösztrogént. Vizsgálatok azt találták, hogy az exogén TNF - α nem képes tumorsejt apoptózist indukálni MDAMB-468, SK-BR3 és MDA-MB-231 sejtekben, míg az endogén TNF - α védő, antiapoptotikus aktivitással rendelkezik HS578T sejtekben. A pro-inflammatorikus citokin interleukin-1 β (IL-1 β) fő forrásai közé tartoznak a myeloid sejtek, mint az MDSC-k, makrofágok és DC-k, amelyek szerepet játszanak a tumor növekedésének elősegítésében vagy a tumorellenes immunfelismerés fokozásában a tumor mikrokörnyezetében. Kimutatták, hogy az IL-1 β elősegíti az MDSC-k felhalmozódását a tumor mikrokörnyezetében lévő éretlen myeloid sejtekben, ezáltal elősegítve a tumor progresszióját. Ebben a vizsgálatban az ELISA-kit kimutatásával megállapították, hogy a modellcsoporthoz képest a TNF - α és az IL-1 β szintje a pozitív gyógyszercsoport és a különböző koncentrációjú taróval kezelt csoportok szérumában csökkent, és a nagy dózisú csoportban volt a legalacsonyabb. Ezért feltételezhető, hogy a taro petróleuméter-frakciója egerek tumorbeoltását követően a pro-inflammatorikus citokinszintek csökkentése révén gátolhatja a tumor kialakulását. Összefoglalva, a Taro acuminata petróleuméter frakciója jelentős mellrákellenes hatással rendelkezik in vivo.

A MAPK egy szerin-protein kináz, amely az endogén apoptotikus útvonalhoz tartozik. Az ERK, a JNK és a p38 az emlősökben felfedezett három legfontosabb jelátviteli útvonal, amelyek különböző aktivációs állapotokkal rendelkeznek. Aktiválás után részt vesznek a különböző növekedési faktorok, citokinek és hormonreceptorok jelátviteli hatásaiban, szabályozva a sejtek növekedését és differenciálódását. Ebben a kísérleti vizsgálatban nem volt szignifikáns különbség a MAPK-k jelátviteli útvonalhoz kapcsolódó fehérjék, ERK, JNK, p38, p-JNK és p-p38 fehérjék szintjében, és a p-ERK fehérje kifejeződése csökkent, ami arra utal, hogy a Taro petróleuméter része emlőrákellenes szerepet játszhat a p-ERK / ERK kifejeződésének gátlásával, ami összhangban van a korábbi in vitro vizsgálatok eredményeivel és a kapcsolódó útvonalak hálózati farmakológiai előrejelzésével. Ezenkívül az EAC növelheti a Bax/Bcl-2 fehérje expresszióját és az apoptózis gén Bax/Bcl-2 mRNS szintjét, ami arra utal, hogy az EAC emlőrákellenes szerepet játszik a tumorsejtek apoptózisának elősegítésével.
Összefoglalva, a taro petróleuméter frakciója képes gátolni a 4T1 emlőrákot hordozó egerek daganatos növekedését. Az emlőrák elleni hatása többkomponensű és több célpontot érintő tulajdonságaival függ össze. Mechanizmusa összefügghet a p-ERK/ERK expresszió lefelé irányuló szabályozásával, a Bax/Bcl-2 expresszió növekedésével, a Bax/Bcl-2 mRNS szintjének növekedésével és a tumorsejt apoptózis elősegítésével. Ez a tanulmány elméleti hivatkozási alapot nyújt a Taro acuminata klinikai alkalmazásához az emlőrák kezelésében, de a hatékonyság, a célpont és a mechanizmus mélyebb anyagi alapjait tovább kell vizsgálni.