Анализ химического состава одуванчика и сетевое фармакологическое исследование его противоракового механизма на основе технологии ВЭЖХ-Q-TOF-MS/MS
Одуванчик (Taraxacum mongolicum Hand. - Mazz.) - многолетнее травянистое растение семейства Астровые (Asteraceae), относящееся к роду Одуванчик. Имеет горько-сладкий вкус, слегка холодный характер, регулируется меридианами печени и желудка. Он обладает эффектами очищения от жара и детоксикации, уменьшения отеков и рассеивания узлов, а также способствует диурезу и дренажу. В традиционной китайской медицине он широко используется для лечения таких заболеваний, как язвы, отеки и токсины, абсцесс молочной железы, золотуха, покраснение и отек глаз, боль в горле, абсцесс легкого, абсцесс кишечника, желтуха от влажного жара и гонорея от жара. Одуванчик содержит большое количество фенольных кислот, флавоноидов, терпенов и других веществ. Современные исследования показали, что одуванчик обладает различными фармакологическими эффектами, такими как противовоспалительный, антибактериальный, антиоксидантный и противоопухолевый.

В последние годы рак уже давно является основной причиной смерти в Китае, серьезно угрожая здоровью людей. Часто считается, что одуванчик обладает эффектом уменьшения отеков и рассеивания узлов, что может использоваться для лечения опухолей. Современные исследования показали, что одуванчик обладает определенным противоопухолевым действием и может эффективно подавлять пролиферацию различных опухолевых клеток. Такасаки и др. провели исследование противоопухолевого действия экстракта корня одуванчика на кожу мышей, и результаты показали, что экстракт одуванчика обладает эффективным ингибирующим действием. Zhan et al. обнаружили, что экстракт одуванчика может обладать способностью снижать положительную экспрессию p53 в клетках рака желудка. Zhu et al. исследовали терапевтический эффект экстракта корня одуванчика на рак желудка и обнаружили, что экстракт корня одуванчика может лечить рак желудка путем ингибирования пролиферации и миграции опухолевых клеток. Некоторые ученые также показали, что одуванчик обладает хорошим противоопухолевым действием. Таким образом, одуванчик обладает значительной противоопухолевой активностью и может быть использован для разработки противоопухолевых препаратов.
Традиционная китайская медицина состоит из различных компонентов и имеет множество целей, а также синергетические эффекты между различными целями. Выяснение механизма действия традиционной китайской медицины стало серьезным препятствием для ее развития. Сетевая фармакология использует методы высокопроизводительного скрининга, сетевой визуализации и сетевого анализа для выявления сложных сетевых связей между лекарствами, мишенями и заболеваниями, а также для понимания механизмов действия лекарств с точки зрения множества измерений. Это дает новые исследовательские идеи для изучения многокомпонентных и многоцелевых механизмов в исследованиях традиционной китайской медицины и широко используется в исследованиях традиционной китайской медицины в последние годы. Однако до сих пор не было сообщений об исследованиях, связанных с одуванчиком. Одуванчик содержит множество химических компонентов, и традиционные методы анализа его химического состава громоздки и требуют много времени. ВЭЖХ-Q-TOF-MS/MS обладает такими преимуществами, как высокое разрешение, высокое разделение и высокая чувствительность. Этот метод позволяет сначала разделить соединения в одуванчике с помощью жидкостной хроматографии, затем проанализировать разделенные соединения с помощью масс-спектрометрии, и, наконец, провести качественный анализ соединений на основе масс-спектрометрической информации, что позволяет быстро проанализировать компоненты традиционной китайской медицины.
Поэтому в данном исследовании мы впервые использовали технологию ВЭЖХ-Q-TOF-MS/MS для быстрого анализа химических компонентов одуванчика. На этой основе, полностью используя методы анализа сетевой фармакологии, начиная с общих и систематических взаимодействий между лекарствами, химическими компонентами, мишенями и заболеваниями, мы исследуем механизм противоракового действия одуванчика, обеспечивая ссылку на одуванчик в исследованиях по профилактике и лечению рака.

Комбинированная технология ВЭЖХ-Q-TOF обладает такими характеристиками, как высокое разрешение, высокая пропускная способность и высокая чувствительность. В сочетании с литературными данными и соответствующими базами данных она позволяет точно и быстро проводить качественный анализ химических компонентов и широко используется для анализа компонентов традиционной китайской медицины. Одуванчик используется как лекарственное растение, и распределение различных компонентов в разных частях сильно варьируется. В то же время существуют различия в полученных компонентах и их содержании при различных условиях экстракции. В данном исследовании экстракция цельного растения одуванчика была изучена с использованием таких экстракционных растворителей, как метанольные растворы с концентрацией 50%, 60%, 70%, 80%, 90% и 100%, а также метанольные растворы с 5% муравьиной кислоты. Было обнаружено, что при экстракции метанолом с 60% форма и внешний вид пиков в целом лучше. Поэтому в данном эксперименте метанол 60% был использован для экстракции и анализа всего растения одуванчика. Молекулярные формулы компонентов были определены с помощью первичной масс-спектрометрии, а структуры соединений - с помощью вторичной масс-спектрометрии в сочетании с соответствующими литературными данными и стандартными образцами. В итоге из одуванчика было выделено 29 химических компонентов, в основном органические кислоты и флавоноиды, которые являются основными исследовательскими категориями для выполнения одуванчиком различных функций. Данное исследование позволило провести быстрый анализ химических компонентов одуванчика, что послужило основой для контроля качества и фармакологических исследований одуванчика.
Одуванчик обладает эффектами очищения от жара и детоксикации, уменьшения отеков и рассеивания узлов, и, как считается, используется для лечения опухолей. Современные исследования показывают, что одуванчик обладает хорошим противораковым эффектом, который может эффективно подавлять пролиферацию раковых клеток, таких как рак печени, рак легких, рак шейки матки, рак поджелудочной железы и рак молочной железы, и не обладает цитотоксичностью по отношению к нормальным клеткам. Для дальнейшего изучения механизма противоракового действия одуванчика в данном исследовании был проведен анализ противораковой сетевой фармакологии 29 химических компонентов, полученных в результате анализа. Было установлено, что противораковыми компонентами одуванчика могут быть кверцетин, лютеолин, апигенин, паэонифлорин, кофейная кислота, изорамнетин, галловая кислота, п-гидроксибензойная кислота, феруловая кислота и 3,5-дигидроксибензойная кислота, среди которых кверцетин, лютеолин и апигенин обладают более сильным противораковым действием. Дальнейшие исследования противоракового действия одуванчика можно проводить, комбинируя содержание и распределение различных видов в одуванчике.
Несколько ученых провели исследования противораковых механизмов родственных соединений. Song et al. обнаружили, что кверцетин может индуцировать аутофагию путем инактивации сигнальных путей PI3K, Akt и mTOR в клетках рака простаты PC-3. Wu et al. обнаружили, что кверцетин может индуцировать аутофагию через ROS-NUPR1-путь, что приводит к гибели клеток остеосаркомы. Li et al. обнаружили, что кверцетин снижает инвазию, адгезию, пролиферацию и миграцию метастатических клеток остеосаркомы человека за счет ингибирования PTHR1. Hashemzaei et al. провели анализ ММТ на нескольких линиях опухолевых клеток и обнаружили, что кверцетин может индуцировать апоптоз во всех исследованных линиях раковых клеток. Seo et al. обнаружили, что магнолол может снижать уровень хлорид-ионных каналов, активируемых кальцием (ANO1), и оказывать противораковое действие. Чен и др. обнаружили, что лютеолин и кверцетин могут ингибировать активированный RPS19 EMT-сигнализацию путем блокирования Akt, mTOR и c-Myc сигнальных путей, тем самым подавляя метастазирование раковых клеток. Янг и др. обнаружили, что апигенин может подавлять пролиферацию клеток и индуцировать аутофагию, подавляя пути PI3K, Akt и mTOR.
На основе диаграммы сети взаимодействия белков-мишеней были отобраны 9 основных мишеней, включая AKT1, EGFR, SRC, ESR1, PTGS2, MMP9, KDR, MMP2 и PIK3R1, в соответствии с их значениями степени. AKT1 - один из трех подтипов AKT, который играет роль в различных биологических эффектах, включая пролиферацию клеток, выживание и регуляцию метаболизма. Дисбаланс AKT может вызывать рак, диабет, заболевания сердечно-сосудистой и нервной систем. EGFR - трансмембранный гликопротеин, который аномально активируется через различные механизмы, такие как сверхэкспрессия рецептора, мутация, димеризация рецептора, зависящая от лиганда, независимая от лиганда активация, и связан с возникновением различных видов рака человека. MMP - это тип протеолитического фермента, способного разрушать различные компоненты внеклеточного матрикса. Многочисленные эксперименты и клинические данные свидетельствуют о том, что MMP участвует в опухолевой инвазии, ангиогенезе и метастазировании, что делает ее идеальной фармакологической мишенью для лечения рака.
Результаты анализа обогащения GO показали, что одуванчик оказывает значительное влияние на такие биологические процессы, как окисление-восстановление, негативная регуляция апоптоза, аутофосфорилирование белков, а также на такие молекулярные функции, как связывание АТФ, активность протеинкиназы, активность протеинсерин/треонин-киназы и связывание ферментов в цитоплазматической мембране, цитоплазматическом матриксе, внеклеточных везикулах и внеклеточном пространстве. Раковым клеткам требуется большое количество энергии для роста, и их метаболические процессы усиливаются, что приводит к активным окислительно-восстановительным реакциям. В то же время раковые клетки используют АТФ, образующийся в результате метаболических процессов, что делает связывание АТФ важным реакционным процессом в раке. В процесс развития рака вовлечены и другие родственные процессы. Результаты анализа KEGG-путей показывают, что связанные с ними мишени вовлекают множество раковых путей, таких как раковый путь, раковый протеогликан, сигнальный путь PI3K Akt, фокальная адгезия, раковые микроРНК, раковый транскрипционный дисбаланс, рак мочевого пузыря и т.д. Протеогликаны, выделяемые раковыми клетками в рамках ракового протеогликанового пути, вызывают метастазирование рака, и ингибирование этого пути может уменьшить метастазирование рака; сигнальный путь PI3K Akt выполняет функцию регуляции клеточного цикла и синтеза белка. В патогенезе рака сигнальный путь PI3K Akt подавляет апоптоз клеток, способствует пролиферации клеток, метастазированию опухоли и ангиогенезу. Приведенные выше результаты свидетельствуют о том, что рассмотренные биологические процессы и пути тесно связаны с противораковым механизмом одуванчика.
Патологические типы рака простаты включают аденокарциному, протоковую аденокарциному, уротелиальную карциному, плоскоклеточную карциному и аденосквамозную карциному, из которых на долю аденокарциномы простаты приходится более 95%. В мире по уровню заболеваемости рак простаты занимает второе место, а по уровню смертности - пятое среди мужских злокачественных опухолей. Как изучать рак простаты - актуальная тема. Многие ученые доказали, что одуванчик оказывает хорошее ингибирующее действие на рак простаты. Современные исследования показали, что одним из наиболее зрелых и ценных путей для целевой терапии рака простаты является сигнальный путь фосфатидил-3-гидроксикиназа (PI3K)/серин-треониновая протеинкиназа (AKT). Аномальная активация этого сигнального пути значительно коррелирует с развитием и прогнозом заболевания, а также играет важную регуляторную роль в росте, пролиферации, апоптозе, воспалительной реакции, ангиогенезе и развитии опухоли в клетках организма. В ходе исследования было установлено, что различные функциональные вещества одуванчика могут воздействовать на такие связанные с ним мишени, как AKT и PI3K. Полученные результаты свидетельствуют о том, что одуванчик может быть использован для развития и лечения рака простаты. Приведенные выше результаты сетевой фармакологии являются имитационными и умозрительными, что имеет свои недостатки. Необходимы дальнейшие фармакологические эксперименты, которые позволят проанализировать полученные результаты и получить данные для дальнейшего развития одуванчика.
В результате анализа химических компонентов одуванчика с помощью ВЭЖХ-Q-TOF-MS было выявлено 29 химических компонентов, в том числе 16 органических кислот, 10 флавоноидов, 2 кумарина и 1 терпен. Используя методы сетевой фармакологии для изучения механизма противоракового действия одуванчика, было установлено, что такие компоненты, как кверцетин, лютеолин, апигенин и др. в одуванчике участвуют в таких биологических процессах, как окислительно-восстановительные процессы, негативная регуляция процесса апоптоза, автофосфорилирование белков, связывание АТФ, активность протеинкиназы, активность протеин-серин/треонин-киназы, связывание ферментов и т.д., воздействуя на основные мишени, такие как AKT1, EGFR, SRC, ESR1 и т.д., и затем оказывают противораковое действие в таких путях, как рак, протеогликаны при раке и сигнальный путь PI3K Akt.