Изучение механизма действия ладана мирры в лечении рака молочной железы на основе анализа данных и сетевой фармакологии
Ладан - это смола, добываемая из коры растения семейства маслиновых Boswellia carterii Birdw. и такого же растения Boswellia bhaurdajiana Birdw. Она имеет резкий, теплый и горький вкус и находится в меридианах сердца, печени и селезенки. Она способствует циркуляции крови, снимает боль, уменьшает отеки и способствует росту мышц. Мирра - это сухая смола, получаемая из растений Euphora myrrh Engl. или Hemiphora molmol Engl. семейства Burseraceae. Она имеет мягкий характер, резкий и горький вкус, подходит для меридианов сердца, печени и селезенки. Он отлично справляется с застоем крови, снимает боль, уменьшает отеки и способствует росту мышц. Сочетание ладана и мирры впервые появилось в "порошке ладана, снимающем боль" в "Руководстве по диагностике и лечению". В клинической практике эти два средства часто используются в дополняющей форме, синергетически усиливая свою эффективность, и широко применяются традиционной китайской медициной для стимулирования кровообращения и устранения застоя крови.
В настоящее время существуют исследования сетевой фармакологии ладана и мирры для лечения артрита, гиперплазии молочной железы и раковой боли. Эти исследования лишь непосредственно отражают биологический процесс между мишенью и путем соединения, и нет глубокого исследования сетевой фармакологии и соответствующей валидации ладана и мирры для лечения рака молочной железы. На основе изучения книг по китайской медицине, таких как "Словарь противоопухолевых формул", сбора данных о клиническом диагнозе и лечении рака молочной железы, поиска правил совместимости лекарств, основных лекарств и других правил ассоциации в данной работе был сделан вывод, что пара лекарств "ладан-мирра" имеет наибольшую достоверность среди лекарств, используемых в китайской медицине для лечения рака молочной железы. Кроме того, были проведены исследования сетевой фармакологии и молекулярного докинга пары "ладан-мирра" для дальнейшего уточнения активных компонентов и мишеней ладана-мирры, а также анализа их молекулярных механизмов в лечении рака молочной железы.

В результате анализа правил использования лекарств в целевой базе данных с помощью ассоциативных правил Apriori было обнаружено, что самый высокий уровень доверия был достигнут при одновременном лечении рака молочной железы ладаном и миррой. Чем выше уровень доверия, тем больше вероятность совместимости мирры и ладана. CHAID, CRT и QUEST - три широко используемых метода прогнозирования на основе дерева решений. CHAID по умолчанию использует многопутевое разбиение, что уменьшает размер выборки в узлах и приводит к уменьшению глубины дерева. CRT использует бинарное расщепление (разбиение каждого узла на два дочерних узла). CHAID предназначен для работы с классифицированными/дискретными целями, в то время как CRT может использоваться для регрессии и классификации. По сравнению с CART, в CHAID меньше путаницы при выборе переменных и точек разбиения. Узел QUEST может предоставить метод бинарной классификации для построения деревьев решений, который предназначен для сокращения времени обработки, необходимого для анализа больших деревьев решений CRT, и для минимизации тенденции общего смещения в сторону прогнозирования переменных с несколькими категориями в методах деревьев классификации. Процесс вычисления проще и эффективнее, чем CRT, а преимущества трех методов дополняют друг друга. В алгоритме дерева решений в качестве зависимой переменной используется ладан, а алгоритмы CHAID, CRT и QUEST проверяют вероятность совместимости активных ингредиентов с ладаном, указывая на то, что ладан и мирра, как препараты, активизирующие кровь и устраняющие стазы, имеют существенное значение для участия в построении формулы модели дерева. Ладан впервые упоминается в "Mingyi Bielu". Он обладает теплым характером и мягким вкусом, с душистым и текучим ароматом. Он хорошо регулирует ци и способствует циркуляции крови. Самое раннее упоминание о мирре относится к "Кайбао бэнькао" династии Сун. Она обладает мягким характером, тонкой ци и горьким вкусом, а ее действие направлено на устранение застоя крови и регулирование кровотока. Для усиления эффективности эти два средства часто используются в синергии.
Дальнейшее изучение 53 активных ингредиентов ладана и мирры было проведено с помощью плагина CytoNCA в Cytoscape. На основе ранжирования по степени выраженности параметров и литературы по клиническим исследованиям было установлено, что такие компоненты, как 3-метоксифуранон-9-ен8-он, ладанная кислота и кверцетин, играют важную роль. Современные исследования показали, что наиболее характерным и широко изученным компонентом ладана является ладанная кислота (например, ладанник), которая относится к классу пентациклических тритерпеноидов и оказывает антипролиферативное, индуцирующее дифференцировку и апоптоз действие на опухолевые клетки. В частности, ацетил ладанная кислота обладает низкой токсичностью и является перспективным противоопухолевым препаратом и ингибитором метастазирования опухолей. Фураноны также могут в определенной степени усиливать ингибирующую активность пролиферации опухолевых клеток. Кверцетин - это полифенольное вещество, содержащееся в различных фруктах и растениях, которое обладает антиоксидантным, противовоспалительным и апоптотическим действием. Исследования показали, что кверцетин косвенно подавляет экспрессию воспалительных факторов интерлейкина-1 β (IL-1 β) и фактора некроза опухоли альфа (TNF - α) путем ингибирования сигнального пути TLR-4/NF - κ B.
Для дальнейшего изучения механизма действия ладана мирры при лечении рака молочной железы были проведены анализ GO-функций и анализ обогащения ключевых мишеней по KEGG-пути. GO содержит три функциональные информации: биологический процесс, в котором участвуют гены, клеточные компоненты, которые они содержат, и молекулярные функции, которые они выполняют. Результаты показали, что ладанник может регулировать сигнальный путь PI3K Akt, сигнальный путь эстрогена, микроРНК, участвуя в 248 биологических процессах, включая положительную/отрицательную регуляцию транскрипции промотора РНК-полимеразы II, транскрипцию/шаблон ДНК, 60 компонентов клетки, включая ядро, цитоплазму, и 94 молекулярные реакции, включая связывание белков, связывание поли (А) РНК и связывание ферментов. Рак, сигнальный путь MAPK и сигнальный путь P53 играют противоопухолевую роль. Ключевые гены имеют большое значение в лечении рака молочной железы ладаном мирры. Плагин cytoHubba в Cytoscape был использован для отбора ключевых генов с наибольшим значением степени. Согласно соответствующим ссылкам и ключевым путям в анализе обогащения KEGG, были отобраны два эффективных пути действия - микроРНК в раке и сигнальные пути MAPK. Основными генами, обогащенными этими двумя путями, являются CREBBP, GRB2, HNRNPK, YWHAE и YWHAG. Аномальная экспрессия микроРНК в раковых путях и ангиогенезе рака молочной железы, метастазировании опухолевых клеток, инвазии и лекарственной устойчивости опухоли. Эти процессы тесно связаны между собой, и миРНК могут быть использованы в качестве ранних диагностических показателей рака молочной железы, а также, надеемся, станут эффективными терапевтическими препаратами для лечения рака молочной железы. Исследования показали, что содержащиеся в мирре стероиды также могут оказывать противоопухолевое действие, регулируя экспрессию миРНК и влияя на активность некоторых ключевых белков-мишеней. MAPK - широко распространенная серин/треониновая протеинкиназа в клетках. Сигнальный путь MAPK участвует в клеточной пролиферации, апоптозе, аутофагии и регулирует экспрессию генов и белков, связанных с резистентностью. Вмешательство в сигнальный путь MAPK может повысить чувствительность опухоли к химиотерапевтическим препаратам и обратить вспять лекарственную устойчивость. Исследования показали, что β-элемен в мирре также обладает хорошей противоопухолевой эффективностью, а его антипролиферативный эффект в отношении глиобластомы достигается за счет активации сигнального пути MAPK. YWHAE тесно связан с возникновением и развитием опухолей, в основном играя роль в таких путях, как клеточный цикл опухоли, рост и апоптоз, диффузия и миграция, а также передача сигнала. CREBBP, являясь транскрипционным коактиватором, может участвовать в различных клеточных функциях и подавлять развитие опухолей. Его мутация может увеличить частоту заболеваемости раком яичников, фолликулярной лимфомой и раком молочной железы. GRB2 является широко экспрессируемым адаптерным белком в клетках, и его аномальная экспрессия или активация тесно связана с возникновением опухолей. Исследования показали, что он может служить молекулярной мишенью для противоопухолевой терапии, что делает ингибиторы GRB2 актуальной темой в разработке противоопухолевых препаратов. YWHAG - это тирозин-3-монооксигеназа/триптофан-5-монооксигеназа, активирующий белок гамма-пептид (14-3-3 γ), который участвует в локализации и транспорте белков, внутриклеточной сигнализации, регуляции клеточного цикла и апоптоза. Ген HNRNPK может распространяться в цитоплазме и/или ядре клеток, взаимодействовать с различными белками в различных субклеточных структурах, участвуя в регуляции экспрессии множества онкогенов и генов-супрессоров опухолей.
Для дополнительной проверки достоверности результатов сетевой фармакологии была использована технология молекулярного докинга, которая позволила провести молекулярный докинг основных компонентов и ключевых мишеней по отдельности. Результаты показали, что энергии связывания основных компонентов 3-метоксифуран-гуанозин-9-ен-8-она, ладанной кислоты и кверцетина с мишенями CREBBP, GRB2, HNRNPK, YWHAE и YWHAG не превышают -5,0 ккал/моль, что свидетельствует об их хорошей связывающей активности. Энергия связывания мастиковой кислоты и GRB2 составляет -9,1 ккал/моль, что указывает на их сильную связывающую активность. Это позволяет предположить, что GRB2 является важной мишенью мастиковой мирры, которая может играть роль в лечении рака молочной железы.
Таким образом, в данной работе с помощью метода сетевой фармакологии построена сеть "соединение-мишень-болезнь", проанализированы взаимосвязи между компонентами ладана и мирры, мишенями и сигнальными путями в целом. С помощью технологии молекулярного докинга проверяется механизм действия ладана и мирры против рака молочной железы. Предполагается, что ладан и мирра могут действовать синергично на CREBBP, GRB2, HNRNPK, YWHAE, YWHAG и другие мишени через 3-метоксигуанозил-9-ен-8-он, мастиковую кислоту, кверцетин и другие компоненты, а также через сигнальный путь MAPK MicroRNAs in cancer pathway участвует в пролиферации клеток, апоптоз, процесс аутофагии и регуляцию генов, связанных с лекарственной устойчивостью, что показывает механизм противораковой роли ладана и мирры через многокомпонентность, многоцелевость и многопутевость. В дальнейшем могут быть проведены экспериментальные исследования пар ладан-мирра для проверки результатов этого виртуального скринингового исследования, направленного на докинг, и дальнейшего изучения ключевого механизма действия, обеспечивающего новое направление и основу для исследования и разработки препаратов для лечения рака молочной железы.