Изучение механизма действия формулы Канмей в лечении колоректального рака на основе сетевой фармакологии, молекулярного докинга и экспериментальной проверки
Колоректальный рак (КРР) считается третьим по распространенности раком у мужчин, вторым по распространенности раком у женщин и второй ведущей причиной смерти от рака во всем мире. Уровень заболеваемости и смертности от колоректального рака стремительно растет, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода. По оценкам специалистов, к 2030 году глобальное бремя колоректального рака увеличится на 60%, при этом число новых случаев заболевания превысит 2,2 миллиона, а число смертей от рака - 1,1 миллиона. Традиционные методы лечения включают хирургию, медикаментозное лечение, химиотерапию и т.д., но общая выживаемость не идеальна.
Традиционная китайская медицина, как важный противоопухолевый препарат, получила клиническое подтверждение. Предыдущие исследования показали, что сочетание традиционной китайской медицины с химио- или радиотерапией может значительно улучшить выживаемость пациентов в течение 1-3 лет, уменьшить побочные реакции, улучшить качество жизни и продлить время выживания. Это особенно важный метод лечения колоректального рака. В древних медицинских книгах нет точных сведений о названии рака толстой кишки, и в настоящее время его чаще всего относят к категориям "анальный геморрой", "кишечный ветер", "скопление" и другим. В "Компендиуме материя медика" записано: "Когда кишечный ветер вызывает прилив крови, поджарьте шелкопрядов, удалив у них рот и ноги, поджарьте по одному или два кусочка мяса черной сливы и измельчите их в порошок. Принимайте по сто пилюль, запивая белым супом перед едой, три раза в день". Среди них шелкопряды имеют мягкую природу, соленый и острый вкус и используются для рассеивания ветра, остановки пугливости, рассеивания мокроты и узлов в меридианах печени, легких и желудка; умэ имеет плоскую природу, кислый и вяжущий вкус, относится к меридианам печени, селезенки, легких и толстого кишечника. Он способен уплотнять легкие, вяжуще действовать на кишечник и устранять гниль. Два препарата разделяют, чтобы удалить инь и ян, и собирают кислый и резкий порошок. Поэтому формула называется "Отвар Канмэй" (CMF). Исследования показали, что экстракт CMF оказывает профилактическое и терапевтическое действие на аденоматозные полипы кишечника у мышей, вызванные AOM/DSS, и может значительно снизить частоту возникновения аденоматозных полипов у мышей AOM/DSS.
Сетевая фармакология - это новая дисциплина, изучающая взаимодействие лекарств и организма с системной и целостной точки зрения. Для изучения потенциальных активных ингредиентов и молекулярных механизмов терапевтического действия рецептов традиционной китайской медицины эта дисциплина основана на современных биоинформационных методах исследования и глубоко анализирует синергетические механизмы между компонентом-компонентом, компонентом-мишенью и целевыми сетями заболеваний, отражая характеристики многокомпонентного и многоцелевого действия в рецептах традиционной китайской медицины и подчеркивая выдающиеся преимущества системности и целостности. Ученые использовали методы сетевой фармакологии для изучения потенциального механизма действия CMF против аденомы толстой кишки (CRA), но нет исследований, посвященных механизму действия CMF против CRC с использованием методов сетевой фармакологии. В данном исследовании используются методы сетевой фармакологии для изучения сигнальных путей, через которые CMF оказывает свое действие, что дает новые идеи относительно механизма действия многокомпонентной и многоцелевой терапии CMF.

 

В данном исследовании систематически проанализирован потенциальный механизм действия CMF в лечении колоректального рака на основе сетевой фармакологии, молекулярного докинга и экспериментальной проверки. Для прогнозирования потенциальных целей и сигнальных путей была построена целевая сеть активных ингредиентов из Bombyx mori и Ume nigra. С помощью топологического анализа данных было установлено, что кверцетин и каэмпферол могут играть решающую роль в лечении колоректального рака с помощью CMF.

Исследования показали, что кверцетин обладает такими фармакологическими свойствами, как противовоспалительное, антиоксидантное, антитромбоцитарное, противоопухолевое и иммуноподавляющее. Он может способствовать апоптозу и аутофагии клеток, а также ингибировать ангиогенез и воспаление, подавляя прогрессирование колоректального рака. Индуцирует апоптоз клеток путем ингибирования таких сигнальных путей, как MAPK/Erk, PI3K/Akt и NF - κ B. Природный флавонол нафтол обладает различными фармакологическими свойствами, такими как антибактериальное, противовоспалительное, антиоксидантное и противоопухолевое, и в настоящее время используется в химиотерапии рака. Приведенные выше результаты исследований в основном соответствуют прогнозируемым, что свидетельствует о том, что основные активные ингредиенты CMF обладают определенным терапевтическим эффектом в профилактике и лечении колоректального рака.

Результаты анализа сети белковых взаимодействий PPI показывают, что потенциальными генами-мишенями для профилактики и лечения колоректального рака с помощью CMF являются TP53, AKT1, MAPK8, MAPK1, JUN и IL6. TP53 - белок-супрессор опухоли, который строго регулирует рост клеток, способствуя их апоптозу и восстановлению ДНК. Исследования показали, что мутировавший TP53 может приводить к аномальной пролиферации раковых клеток и прогрессированию опухоли у больных колоректальным раком. AKT1 (AKT) - основная мишень сигнального пути PI3K/AKT, участвующая в росте, пролиферации, апоптозе, метаболизме, лекарственной устойчивости опухоли и иммунной защите опухолевых клеток. MAPK1 и MAPK8 являются членами семейства MAP-киназ. MAP-киназы, являясь точкой интеграции различных биохимических сигналов, участвуют в различных клеточных процессах, таких как дифференцировка, пролиферация, транскрипционная регуляция и т.д. Экспериментальные результаты показали, что miR-422A ингибирует пролиферацию клеток рака толстой кишки путем нацеливания на MAPK1 и AKT1. C-jun - это белок гена JUN, и у больных колоректальным раком выявлена восприимчивость к c-jun, которая тесно связана с выживаемостью. IL-6 - ключевой цитокин острого воспалительного ответа, участвующий в патогенезе различных хронических воспалительных заболеваний, включая рак. Цитокины семейства IL-6 были определены как биомаркеры для выявления рака. Таким образом, эффективные ингредиенты-мишени CMF взаимодействуют с мишенями заболевания колоректальным раком, полностью используя уникальные преимущества традиционной китайской медицины в лечении колоректального рака с помощью нескольких компонентов и мишеней.

Функциональный анализ GO и анализ обогащения путей KEGG показал, что CMF вовлечен в такие биологические процессы, как пролиферация клеток, клеточный цикл, апоптоз, передача сигнала, окислительный стресс и регуляция активности серин/треонин киназы белка; количество генов, обогащенных раковыми путями, сигнальным путем IL-17, сигнальным путем PI3K-AKT, сигнальным путем HIF-1 и другими путями, является самым высоким, что указывает на то, что эти пути могут играть важную роль в механизме терапии CMF при колоректальном раке.
Цитокины являются важными медиаторами воспаления, способствующими росту и инвазии рака. IL-17 - основной цитокин, вырабатываемый Th17-клетками, который может индуцировать нейтрофилы и макрофаги на выработку воспалительных цитокинов и хемокинов. Он участвует в различных процессах, включая защиту хозяина, восстановление тканей, патогенез воспалительных заболеваний и прогрессирование рака, и играет ключевую роль в злокачественных опухолях человека. В кишечнике сигналы IL-17 способствуют образованию аденом, усиливая пролиферацию и выживание клеток кишечника с мутациями Apc, нарушая функцию кишечного барьера, активируя ответ IL-17 в опухолях и способствуя их росту. Кроме того, IL-17-индуцированная мобилизация цитокинов и хемокинов гранулоцитами подавляет клетки, способствуя ангиогенезу и подавляя противоопухолевый иммунитет. Классический сигнальный путь аутофагии PI3K/AKT/mTOR участвует в росте, пролиферации, выживании, апоптозе, метаболизме, а также в лекарственной устойчивости опухоли и иммунном бегстве опухолевых клеток. Активация этого сигнального пути является отличительной чертой развития рака. Мутации, активирующие сигнальный путь PI3K, часто встречаются при распространенном раке молочной железы, раке желудка, колоректальном раке и других солидных раках, причем частота мутаций может увеличиваться на 30%~60%. Активные ингредиенты CMF могут влиять на возникновение и развитие колоректального рака, регулируя множество путей, что дает новые идеи для клинического лечения.
Результаты молекулярного докинга "активный ингредиент-мишень" показали, что основные активные ингредиенты CMF, кверцетин и каэмпферол, демонстрируют хорошее сродство с ключевыми мишенями, а конформация места связывания стабильна и обладает сильной связывающей способностью, что еще раз подтверждает предсказание сетевой фармакологии в данном исследовании.
Исходя из результатов исследования, для последующего эксперимента на клетках был выбран основной активный ингредиент кверцетин для глубокого изучения его потенциального механизма. Результаты эксперимента показали, что воздействие различных концентраций кверцетина на клетки HCT116 может значительно подавлять пролиферацию клеток и способствовать апоптозу, снижать экспрессию антиапоптотического белка Bcl-2 и повышать экспрессию проапоптотического белка BAX. Различия были статистически значимыми (P<0,05).
Анализ потенциального механизма действия CMF в профилактике и лечении колоректального рака с точки зрения системной биологии соответствует особенностям традиционной китайской медицины, использующей соединения китайской медицины с множеством целей, путей и систем для регуляции организма и профилактики заболеваний в целом. Это также помогает раскрыть научный смысл соединений традиционной китайской медицины и направить разработку новых лекарств китайской медицины. Традиционная китайская медицина имеет широкие перспективы в профилактике и лечении опухолей, но существуют определенные ограничения в методах исследования сетевой фармакологии, и многомерные эксперименты все еще необходимы для дальнейшей проверки на более позднем этапе.