
基于网络药理学和分子对接探讨“半枝莲-白花蛇舌草”抗肺癌的作用机制
代甜甜、韦雅芝、胡宴斌、魏瑞波、张翰轩、王欣*
(西北民族大学化工学院,甘肃兰州
730030)
[摘要] 目的:通过网络药理学和分子对接方法探讨“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的作用机制。方法:利用TCMSP数据库检索筛选半枝莲和白花蛇舌草的成分及靶点,Genecards检索肺癌的作用靶点,利用Venn软件获取交集靶点。运用Cytoscape3.8.0建立“化合物-靶点-疾病”网络图,运用String绘制PPI网络图。通过DAVID、Omicshare对靶点进行GO功能和KEGG富集分析,借助Ledock软件进行分子对接。结果:获得29个半枝莲活性成分,7个白花蛇舌草活性成分,有效药物靶点131个,23个药物疾病的交集靶点。分析PPI网络发现TNF、EGFR、VEGFA、MAPK1等可能是药物核心靶点。这些靶点主要富集在等HIF-1、Toxop、T cell receptor、Sphingolipid 、Rap1、TNF等肺癌相关通路。分子对接结果表明药物关键成分对核心靶点TNF、EGFR等发挥调控作用。结论:根据核心靶点、相关通路和分子对接结果发现“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌涉及多靶点、多通路的作用机制,其可能是通过对于细胞增殖、基因表达、血管生成等多方面的调控发挥治疗肺癌的作用,为今后进一步治疗肺癌新型药物的研发奠定基础。
[关键词] 半枝莲-白花蛇舌草;肺癌;网络药理学;作用机制;分子对接
"Scutellaria
barbata-Hedyotis diffusa" resistance to the pharmacological research of
lung cancer
Dai Tiantian, Wei Yazhi, Wang Xin, Hu Yanbin, Wei
Ruibo
(College of chemical engineering,
NORTHWEST
UNIVERSITY FOR NATIONALITIES, Lanzhou, Gansu 730000, China)
[Abstract] Objective:
To explore
the mechanism of the treatment of lung cancer by using network pharmacology and
molecular docking method.Methods:To filter these and spreading hedyotis
herb composition and targets by TCMSP database retrieval,genecards was used to
search the targets of lung cancer, and Venn software was used to obtain the
intersection targets. The "compound target disease" network diagram
was constructed by using Cytoscape 3.8.0, and PPI network diagram was drawn by
using string. Go function and KEGG enrichment of the target were analyzed by
David and omicshare, and molecular docking was carried out by ledock software. Results:
29 active components of Scutellaria barbata, 7 active components of
Hedyotis diffusa, 131 effective drug targets and 23 intersection targets of
drug diseases were obtained. Analysis of PPI network showed that TNF, EGFR,
VEGFA and mapk1 may be the core targets of drugs. These targets are mainly
enriched in HIF-1, toxop, T cell receptor, sphingolipid, Rap1, TNF and other
lung cancer related pathways. Molecular docking results show that the key
components of the drug play a regulatory role in the core targets of TNF and
EGFR. Conclusion: According to the core targets, related pathways and
molecular docking results found that "these - spreading hedyotis
herb" involving multiple targets in treating lung cancer, the mechanism of
action of many pathways, it may be through for cell proliferation, gene
expression, the regulation of angiogenesis and play to the role of the
treatment of lung cancer, for laying a foundation for further treatment of lung
cancer research and development of new drugs in the future.
[key word] Scutellaria barbata-Hedyotis diffusa;lung cancer;network pharmacology;Mechanism of action;molecular docking
肺癌在癌症中死亡率较高,同时肺癌也居于我国恶性肿瘤死亡原因的首位[1,2]。2019年1月国家癌症中心最新发布数据显示,肺癌的发病率在我国男性中位居第1位,在我国女性中位居第2位,男性世标发病率为50.04/10万,女性世标发病率为23.63/10万[3,4],肺癌极高的发病数量与死亡人数,使之成为当之无愧的“癌中之王”。
[xb21cn1] 半枝莲作为一种民间传统中药,具有广泛的药理活性,更广泛地应用于清热解毒、抗癌、抗炎,特别是抗肿瘤及其活性有一定的作用。它含有黄酮类、二萜类、内酯类和多糖类等化合物,具有提高细胞免疫功能、抗癌、抗病毒、抗氧化、抗衰老等药理作用[5]。白花蛇舌草可用于清热解毒、利尿消肿、活血止痛等。常用于治疗肺热呼吸困难、咽喉肿痛、肠痈等[6]。其内含有环烯醚萜类化合物、黄酮类化合物、蒽醌类等化合物,可以有效抑制恶性肿瘤细胞的增长并诱导其凋亡[7]。
随着经济和信息科学技术的不断发展,网络药理学得以兴起和发展,有利于中医药的现代化研究,为研究中药药效、药性、作用机制提供了一定的指导[8,9]。本研究通过网络药理学和分子对接技术探讨了“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的核心靶点及相关通路,为深入研究抗肺癌的新方法提供了理论依据。
1资料与方法
1.1数据库与软件
TCMSP 数据库(http://tcmspw. com/tcmsp .php)、Genecards数据库(https://genecards .org/indexs. shtml)、Venn在线软件、Cytoscape3.8.0软件、String 数据库(https://string-db .org/)、DAVID(https://david. ncifcrf. gov/)、omicshare(https://www. omicshare. com/)数据库。
1.2药物活性成分和靶点蛋白的筛选
通过TCMSP以“半枝莲”、“白花蛇舌草”为关键词检索,获得其化学成分,以OB≥30%和DL≥0.18为条件进行筛选,并利用该数据库获得有效成分的蛋白靶点信息[xb21cn1] 。
1.3肺癌相关靶点的筛选
在Genecards数据库中,以“lungcancer”为关键词,得到肺癌的相关靶点。[xb21cn1]
1.4药物-疾病靶点网络构建及可视化分析
通过Venn在线软件获得“半枝莲-白花蛇舌草”和肺癌相关靶点之间的作用关系,在两者靶点间取交集。通过Venn图得到药物与疾病共存在23个交集靶点。再借助cytoscape3.8.0构建“药物-活性成分-靶点”网络图,分析网络拓扑参数对“半枝莲-白花蛇舌草”关键成分进行筛选。
1.5蛋白相互作用网络(PPI)的构建
将上述共同靶点通过String数据库构建PPI网络。下载PPI数据并将其导入cytoscape3.8.0,分析网络拓扑参数,将degree值排名前四的靶点作为活性成分的核心靶点。[xb21cn1]
1.6功能富集与通路分析
将TCMSP数据库查询得到的半枝莲、白花蛇舌草的有效成分靶点信息输入DAVID数据库,将物种来源限定为人类。对其进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,以获得靶点的作用过程和靶点在通路中分布。将P<0.01作为筛选条件,获得半枝莲、白花蛇舌草的靶点在生物过程和药理作用中的通路,进而得到与肺癌相关联的通路。最终通过OmicShare平台对分析结果进行可视化以此来探讨“半枝莲-白花蛇舌草”抗肺癌的生物学过程及信号通路。[xb21cn1]
1.7分子对接
从TCMSP(https://tcmspw.com/tcmsp.php)数据库中查询并下载“1.2”中关键成分的结构,保存为mol2格式。从PDB数据库(http://www. rcsb. org/)下载核心靶点的3D结构,保存为PDB格式,结合文献及使用pymol中插件“get box from selection”获得对接参数[10]。在ledock中输入对接参数,运行Ledock对活性成分和靶点分别进行对接,自动生成dok文件,即可得分子对接的结合能。将dok文件转换成pdb文件,并用pymol软件进行可视化分析。结合能<0提示活性成分可与靶点蛋白自发的结合,结合能越低,表明活性成分与靶点结合力越强。结合相关文献,一般认为结合能≤-5.0KJ/mol的药物分子与靶点具有较好的结合活性。[xb21cn1]
2、结果与分析
2.1“半枝莲-白花蛇舌草”的有效成分及作用靶点
通过检索 共获得半枝莲、白花蛇舌草131个有效活性成分,其中半枝莲94个,白花蛇舌草37个,以 OB≥30%,, DL≥0. 18 作为标准筛选出半枝莲29个,白花蛇舌草7个,删除重复和没有明确靶点的成分后有32个活性成分,见表 1所示。
表 1“半枝莲-白花蛇舌草”的有效活性成分
分子ID
化合物英文名称
化合物名称
口服生物利用度(OB)
药物相似性(DL)
来源
MOL001040
(2R)-5,7-dihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)chroman-4-one
42.36
0.21
半枝莲
MOL012245
5,7,4'-trihydroxy-6-methoxyflavanone
36.63
0.27
半枝莲
MOL012246
5,7,4'-trihydroxy-8-methoxyflavanone
74.24
0.26
半枝莲
MOL012248
5-hydroxy-7,8-dimethoxy-2-(4-methoxyphenyl)chromone
65.82
0.33
半枝莲
MOL012250
7-hydroxy-5,8-dimethoxy-2-phenyl-chromone
43.72
0.25
半枝莲
MOL012251
Chrysin-5-methylether
37.27
0.2
半枝莲
MOL012252
9,19-cyclolanost-24-en-3-ol
38.69
0.78
半枝莲
MOL002776
Baicalin
40.12
0.75
半枝莲
MOL012254
Campesterol
37.58
0.71
半枝莲
MOL000953
CLR
二裂酵母发酵产物溶胞物
37.87
0.68
半枝莲
MOL000358
36.91
0.75
半枝莲、白花蛇舌草
MOL012266
Rivularin
黄酮
37.94
0.37
半枝莲
MOL001973
Sitosteryl acetate
40.39
0.85
半枝莲
MOL012269
Stigmasta-5,22-dien-3-ol-acetate
6p46.44
0.86
半枝莲
MOL012270
Stigmastan-3,5,22-triene
45.03
0.71
半枝莲
MOL000449
豆甾醇
43.83
0.76
半枝莲、白花蛇舌草
MOL000173
Wogonin
汉黄芩素
30.68
0.23
半枝莲
MOL001735
Dinatin
粗毛豚草素
30.97
0.27
半枝莲
MOL001755
24-Ethylcholest-4-en-3-one
24-乙基胆甾-4-烯-3-酮
36.08
0.76
半枝莲
MOL002714
Baicalein
黄芩素
33.52
0.21
半枝莲
MOL002719
6-Hydroxynaringenin
白介素-6(IL-6)
33.23
0.24
半枝莲
MOL002915
Salvigenin
49.07
0.33
半枝莲
MOL000351
Rhamnazin
甲基鼠李素
47.14
0.34
半枝莲
MOL000359
Sitosterol
谷甾醇
36.91
0.75
半枝莲
MOL005190
Eriodictyol
71.79
0.24
半枝莲
MOL005869
daucostero_qt
胡萝卜苷
36.91
0.75
半枝莲
MOL000006
Luteolin
木犀草素
36.16
0.25
半枝莲
MOL008206
Moslosooflavone
44.09
0.25
半枝莲
MOL000098
槲皮素
46.43
0.28
半枝莲、白花蛇舌草
2,3-dimethoxy-6-methyanthraquinone
2,3-二甲氧基-6-甲基蒽醌
34.86
0.26
白花蛇舌草
MOL001659
Poriferasterol
多孔甾醇
43.83
0.76
白花蛇舌草
MOL001663
(4aS,6aR,6aS,6bR,8aR,10R,12aR,14bS)-10-hydroxy-2,2,6a,6b,9,9,12a-heptamethyl-1,3,4,5,6,6a,7,8,8a,10,11,12,13,14b-tetradecahydropicene-4a-carboxylic acid
(4aS,6aR,6aS,6bR,8aR,10R,12aR,14bS)-10-羟基-2,2,6a,6b,9,9,12aR七甲基-1,3,4,5,6,6a,7,8,8a,10,11,12,13,14b-四癸基氢冰-4a-羧酸
32.03
0.76
白花蛇舌草
MOL001670
2-methoxy-3-methyl-9,10-anthraquinone
2-甲氧基-3-甲基-9,10-蒽醌
37.83
0.2, 1
白花蛇舌草
分子ID
化合物英文名称
化合物名称
口服生物利用度(OB)
药物相似性(DL)
来源
MOL001040
(2R)-5,7-dihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)chroman-4-one
42.36
0.21
半枝莲
MOL012245
5,7,4'-trihydroxy-6-methoxyflavanone
36.63
0.27
半枝莲
MOL012246
5,7,4'-trihydroxy-8-methoxyflavanone
74.24
0.26
半枝莲
MOL012248
5-hydroxy-7,8-dimethoxy-2-(4-methoxyphenyl)chromone
65.82
0.33
半枝莲
MOL012250
7-hydroxy-5,8-dimethoxy-2-phenyl-chromone
43.72
0.25
半枝莲
MOL012251
Chrysin-5-methylether
37.27
0.2
半枝莲
MOL012252
9,19-cyclolanost-24-en-3-ol
38.69
0.78
半枝莲,
MOL002776
Baicalin
40.12
0.75
半枝莲
MOL012254
Campesterol
37.58
0.71
半枝莲
MOL000953
CLR
二裂酵母发酵产物溶胞物
37.87
0.68
半枝莲
MOL000358
beta-sitosterol
36.91
0.75
半枝莲、
白花蛇舌草
MOL012266
Rivularin
黄酮
37.94
0.37
半枝莲
MOL001973
Sitosteryl acetate
40.39
0.85
半枝莲
MOL012269
Stigmasta-5,22-dien-3-ol-acetate
46.44
0.86
半枝莲
MOL012270
Stigmastan-3,5,22-triene
45.03
0.71
半枝莲
MOL000449
Stigmasterol
豆甾醇
43.83
0.76
半枝莲、
白花蛇舌草
MOL000173
Wogonin
汉黄芩素
30.68
0.23
半枝莲
MOL001735
Dinatin
粗毛豚草素
30.97
0.27
半枝莲
MOL001755
24-Ethylcholest-4-en-3-one
24-乙基胆甾-4-烯-3-酮
36.08
0.76
半枝莲
MOL002714
Baicalein
黄芩素
33.52
0.21
半枝莲
MOL002719
6-Hydroxynaringenin
白介素-6(IL-6)
33.23
0.24
半枝莲
MOL002915
Salvigenin
49.07
0.33
半枝莲
MOL000351
Rhamnazin
甲基鼠李素
47.14
0.34
半枝莲
MOL000359
Sitosterol
谷甾醇
36.91
0.75
半枝莲
MOL005190
Eriodictyol
71.79
0.24
半枝莲
MOL005869
daucostero_qt
胡萝卜苷
36.91
0.75
半枝莲
MOL000006
Luteolin
木犀草素
36.16
0.25
半枝莲
MOL008206
Moslosooflavone
44.09
0.25
半枝莲
MOL000098
Quercetin
槲皮素
46.43
0.28
半枝莲、
白花蛇舌草
MOL001646
2,3-dimethoxy-6-methyanthraquinone
2,3-二甲氧基-6-甲基蒽醌
34.86
0.26
白花蛇舌草
MOL001659
Poriferasterol
多孔甾醇
43.83
0.76
白花蛇舌草
MOL001663
(4aS,6aR,6aS,6bR,8aR,10R,12aR,14bS)-10-hydroxy-2,2,6a,6b,9,9,12a-heptamethyl-1,3,4,5,6,6a,7,8,8a,10,11,12,13,14b-tetradecahydropicene-4a-carboxylic acid
(4aS,6aR,6aS,6bR,8aR,10R,12aR,14bS)-10-羟基-2,2,6a,6b,9,9,12aR七甲基-1,3,4,5,6,6a,7,8,8a,10,11,12,13,14b-四癸基氢冰-4a-羧酸
32.03
0.76
白花蛇舌草
MOL001670
2-methoxy-3-methyl-9,10-anthraquinone
2-甲氧基-3-甲基-9,10-蒽醌
37.83
0.21
白花蛇舌草
2.2肺癌靶点的筛选
在Genecards数据库中检索得到肺癌靶点23107个,设置筛选条件relevance score≥16.8,最终得到1454个相关靶蛋点。
2.3 “化合物-靶点-疾病”的网络构建及可视化分析
通过 Venn 在线 软件在将“半枝莲-白花蛇舌草”的活性化合物对应的 131个药物和肺癌对应的1454个疾病的靶点之间取交集,共通过 Venn 图的形式得到23个共同靶点,如图 1所示。再将“半枝莲”、“白花蛇舌草”所对应的筛选出来的活性成分和其23个药物和疾病的共同靶点通过Cytoscape3.8.0软件绘制“药物-活性成分-靶点”的网络图,如图 2所示。
图 1“半枝莲-白花蛇舌草”有效成分靶点和肺癌相关靶点
图 2“药物-半枝莲和白花蛇舌草的活性成分-靶点”可视化网络图
2.4 “半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的 PPI 网络
将在Venn图获得的23个药物-疾病共同靶点上传至String 在线数据库平台得到PPI 网络,PPI网络图其设置置信度大于0.25 ,剔除游离的靶点,得到关键靶点蛋白23个,154条边代表了蛋白之间的相互作用。Degree较大的TNF、EGFR、VEGFA、MAPK1作为核心靶点,如表 2所示。
表 2核心靶点度值
靶基因
靶蛋白名称
度值
TNF
21
21
20
MAPK1
19
17
血红素加氧酶1
17
ICAM1
细胞间粘附分子-1
17
MAPK14
丝裂原活化蛋白激酶14
16
PPARG
过氧化物酶增生激活受体
15
MPO
髓过氧化物酶
15
CRP
C-反应蛋白
15
CD40LG
CD40配体
14
AR
雄激素受体
14
AHR
抗透明质酸酶反应
14
IRF1
位于第五号染色体上的基因
12
ALOX5
花生四烯酸5-脂氧合酶
11
PGR
孕酮受体
9
INSR
胰岛素受体
9
THBD
血栓调节蛋白
8
GSTM1
谷胱甘肽硫转移酶M1
8
TYR
络氨酸
8
CTSD
组织蛋白酶D
7
PCNA
增殖细胞核抗原
1
图 3“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌相关靶点的 PPI 网络
2.5“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的GO功能富集和KEGG 通路富集分析
将半枝莲-白花蛇舌草中23个潜在靶点上传到DAVID6.8在线数据库进行富集分析,以P<0.01为筛选标准,共获得GO生物学过程条目129条,其中生物过程94条,细胞组成16条,分子功能19条,KEGG信号通路共46条。各自取前20列表。如图4列出了潜在靶点的GO和KEGG富集部分结果。
A.生物过程(BF) B. 细胞组成(CC)
C. 分子功能(MF) D.KEGG通路
图 4“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的GO功能富集和KEGG 通路富集分析
其中在生物过程层面,预测靶点在参与一氧化氮生物合成过程、RNA聚合酶启动子转录、基因表达、趋化因子生物合成过程的正调控等生物学过程中具有显著意义。在细胞组分层面,细胞外间隙、细胞表面、膜筏、质膜外侧其所占比例较大。在分子功能层面,主要是细胞因子活性、类固醇激素受体活性、MAP激酶活性、蛋白质杂化活性、 酶结合、蛋白质结合、染色质结合、相同蛋白结合、转录调控区DNA结合等方面。筛选得到KEGG 相关信号通路如图(4)中D图所示,涉及HIF-1 信号通路、弓形虫病、T细胞受体信号通路、疟疾、破骨细胞分化、癌症中的蛋白多糖、Rap1信号通路、肿瘤坏死因子信号通路等通路。
2.6活性成分与蛋白分子对接结果分析
选取潜在靶点中含有核心靶点的关键成分与核心靶点进行对接,按照最优结合力排序,结果如下:
表 3“半枝莲-白花蛇舌草”关键成分与核心靶点的对接结果
活性成分
活性成分中文名称
蛋白分子
蛋白分子中文名称
结合力
Luteolin
木犀草素
Tumor necrosis factor
肿瘤坏死因子
-7.02
Luteolin
木犀草素
Epidermal growth factor receptor
表皮生长因子受体
-6.88
Quercetin
槲皮素
Mitogen-activated protein kinase 1
丝裂原活化蛋白激酶1
-6.78
Quercetin
槲皮素
Tumor necrosis factor
肿瘤坏死因子
-6.77
Luteolin
木犀草素
Mitogen-activated protein kinase 1
丝裂原活化蛋白激酶1
-6.75
Quercetin
槲皮素
Epidermal growth factor receptor
表皮生长因子受体
-6.73
Baicalein
黄芩甙元
Vascular endothelial growth factor A
血管内皮生长因子A
-6.56
Wogonin
汉黄芩素
Tumor necrosis factor
肿瘤坏死因子
-6.44
Quercetin
槲皮素
Vascular endothelial growth factor A
血管内皮生长因子A
-6.26
Luteolin
木犀草素
Vascular endothelial growth factor A
血管内皮生长因子A
-6.05
EGFR与Querctein对接
VEGFA与Baicalein对接
TNF与Luteolin对接
图 5“半枝莲-白花蛇舌草”关键成分与核心靶点的对接结果可视化分析
由对接结果可知,核心靶点和关键成分均可自发结合且有较高的结合能力。将对接结果进行可视化分析后,亦可得到上述结果,由此间接证实了本研究的预测的准确性和可靠性。
3、讨论
本研究通过网络药理学的方法,共筛选出半枝莲有效活性成分29个,白花蛇舌草7个,其中有3个共同的活性成分,对应的有效成分作用靶点131个,与1454个肺癌靶点取交集,得到23个共同作用靶点。得出有效成分包括槲皮素、木犀草素、汉黄芩素、黄芩素、β谷甾醇、豆甾醇等。该研究筛选出的候选化合物和现有的药理学研究在结果上基本符合,表明该研究结果具有一定的参考价值。
有研究表明槲皮素已被证明可以降低氧化应激,干扰肾素-血管紧张素系统,并下调活性氧下游信号通路,发挥抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗细菌和心血管保护及其他药理作用[11]。有实验表明槲皮素联合白藜芦醇抑制肿瘤细胞的机制可能与下调 VEGF蛋白及 MMP-2 蛋白有关。槲皮素与白藜芦醇联合用药以腹腔注射20d,发现联合用药组抑瘤率较单独用药组和对照组抑瘤率明显提高,而瘤组织体积和质量低于单独用药组及 对照组;免疫组化方法测得血管内皮生长因子(VEGF)蛋白表达下调;蛋白质印迹法结果发现基质金属蛋白酶-2(MMP-2)表达下降;原位末端标记法观察肿瘤细胞形态发生变化,联合用药组凋亡指数值升高明显[10]。β-谷甾醇能够抑制A549和NCI-H460细胞的生长,影响细胞周期,诱发细胞调亡,但不影响正常细胞的生长[12]。在体外实验,豆甾醇能够抑制黑色素瘤、肝癌、胆管癌等肿瘤细胞,其影响包括上调调亡基因表达,引发细胞周期阻滞、破环肿瘤血管的生成等[13]。研究表明,木犀草素具有多靶点、多途径、多环节的抗肿瘤活性。其作用机制包括抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤转移等[14]。黄芩素可提高自然杀伤(NK)细胞对癌细胞杀伤活性、抑制癌细胞生长和迁移、诱导癌细胞凋亡、抑制癌细胞糖代谢等药理作用[15]。汉黄芩素可能通过抑制EGFR (Tyr845)及其下游 EGFR/cyclin D1、EGFR/AKT和EGFR/ERK /MMP2
信号通路的磷酸化而抑制肝癌细胞系HepG2和Bel7402的增殖和侵袭[18]。黄芩素可通过调节不同类型的细胞周期蛋白(cyclins)和细胞周期依赖性激酶(cyclin dependent kinase,CDKs)水平来抑制细胞周期进展,从而抑制肿瘤细胞的增殖[16]。本研究发现槲皮素、木犀草素、汉黄芩素、黄芩素能够与较多蛋白靶点连接,并且与核心靶点有较好的对接活性,表明其潜在的抗癌活性,值得进一步开展实验探究。木犀草素、汉黄芩素、黄芩素均来源于半枝莲,揭示了“半枝莲-白花蛇舌草”药对中半枝莲抗肺癌的主导作用,白花蛇舌草作为佐药大大增强了半枝莲的治疗效果。
PPI网络图中筛选出TNF、EGFR)、VEGFA、MAPK1作为核心蛋白靶点。研究表明,天然的TNF是一种糖蛋白,存在两种形式:TNF-α、TNF-β。TNF-α由细菌脂多糖激活的单核巨噬细胞产生,能引起肿瘤组织出血和坏死[17]。TNF-β由抗原或有丝分裂原刺激的淋巴细胞产生,具有肿瘤杀伤和免疫调节作用[17]。TNFR1可以诱导凋亡和炎症信号通路。TNFR1诱导凋亡主要通过招募Fas相关死亡区域蛋白(FADD),Fas相关死亡结构域蛋白(FADD/MORT1)和TNFR相关的死亡结构域蛋白(TRADD)结合,共同构成了死亡诱导信号复合物(DISC)。此复合物导致caspase活化,从而诱导细胞凋亡[22]。TRAF2在早期炎症反应中具有很重要的作用,当细胞受到刺激时,激活由MAPKs、MAP2Ks和MAP3Ks组成的MAPK级联反应,从而导致下游的JNK以及P38信号通路被激活[23]。EGFR抗肿瘤主要作用机制为细胞周期阻滞,促凋亡,抗肿瘤浸润与转移,抗新生血管生成,化疗细胞毒增敏等[18]。EGFR属于HER/ErbB受体酪氨酸激酶(RTKs)家族,该家族包括HER1(EGFR/ErbB1)、HER2、HER3和HER4受体。这些受体具有类似的分子结构:胞外配体结合域、单螺旋跨膜结构域、细胞质TK结构域(除HER3)以及信号域(具有羧基末端)[25]MAPK1参与多种细胞过程,如增殖、分化、转录调控等。
运用分子对接方法对核心靶点与关键成分进行验证,对接结果最好的核心靶点是TNF。 T[xb21cn1] TNF与配体的结合可以影响TNF通路,抑制肿瘤细胞的增殖和凋亡,维持内环境的稳态。TNF可通过 RIPK3和 MLKL或激活 caspase-8和细胞凋亡,而引起肿瘤细胞坏死。MAPK信号通路调控细胞增殖、凋亡、分化和转录,MAPK1是MAPK下游靶标,又称为p42 MAPK、ERK2[19],主要参与细胞增殖、凋亡和侵袭[19,20]。Luteolin或querctein与EGFR受体结合,使EGFR形成二聚体,从而激活其受体及下游Ras/Raf/MEK/ERK、PKC、STATs及PI3K/Akt等信号通路[21,22]。EGFR激活的信号通路可调控肿瘤细胞增殖、分化、细胞存活、细胞周期进程和血管生成[23]。Vascular endothelial growth factor A[xb21cn1] 是一种特异性的内皮细胞有丝分裂剂,能促进血管内皮细胞的分裂和增殖,增加微血管通透性。
半枝莲-白花蛇舌草通过槲皮素、木犀草素、汉黄芩素、黄芩素等活性成分调节相关靶点的表达,干预TNF、EGFR、VEGFA、MAPK1等多条肺癌相关通路,通过调控细胞增殖、调控血管生成、肿瘤干细胞等多个方面发挥其治疗肺癌的作用。体现了“半枝莲-白花舌蛇草”多成分、多靶点、多通路治疗肺癌的特点,为进一步实验验证肺癌相关机制提供理论指导,为新药研发奠定基础。
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基于网络药理学和分子对接探讨“半枝莲-白花蛇舌草”抗肺癌的作用机制
代甜甜、韦雅芝、胡宴斌、魏瑞波、张翰轩、王欣*
(西北民族大学化工学院,甘肃兰州
730030)
[摘要] 目的:通过网络药理学和分子对接方法探讨“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的作用机制。方法:利用TCMSP数据库检索筛选半枝莲和白花蛇舌草的成分及靶点,Genecards检索肺癌的作用靶点,利用Venn软件获取交集靶点。运用Cytoscape3.8.0建立“化合物-靶点-疾病”网络图,运用String绘制PPI网络图。通过DAVID、Omicshare对靶点进行GO功能和KEGG富集分析,借助Ledock软件进行分子对接。结果:获得29个半枝莲活性成分,7个白花蛇舌草活性成分,有效药物靶点131个,23个药物疾病的交集靶点。分析PPI网络发现TNF、EGFR、VEGFA、MAPK1等可能是药物核心靶点。这些靶点主要富集在等HIF-1、Toxop、T cell receptor、Sphingolipid 、Rap1、TNF等肺癌相关通路。分子对接结果表明药物关键成分对核心靶点TNF、EGFR等发挥调控作用。结论:根据核心靶点、相关通路和分子对接结果发现“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌涉及多靶点、多通路的作用机制,其可能是通过对于细胞增殖、基因表达、血管生成等多方面的调控发挥治疗肺癌的作用,为今后进一步治疗肺癌新型药物的研发奠定基础。
[关键词] 半枝莲-白花蛇舌草;肺癌;网络药理学;作用机制;分子对接
"Scutellaria
barbata-Hedyotis diffusa" resistance to the pharmacological research of
lung cancer
Dai Tiantian, Wei Yazhi, Wang Xin, Hu Yanbin, Wei
Ruibo
(College of chemical engineering,
NORTHWEST
UNIVERSITY FOR NATIONALITIES, Lanzhou, Gansu 730000, China)
[Abstract] Objective:
To explore
the mechanism of the treatment of lung cancer by using network pharmacology and
molecular docking method.Methods:To filter these and spreading hedyotis
herb composition and targets by TCMSP database retrieval,genecards was used to
search the targets of lung cancer, and Venn software was used to obtain the
intersection targets. The "compound target disease" network diagram
was constructed by using Cytoscape 3.8.0, and PPI network diagram was drawn by
using string. Go function and KEGG enrichment of the target were analyzed by
David and omicshare, and molecular docking was carried out by ledock software. Results:
29 active components of Scutellaria barbata, 7 active components of
Hedyotis diffusa, 131 effective drug targets and 23 intersection targets of
drug diseases were obtained. Analysis of PPI network showed that TNF, EGFR,
VEGFA and mapk1 may be the core targets of drugs. These targets are mainly
enriched in HIF-1, toxop, T cell receptor, sphingolipid, Rap1, TNF and other
lung cancer related pathways. Molecular docking results show that the key
components of the drug play a regulatory role in the core targets of TNF and
EGFR. Conclusion: According to the core targets, related pathways and
molecular docking results found that "these - spreading hedyotis
herb" involving multiple targets in treating lung cancer, the mechanism of
action of many pathways, it may be through for cell proliferation, gene
expression, the regulation of angiogenesis and play to the role of the
treatment of lung cancer, for laying a foundation for further treatment of lung
cancer research and development of new drugs in the future.
[key word] Scutellaria barbata-Hedyotis diffusa;lung cancer;network pharmacology;Mechanism of action;molecular docking
肺癌在癌症中死亡率较高,同时肺癌也居于我国恶性肿瘤死亡原因的首位[1,2]。2019年1月国家癌症中心最新发布数据显示,肺癌的发病率在我国男性中位居第1位,在我国女性中位居第2位,男性世标发病率为50.04/10万,女性世标发病率为23.63/10万[3,4],肺癌极高的发病数量与死亡人数,使之成为当之无愧的“癌中之王”。
[xb21cn1] 半枝莲作为一种民间传统中药,具有广泛的药理活性,更广泛地应用于清热解毒、抗癌、抗炎,特别是抗肿瘤及其活性有一定的作用。它含有黄酮类、二萜类、内酯类和多糖类等化合物,具有提高细胞免疫功能、抗癌、抗病毒、抗氧化、抗衰老等药理作用[5]。白花蛇舌草可用于清热解毒、利尿消肿、活血止痛等。常用于治疗肺热呼吸困难、咽喉肿痛、肠痈等[6]。其内含有环烯醚萜类化合物、黄酮类化合物、蒽醌类等化合物,可以有效抑制恶性肿瘤细胞的增长并诱导其凋亡[7]。
随着经济和信息科学技术的不断发展,网络药理学得以兴起和发展,有利于中医药的现代化研究,为研究中药药效、药性、作用机制提供了一定的指导[8,9]。本研究通过网络药理学和分子对接技术探讨了“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的核心靶点及相关通路,为深入研究抗肺癌的新方法提供了理论依据。
1资料与方法
1.1数据库与软件
TCMSP 数据库(http://tcmspw. com/tcmsp .php)、Genecards数据库(https://genecards .org/indexs. shtml)、Venn在线软件、Cytoscape3.8.0软件、String 数据库(https://string-db .org/)、DAVID(https://david. ncifcrf. gov/)、omicshare(https://www. omicshare. com/)数据库。
1.2药物活性成分和靶点蛋白的筛选
通过TCMSP以“半枝莲”、“白花蛇舌草”为关键词检索,获得其化学成分,以OB≥30%和DL≥0.18为条件进行筛选,并利用该数据库获得有效成分的蛋白靶点信息[xb21cn1] 。
1.3肺癌相关靶点的筛选
在Genecards数据库中,以“lungcancer”为关键词,得到肺癌的相关靶点。[xb21cn1]
1.4药物-疾病靶点网络构建及可视化分析
通过Venn在线软件获得“半枝莲-白花蛇舌草”和肺癌相关靶点之间的作用关系,在两者靶点间取交集。通过Venn图得到药物与疾病共存在23个交集靶点。再借助cytoscape3.8.0构建“药物-活性成分-靶点”网络图,分析网络拓扑参数对“半枝莲-白花蛇舌草”关键成分进行筛选。
1.5蛋白相互作用网络(PPI)的构建
将上述共同靶点通过String数据库构建PPI网络。下载PPI数据并将其导入cytoscape3.8.0,分析网络拓扑参数,将degree值排名前四的靶点作为活性成分的核心靶点。[xb21cn1]
1.6功能富集与通路分析
将TCMSP数据库查询得到的半枝莲、白花蛇舌草的有效成分靶点信息输入DAVID数据库,将物种来源限定为人类。对其进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,以获得靶点的作用过程和靶点在通路中分布。将P<0.01作为筛选条件,获得半枝莲、白花蛇舌草的靶点在生物过程和药理作用中的通路,进而得到与肺癌相关联的通路。最终通过OmicShare平台对分析结果进行可视化以此来探讨“半枝莲-白花蛇舌草”抗肺癌的生物学过程及信号通路。[xb21cn1]
1.7分子对接
从TCMSP(https://tcmspw.com/tcmsp.php)数据库中查询并下载“1.2”中关键成分的结构,保存为mol2格式。从PDB数据库(http://www. rcsb. org/)下载核心靶点的3D结构,保存为PDB格式,结合文献及使用pymol中插件“get box from selection”获得对接参数[10]。在ledock中输入对接参数,运行Ledock对活性成分和靶点分别进行对接,自动生成dok文件,即可得分子对接的结合能。将dok文件转换成pdb文件,并用pymol软件进行可视化分析。结合能<0提示活性成分可与靶点蛋白自发的结合,结合能越低,表明活性成分与靶点结合力越强。结合相关文献,一般认为结合能≤-5.0KJ/mol的药物分子与靶点具有较好的结合活性。[xb21cn1]
2、结果与分析
2.1“半枝莲-白花蛇舌草”的有效成分及作用靶点
通过检索 共获得半枝莲、白花蛇舌草131个有效活性成分,其中半枝莲94个,白花蛇舌草37个,以 OB≥30%,, DL≥0. 18 作为标准筛选出半枝莲29个,白花蛇舌草7个,删除重复和没有明确靶点的成分后有32个活性成分,见表 1所示。
表 1“半枝莲-白花蛇舌草”的有效活性成分
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分子ID |
化合物英文名称 |
化合物名称 |
口服生物利用度(OB) |
药物相似性(DL) |
来源 |
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MOL001040 |
(2R)-5,7-dihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)chroman-4-one |
42.36 |
0.21 |
半枝莲 |
|
|
MOL012245 |
5,7,4'-trihydroxy-6-methoxyflavanone |
36.63 |
0.27 |
半枝莲 |
|
|
MOL012246 |
5,7,4'-trihydroxy-8-methoxyflavanone |
74.24 |
0.26 |
半枝莲 |
|
|
MOL012248 |
5-hydroxy-7,8-dimethoxy-2-(4-methoxyphenyl)chromone |
65.82 |
0.33 |
半枝莲 |
|
|
MOL012250 |
7-hydroxy-5,8-dimethoxy-2-phenyl-chromone |
43.72 |
0.25 |
半枝莲 |
|
|
MOL012251 |
Chrysin-5-methylether |
37.27 |
0.2 |
半枝莲 |
|
|
MOL012252 |
9,19-cyclolanost-24-en-3-ol |
38.69 |
0.78 |
半枝莲, |
|
|
MOL002776 |
Baicalin |
40.12 |
0.75 |
半枝莲 |
|
|
MOL012254 |
Campesterol |
37.58 |
0.71 |
半枝莲 |
|
|
MOL000953 |
CLR |
二裂酵母发酵产物溶胞物 |
37.87 |
0.68 |
半枝莲 |
|
MOL000358 |
beta-sitosterol |
36.91 |
0.75 |
半枝莲、 白花蛇舌草 |
|
|
MOL012266 |
Rivularin |
黄酮 |
37.94 |
0.37 |
半枝莲 |
|
MOL001973 |
Sitosteryl |
40.39 |
0.85 |
半枝莲 |
|
|
MOL012269 |
Stigmasta-5,22-dien-3-ol-acetate |
46.44 |
0.86 |
半枝莲 |
|
|
MOL012270 |
Stigmastan-3,5,22-triene |
45.03 |
0.71 |
半枝莲 |
|
|
MOL000449 |
Stigmasterol |
豆甾醇 |
43.83 |
0.76 |
半枝莲、 白花蛇舌草 |
|
MOL000173 |
Wogonin |
汉黄芩素 |
30.68 |
0.23 |
半枝莲 |
|
MOL001735 |
Dinatin |
粗毛豚草素 |
30.97 |
0.27 |
半枝莲 |
|
MOL001755 |
24-Ethylcholest-4-en-3-one |
24-乙基胆甾-4-烯-3-酮 |
36.08 |
0.76 |
半枝莲 |
|
MOL002714 |
Baicalein |
黄芩素 |
33.52 |
0.21 |
半枝莲 |
|
MOL002719 |
6-Hydroxynaringenin |
白介素-6(IL-6) |
33.23 |
0.24 |
半枝莲 |
|
MOL002915 |
Salvigenin |
49.07 |
0.33 |
半枝莲 |
|
|
MOL000351 |
Rhamnazin |
甲基鼠李素 |
47.14 |
0.34 |
半枝莲 |
|
MOL000359 |
Sitosterol |
谷甾醇 |
36.91 |
0.75 |
半枝莲 |
|
MOL005190 |
Eriodictyol |
71.79 |
0.24 |
半枝莲 |
|
|
MOL005869 |
daucostero_qt |
胡萝卜苷 |
36.91 |
0.75 |
半枝莲 |
|
MOL000006 |
Luteolin |
木犀草素 |
36.16 |
0.25 |
半枝莲 |
|
MOL008206 |
Moslosooflavone |
44.09 |
0.25 |
半枝莲 |
|
|
MOL000098 |
Quercetin |
槲皮素 |
46.43 |
0.28 |
半枝莲、 白花蛇舌草 |
|
MOL001646 |
2,3-dimethoxy-6-methyanthraquinone |
2,3-二甲氧基-6-甲基蒽醌 |
34.86 |
0.26 |
白花蛇舌草 |
|
MOL001659 |
Poriferasterol |
多孔甾醇 |
43.83 |
0.76 |
白花蛇舌草 |
|
MOL001663 |
(4aS,6aR,6aS,6bR,8aR,10R,12aR,14bS)-10-hydroxy-2,2,6a,6b,9,9,12a-heptamethyl-1,3,4,5,6,6a,7,8,8a,10,11,12,13,14b-tetradecahydropicene-4a-carboxylic |
(4aS,6aR,6aS,6bR,8aR,10R,12aR,14bS)-10-羟基-2,2,6a,6b,9,9,12aR七甲基-1,3,4,5,6,6a,7,8,8a,10,11,12,13,14b-四癸基氢冰-4a-羧酸 |
32.03 |
0.76 |
白花蛇舌草 |
|
MOL001670 |
2-methoxy-3-methyl-9,10-anthraquinone |
2-甲氧基-3-甲基-9,10-蒽醌 |
37.83 |
0.21 |
白花蛇舌草 |
2.2肺癌靶点的筛选
在Genecards数据库中检索得到肺癌靶点23107个,设置筛选条件relevance score≥16.8,最终得到1454个相关靶蛋点。
2.3 “化合物-靶点-疾病”的网络构建及可视化分析
通过 Venn 在线 软件在将“半枝莲-白花蛇舌草”的活性化合物对应的 131个药物和肺癌对应的1454个疾病的靶点之间取交集,共通过 Venn 图的形式得到23个共同靶点,如图 1所示。再将“半枝莲”、“白花蛇舌草”所对应的筛选出来的活性成分和其23个药物和疾病的共同靶点通过Cytoscape3.8.0软件绘制“药物-活性成分-靶点”的网络图,如图 2所示。
图 1“半枝莲-白花蛇舌草”有效成分靶点和肺癌相关靶点
图 2“药物-半枝莲和白花蛇舌草的活性成分-靶点”可视化网络图
2.4 “半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的 PPI 网络
将在Venn图获得的23个药物-疾病共同靶点上传至String 在线数据库平台得到PPI 网络,PPI网络图其设置置信度大于0.25 ,剔除游离的靶点,得到关键靶点蛋白23个,154条边代表了蛋白之间的相互作用。Degree较大的TNF、EGFR、VEGFA、MAPK1作为核心靶点,如表 2所示。
表 2核心靶点度值
|
靶基因 |
靶蛋白名称 |
度值 |
|
TNF |
21 |
|
|
21 |
||
|
20 |
||
|
MAPK1 |
19 |
|
|
17 |
||
|
血红素加氧酶1 |
17 |
|
|
ICAM1 |
细胞间粘附分子-1 |
17 |
|
MAPK14 |
丝裂原活化蛋白激酶14 |
16 |
|
PPARG |
过氧化物酶增生激活受体 |
15 |
|
MPO |
髓过氧化物酶 |
15 |
|
CRP |
C-反应蛋白 |
15 |
|
CD40LG |
CD40配体 |
14 |
|
AR |
雄激素受体 |
14 |
|
AHR |
抗透明质酸酶反应 |
14 |
|
IRF1 |
位于第五号染色体上的基因 |
12 |
|
ALOX5 |
花生四烯酸5-脂氧合酶 |
11 |
|
PGR |
孕酮受体 |
9 |
|
INSR |
胰岛素受体 |
9 |
|
THBD |
血栓调节蛋白 |
8 |
|
GSTM1 |
谷胱甘肽硫转移酶M1 |
8 |
|
TYR |
络氨酸 |
8 |
|
CTSD |
组织蛋白酶D |
7 |
|
PCNA |
增殖细胞核抗原 |
1 |
图 3“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌相关靶点的 PPI 网络
2.5“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的GO功能富集和KEGG 通路富集分析
将半枝莲-白花蛇舌草中23个潜在靶点上传到DAVID6.8在线数据库进行富集分析,以P<0.01为筛选标准,共获得GO生物学过程条目129条,其中生物过程94条,细胞组成16条,分子功能19条,KEGG信号通路共46条。各自取前20列表。如图4列出了潜在靶点的GO和KEGG富集部分结果。
A.生物过程(BF) B. 细胞组成(CC)
C. 分子功能(MF) D.KEGG通路
图 4“半枝莲-白花蛇舌草”治疗肺癌的GO功能富集和KEGG 通路富集分析
其中在生物过程层面,预测靶点在参与一氧化氮生物合成过程、RNA聚合酶启动子转录、基因表达、趋化因子生物合成过程的正调控等生物学过程中具有显著意义。在细胞组分层面,细胞外间隙、细胞表面、膜筏、质膜外侧其所占比例较大。在分子功能层面,主要是细胞因子活性、类固醇激素受体活性、MAP激酶活性、蛋白质杂化活性、 酶结合、蛋白质结合、染色质结合、相同蛋白结合、转录调控区DNA结合等方面。筛选得到KEGG 相关信号通路如图(4)中D图所示,涉及HIF-1 信号通路、弓形虫病、T细胞受体信号通路、疟疾、破骨细胞分化、癌症中的蛋白多糖、Rap1信号通路、肿瘤坏死因子信号通路等通路。
2.6活性成分与蛋白分子对接结果分析
选取潜在靶点中含有核心靶点的关键成分与核心靶点进行对接,按照最优结合力排序,结果如下:
表 3“半枝莲-白花蛇舌草”关键成分与核心靶点的对接结果
|
活性成分 |
活性成分中文名称 |
蛋白分子 |
蛋白分子中文名称 |
结合力 |
|
Luteolin |
木犀草素 |
Tumor |
肿瘤坏死因子 |
-7.02 |
|
Luteolin |
木犀草素 |
Epidermal |
表皮生长因子受体 |
-6.88 |
|
Quercetin |
槲皮素 |
Mitogen-activated |
丝裂原活化蛋白激酶1 |
-6.78 |
|
Quercetin |
槲皮素 |
Tumor |
肿瘤坏死因子 |
-6.77 |
|
Luteolin |
木犀草素 |
Mitogen-activated |
丝裂原活化蛋白激酶1 |
-6.75 |
|
Quercetin |
槲皮素 |
Epidermal |
表皮生长因子受体 |
-6.73 |
|
Baicalein |
黄芩甙元 |
Vascular |
血管内皮生长因子A |
-6.56 |
|
Wogonin |
汉黄芩素 |
Tumor |
肿瘤坏死因子 |
-6.44 |
|
Quercetin |
槲皮素 |
Vascular |
血管内皮生长因子A |
-6.26 |
|
Luteolin |
木犀草素 |
Vascular |
血管内皮生长因子A |
-6.05 |
EGFR与Querctein对接
VEGFA与Baicalein对接
TNF与Luteolin对接
图 5“半枝莲-白花蛇舌草”关键成分与核心靶点的对接结果可视化分析
由对接结果可知,核心靶点和关键成分均可自发结合且有较高的结合能力。将对接结果进行可视化分析后,亦可得到上述结果,由此间接证实了本研究的预测的准确性和可靠性。
3、讨论
本研究通过网络药理学的方法,共筛选出半枝莲有效活性成分29个,白花蛇舌草7个,其中有3个共同的活性成分,对应的有效成分作用靶点131个,与1454个肺癌靶点取交集,得到23个共同作用靶点。得出有效成分包括槲皮素、木犀草素、汉黄芩素、黄芩素、β谷甾醇、豆甾醇等。该研究筛选出的候选化合物和现有的药理学研究在结果上基本符合,表明该研究结果具有一定的参考价值。
有研究表明槲皮素已被证明可以降低氧化应激,干扰肾素-血管紧张素系统,并下调活性氧下游信号通路,发挥抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗细菌和心血管保护及其他药理作用[11]。有实验表明槲皮素联合白藜芦醇抑制肿瘤细胞的机制可能与下调 VEGF蛋白及 MMP-2 蛋白有关。槲皮素与白藜芦醇联合用药以腹腔注射20d,发现联合用药组抑瘤率较单独用药组和对照组抑瘤率明显提高,而瘤组织体积和质量低于单独用药组及 对照组;免疫组化方法测得血管内皮生长因子(VEGF)蛋白表达下调;蛋白质印迹法结果发现基质金属蛋白酶-2(MMP-2)表达下降;原位末端标记法观察肿瘤细胞形态发生变化,联合用药组凋亡指数值升高明显[10]。β-谷甾醇能够抑制A549和NCI-H460细胞的生长,影响细胞周期,诱发细胞调亡,但不影响正常细胞的生长[12]。在体外实验,豆甾醇能够抑制黑色素瘤、肝癌、胆管癌等肿瘤细胞,其影响包括上调调亡基因表达,引发细胞周期阻滞、破环肿瘤血管的生成等[13]。研究表明,木犀草素具有多靶点、多途径、多环节的抗肿瘤活性。其作用机制包括抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤转移等[14]。黄芩素可提高自然杀伤(NK)细胞对癌细胞杀伤活性、抑制癌细胞生长和迁移、诱导癌细胞凋亡、抑制癌细胞糖代谢等药理作用[15]。汉黄芩素可能通过抑制EGFR (Tyr845)及其下游 EGFR/cyclin D1、EGFR/AKT和EGFR/ERK /MMP2
信号通路的磷酸化而抑制肝癌细胞系HepG2和Bel7402的增殖和侵袭[18]。黄芩素可通过调节不同类型的细胞周期蛋白(cyclins)和细胞周期依赖性激酶(cyclin dependent kinase,CDKs)水平来抑制细胞周期进展,从而抑制肿瘤细胞的增殖[16]。本研究发现槲皮素、木犀草素、汉黄芩素、黄芩素能够与较多蛋白靶点连接,并且与核心靶点有较好的对接活性,表明其潜在的抗癌活性,值得进一步开展实验探究。木犀草素、汉黄芩素、黄芩素均来源于半枝莲,揭示了“半枝莲-白花蛇舌草”药对中半枝莲抗肺癌的主导作用,白花蛇舌草作为佐药大大增强了半枝莲的治疗效果。
PPI网络图中筛选出TNF、EGFR)、VEGFA、MAPK1作为核心蛋白靶点。研究表明,天然的TNF是一种糖蛋白,存在两种形式:TNF-α、TNF-β。TNF-α由细菌脂多糖激活的单核巨噬细胞产生,能引起肿瘤组织出血和坏死[17]。TNF-β由抗原或有丝分裂原刺激的淋巴细胞产生,具有肿瘤杀伤和免疫调节作用[17]。TNFR1可以诱导凋亡和炎症信号通路。TNFR1诱导凋亡主要通过招募Fas相关死亡区域蛋白(FADD),Fas相关死亡结构域蛋白(FADD/MORT1)和TNFR相关的死亡结构域蛋白(TRADD)结合,共同构成了死亡诱导信号复合物(DISC)。此复合物导致caspase活化,从而诱导细胞凋亡[22]。TRAF2在早期炎症反应中具有很重要的作用,当细胞受到刺激时,激活由MAPKs、MAP2Ks和MAP3Ks组成的MAPK级联反应,从而导致下游的JNK以及P38信号通路被激活[23]。EGFR抗肿瘤主要作用机制为细胞周期阻滞,促凋亡,抗肿瘤浸润与转移,抗新生血管生成,化疗细胞毒增敏等[18]。EGFR属于HER/ErbB受体酪氨酸激酶(RTKs)家族,该家族包括HER1(EGFR/ErbB1)、HER2、HER3和HER4受体。这些受体具有类似的分子结构:胞外配体结合域、单螺旋跨膜结构域、细胞质TK结构域(除HER3)以及信号域(具有羧基末端)[25]MAPK1参与多种细胞过程,如增殖、分化、转录调控等。
运用分子对接方法对核心靶点与关键成分进行验证,对接结果最好的核心靶点是TNF。 T[xb21cn1] TNF与配体的结合可以影响TNF通路,抑制肿瘤细胞的增殖和凋亡,维持内环境的稳态。TNF可通过 RIPK3和 MLKL或激活 caspase-8和细胞凋亡,而引起肿瘤细胞坏死。MAPK信号通路调控细胞增殖、凋亡、分化和转录,MAPK1是MAPK下游靶标,又称为p42 MAPK、ERK2[19],主要参与细胞增殖、凋亡和侵袭[19,20]。Luteolin或querctein与EGFR受体结合,使EGFR形成二聚体,从而激活其受体及下游Ras/Raf/MEK/ERK、PKC、STATs及PI3K/Akt等信号通路[21,22]。EGFR激活的信号通路可调控肿瘤细胞增殖、分化、细胞存活、细胞周期进程和血管生成[23]。Vascular endothelial growth factor A[xb21cn1] 是一种特异性的内皮细胞有丝分裂剂,能促进血管内皮细胞的分裂和增殖,增加微血管通透性。
半枝莲-白花蛇舌草通过槲皮素、木犀草素、汉黄芩素、黄芩素等活性成分调节相关靶点的表达,干预TNF、EGFR、VEGFA、MAPK1等多条肺癌相关通路,通过调控细胞增殖、调控血管生成、肿瘤干细胞等多个方面发挥其治疗肺癌的作用。体现了“半枝莲-白花舌蛇草”多成分、多靶点、多通路治疗肺癌的特点,为进一步实验验证肺癌相关机制提供理论指导,为新药研发奠定基础。
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