基于數據庫的大黃素協同化療藥物抗腫瘤機制探討

秦春明 劉十華 李典典

[摘要]目的通過藥物靶點數據庫對大黃素分子機制進行模擬探討，為研究大黃素協同抗腫瘤化療藥物提供新的研究策略。方法借助在線數據庫資源收集大黃素已知靶點，通過文獻及靶點功能數據庫篩選具有協同腫瘤化療藥物的潛在靶點，根據靶點構建蛋白-蛋白相互作用（PPI）網絡，對潛在靶點KEGG通路分析，明確其發揮協同作用分子機制。結果大黃素發揮協同作用的靶點76個，通過PPI網絡分析篩選出中心基因12個，KEGG通路主要集中在腫瘤過程，神經信號通路、急性髓性白血病等。結論通過數據庫再分析的方法研究大黃素協同腫瘤化療藥物的潛在靶點和機制，為分子藥理機制研究提供新的方向。

[關鍵詞]大黃素;協同作用;抗腫瘤藥物;分子機制

[中圖分類號]R285??? [文獻標識碼]A??? [文章編號]2095-0616（2022）05-0072-03

Database-based investigation on the anti-tumor mechanism of chemotherapeutic drugs synergized by emodin

QIN Chunming1??? LIU Shihua2??? LI Diandian1

1. Department of Pharmacy，Nanxishan Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region，Guangxi，Guilin 541002，China;2. The Third Disease District of the Department of Medical Oncology，Nanxishan Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region，Guangxi，Guilin 541002，China

[Abstract]Objective To explore the molecular mechanism of emodin based on the drug target database，so as to provide a new research strategy for the study of the synergistic effect of emodin on anti-tumor chemotherapeutic drugs. Methods Known targets of emodin were collected from online database resources，and potential targets that could synergize with anti-tumor chemotherapeutic drugs were screened by retrieving related literature and target function database. A targets-based protein-protein interaction （PPI）network was constructed to analyze the KEGG pathway of potential targets，and to further clarify the mechanism of the molecule that exerts synergistic effects. Results There were 76 targets of emodin exerting synergistic effects，and 12 central genes were screened by PPI network analysis，and the KEGG pathway was mainly concentrated in tumor process，neural signaling pathway，acute myeloid leukemia，etc. Conclusion The database reanalysis-based study on the potential targets and mechanisms of emodin synergized with anti-tumor chemotherapeutic drugs and provides a new direction for the study of molecular pharmacological mechanisms.

[Key words]Emodin;Synergetic effect;Anti-tumor drugs;Molecular mechanism

大黃素是大黃、何首烏、虎杖等常見中藥材中的一個重要的蒽醌類化合物，在抗腫瘤、抗炎和抗微生物等方面具有較好的活性和作用[1-2]，目前抗腫瘤藥物包括傳統化療藥物及新型的分子靶向藥物等，均具有不同的毒性，提高抗腫瘤藥物療效，減輕抗腫瘤藥物毒性成為目前需解決的問題，而本研究借助在線數據庫資源，分析大黃素已知靶點的生物學信息，篩選協同抗腫瘤化療藥物靶點，借助蛋白-蛋白相互作用（protein-protein interaction，PPI）網絡，建立“藥物-靶點-通路”信息，同時通過靶點通路分析，探索大黃素協同抗腫瘤藥物的潛在分子機制，為今后應用打下基礎。

1??? 資料與方法

1.1??? 靶點分析

用Swiss Target Prediction（http：//swisstargetpredic- tion.ch/）數據庫工具，收集大黃素的已知活性靶蛋白[3]。通過文獻檢索及利用Genecards（https：//www.genecards.org）查找靶點相關信息，篩選具有協同抗腫瘤藥物作用的相關靶點。

1.2??? 蛋白-蛋白相互作用（PPI）網絡分析

通過String 數據庫（https：//string-db.org/）搜尋蛋白質相互作用，該數據庫是一個檢索相互作用基因的搜索工具，通過搜尋蛋白質之間相互作用來用于預測蛋白質之間的相互作用（PPI）信息的最重要的生物數據庫[4]。將從Swiss Target Prediction數據庫所得基因的標準名稱信息導入到String網站，設置置信度評分≥0.7，通過Cytoscape 3.6.1軟件構建可視化的PPI網絡，中心基因確定標準為閾值degree≥10。

1.3??? KEGG通路分析

DAVID 數據庫（https：//david.ncifcrf.gov/）是一個生物學信息注釋數據庫，它提供了綜合及全面的生物功能注釋信息，是找出最具顯著富集的生物學注釋的重要工具，KEGG通路分析（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）則是通過David 數據庫對潛在靶點進行統計分析，閾值以尸<0.05為標準，篩選最具顯著性差異的生物過程及生物通路[5]。

2??? 結果

2.1??? 協同抗腫瘤藥物的靶點篩選

通過Swiss Target Prediction檢索，對已知靶點通過文獻及利用Genecards數據庫協同篩選，兩者共篩選出可能具有協同抗腫瘤藥物作用的靶點76個。

2.2??? 中心基因確定

PPI網絡確定的基因靶點是由String數據庫中生成了70個節點和168條邊組成，P=10-16，具有顯著富集。將String數據庫中所得的分析結果導入Cytoscape 3.6.1軟件，從而可進行可視化，見圖1，通過閾值degree≥10為確定中心基因的標準，確定中心基因共15個，分別有EGFR、ESR1、SIRT1、MMP9、APP、PPARG、AKR1B1、KDR、PRKCD、IDH1、MMP2、CDK2、ABCG2、LCK、IGFBP3。

2.3??? 基因通路分析

將靶點導入KEGG數據庫中進行通路注釋，P<0.01的KEGG通路共有20條，根據P值從小到大排列出前5名的KEGG通路主要涉及腫瘤的過程、神經信號通路、急性髓性白血病通路、miRNA腫瘤的過程以及雌激素信號通路，涉及基因包括EGFR、ESR1、SIRT1、MMP9、APP、PPARG、AKR1B1、KDR、PRKCD、IDH1、MMP2、CDK2、ABCG2、LCK、IGFBP3、RAF1、MET等，其中急性髓性白血病、miRNA腫瘤過程和雌激素信號通路與協同腫瘤化療藥物關系密切，見表1。

3??? 討論

大黃素是傳統中藥如大黃、何首烏、虎杖等中重要的蒽醍類化合物，在抗腫瘤、抗炎和抗微生物具有重要的生物活性、同時在保護肝腎及改善微循環等方面也具有一定作用[6]。在過去的幾年中，大黃素在細胞和分子水平上的研究表明大黃素可能成為一種重要的抗腫瘤藥物，大黃素可以通過細胞內多信號通路減弱腫瘤細胞的侵襲能力、抑制腫瘤細胞的增殖，進而發揮抗腫瘤作用[7]。

腫瘤化療仍是目前多數腫瘤的治療手段之一，惡性腫瘤在多數情況下均存在不同程度的耐藥程度，因此尋找一種毒副作用較小的化合物與化療藥物如順鉆等聯用，從而盡可能提升化療藥物治療惡性腫瘤的效果，提高患者生存期，改善患者的預后具有顯著意義[8]。有學者研究認為大黃素聯合順治化療用于食管鱗癌患者中有助于降低WIG-1 mRNA的表達水平，有助于改善患者的預后，兩者具有協同作用，但具體機制仍有待研究[9]。

本研究通過篩選確定的中心基因總共12個，其中EGFR、ESR1的表達和激活與許多癌前病變和惡性腫瘤有關，在乳腺癌、膀胱癌、肺癌及前列腺癌等許多惡性腫瘤中都發現有EGFR的過度表達，對腫瘤治療預后有重大影響[10]，而EGFR、MMP9的過度表達對與卵巢癌患者的化療耐藥有密切的關系，在化療耐藥患者的表達異常更為明顯[11]。ESR1與腫瘤耐藥也有密切關系，有研究認為ESR1對宮頸癌的放化療敏感性有直接關系，影響患者預后[12]。

通過KEGG通路分析發現，大黃素具有協同化療藥物抗惡性腫瘤的作用，機制可能通過影響腫瘤的過程、神經營養素信號通路、miRNA腫瘤過程而發揮協同腫瘤化療藥物抗腫瘤作用，腫瘤過程通路涉及腫瘤的轉移、腫瘤耐藥等[13]，在卵巢癌多藥耐藥相關基因及通路研究表明，神經營養素信號通路可能與卵巢癌多藥耐藥形成相關口可，在結腸癌的化療耐藥機制的研究中，miRNA與結腸癌的化療耐藥有著密切的關系[15]。

總之，本文通過大黃素的靶點分析預測，PPI網絡的生成、KEGG數據庫中的通路分析等不同程度對大黃素協同化療藥物抗惡性腫瘤的潛在作用機制進行研究探討，為今后研究這一類藥物的協同腫瘤化療藥物作用機制提供依據。

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