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基于網絡藥理學的小瀉肺湯抗肺腺癌機制研究及動物實驗驗證

2025-07-01 00:00:00劉艷霞顧展丞楊華陸瓊錢麗君楊文娟曹宏
湖南中醫藥大學學報 2025年6期
關鍵詞:肺癌小鼠

[關鍵詞]肺腺癌;小瀉肺湯;網絡藥理學;腫瘤蛋白53;蛋白激酶B;原癌基因;腫瘤壞死因子;熱休克蛋白 90α [中圖分類號]R285.5 [文獻標志碼]A [文章編號]doi:10.3969/j.issn.1674-070X.2025.06.026

Mechanism of Xiao Xiefei Decoction on lung adenocarcinoma based on network pharmacology and in vitro experimental validation

LIU Yanxia', GU Zhancheng',YANG Hua', LU Qiong', QIAN Lijun',YANG Wenjuan I* , CAO Hong'* Kunshan Hospital of Chinese Medicine, Suzhou, Jiangsu 2153o0, China

[Abstract]ObjectiveTo explore thepotential targetsand mechanismsof Xiao Xiefei Decoction(XXFD)inthetreatmentof lungadenocarcinomabasedonnetworkpharmacologyfollowedbyinvivoexperimentalvalidationMethodsEfectivechemical componentsofXXFDandtheircorrespondingtargetswereobtainedfrom TCMSPandUniProtdatabases,aswellasliterature sources.Lungadenocarcinoma-related targets wereidentifiedusingthe GeneCardsandOMIM databases.Venny2.1.0wasusedto determinetheoverlapping targetsbetween thedrugandthedisease,representingthepotentialtargetsofXXFDintreatinglung adenocarcinomaAprotein-proteininteraction(PPI networkwasconstructedusingSTRINGdatabaseandCytoscape3.9.1softwareto identifykeytargets.GOfunctionalandKEGGenrichmentanalysesoftheintersecting targetswereperformedusingDAVID database.Acomponent-target-pathwaynetworkof XXFDinthetreatment oflungadenocarcinoma wasconstructedusing Cytoscape 3.9.lsoftware.Aninvivosubcutaneous xenograft tumor model wasestablishedinnudemice,whichwererandomlydividedintoa blank controlgroupandanXXFD-treated group(erudedrugdoseof1.8g2Og,with5miceineachgroupTheoverallconditionof micewasobserveddaily,andthetumorvolumeofnudemicewasmeasuredandrecordedevery3days.After3weksof administration,themice weresacrificed,thetumor tisues wererapidlypeeledoffandweighedwithanelectronicbalance.Western blotwasusedtoecktheproteinexpressnlevelsoftumrprotein53(53),proteininaseB(AKTprotocgneJU)or necrosis factor(TNF),andheatshockprotein9Oα(HSP9OAA1)intumortisues.ResutsNetworkpharmacologyanalysisidentified 118 potentialtargetsof XXFD,andthetop5coretargetsbasedondegreevalue wereTP53,AKT,JUN,TNF,and HSP9AA1.GO functionalenrichmentanalysisshowed thatthesetarget genesof XXFDtreatmentforlungadenocarcinomamainlyactedongene regulatioandenzymebinding.KEGG pathwayenrichmentanalysissuggestedthattheanti-lung adenocarcinoma efectsof XXFD arerelatedtoultipleigalingpatways,ludingncer,nterleukin-7(L7)ndpoptosisinalingpathwai animal experimentsshowedthatcomparedwiththecontrolgroup,theXXFDgroupsignificantlyinhibitedthegrowthofsubcutaeous xenograft tumors in nude mice ( P lt;0.05),reduced the tumor volume and weight ( P lt;0.05),significantly upregulated the expression of P53 protein in tumor tissues ( P:

[Keywords]lungadenocarcinoma;Xiao Xiefei Decoction;network pharmacology;tumorprotein 53;protein kinaseB: proto-oncogene; tumor necrosis factor; heat shock protein 90α

肺癌的高發病率和高死亡率使其成為腫瘤領域研究的熱點,肺腺癌為肺癌中最常見的病理類型,約占肺癌病理診斷的 85%[1-2] 。肺癌早期患者癥狀不明顯,確診時多已處于中晚期,出現器官轉移,盡管手術、化療、放療、分子靶向治療及免疫治療已極大提高了肺癌患者的預后,但患者5年生存率仍低于20%[3-4] 。同時,系統治療帶來的不良反應也是影響療效的重要因素,因此,迫切需要發現新的安全有效的治療藥物、治療靶點和治療方法。

中醫療法是一種溫和的治療方法,有助于減輕與西醫相關的毒副作用。此外,中醫強調辨證論治,注重患者整體管理,在抗腫瘤的同時,還強調恢復患者體質和提高患者的生活質量[5]。小瀉肺湯(XiaoXieFeiDecoction,XXFD)源自陶弘景的《輔行訣臟腑用藥法要·卷四》,治胸中有痰涎、咳喘上氣、胸中迫滿、不得臥等實證,這些癥狀與肺癌臨床表現類似。中醫學認為,肺癌發病的基本病機是機體正氣不足,邪毒犯肺,氣滯、痰濁、血與邪毒相搏結,郁結于肺,久而成積,因此,祛除肺部痰、瘀、毒,恢復肺臟宣肅功能是其治療大法。方中葶藶子行氣逐邪、通利水道,為君藥;大黃瀉熱逐瘀,為臣藥;白芍為佐藥,既可斂陰又可緩解葶藶子、大黃的峻烈之性。全方配伍,共奏清肺化痰、行氣祛瘀之功。

網絡藥理學已成為一種綜合技術,可用于預測天然產物的可能活性成分和靶標,以及分析其對抗各種癌癥的作用機制。本研究旨在通過網絡藥理學揭示XXFD抗肺腺癌的潛在靶點,并通過體內實驗驗證,以期為XXFD的臨床應用提供理論依據。

1材料

1.1 細胞與動物

A549細胞購自中科院上海生命科學研究院。裸鼠共計10只(5\~6周齡,雌性, BALB/c-Nude ,體質量 18~22g) ,購自上海斯萊克動物實驗有限公司,許可證號:SCXK(蘇)2018-0008,合格證編號:202270410。動物飼養于上海市中醫醫院屏障級實驗室中,于晝夜 12h 交替,室溫為 (21±2) ) C ,相對濕度 50%~70% ,自由飲水攝食,在清潔干燥的環境中,先喂養1周使小鼠適應環境,按實驗動物3R原則給予人道關懷。動物倫理批號:2022040。

1.2藥物

取葶藶子、大黃、白芍藥物飲片各 40g ,將所有藥材置于圓底燒瓶中,加入10倍量的蒸餾水浸泡30min ;回流提取 2h ,用8層紗布過濾藥液,再用0.22μm 的濾網再次過濾藥液,藥渣再加入8倍量蒸餾水,回流提取 1.5h ;合并2次濾液,用旋轉蒸發儀濃縮定容至 50mL ,藥液濃度為 2.4g?mL-1 ,分裝并于 -20‰ 冰箱保存,使用前稀釋至合適的藥物濃度。

1.3 主要試劑與儀器

腫瘤蛋白53(tumorprotein53,TP53)磷酸化蛋白激酶 B(phospho-serine/threonine-protein kinase,Akt)細胞性Jun原癌基因(cellular Jun proto-onco-gene,c-JUN)腫瘤壞死因子- σ?αα (tumor necrosis fac-tor- ??αα?αα , TNF-α )、熱休克蛋白90(heat shock protein90,HSP9O)及黏著斑蛋白(vinculin,VCL)(美國CST生物公司,批號:9282、4060,9165、3707、4874、13901);二抗、ECL發光液(碧云天生物科技有限公司,批號:A0216、P0018S)。 CO2 培養箱(美國賽默飛世爾科技公司,型號:HERAcell150i);酶標儀(美國伯騰儀器有限公司,型號: ELx800 );倒置顯微鏡(上海玉博生物科技有限公司,型號:CKX31);電泳儀(北京六一生物科技有限公司,型號:DYCZ-24DN)。

2方法

2.1XXFD潛在靶點的篩選

通過中藥系統藥理學數據庫分析平臺(TCMSP,https://tcmsp-e.com)獲取XXFD中3種草藥的活性成分及其對應靶點,篩選條件為口服生物利用度(oralbioavailability, 0B)≥30% 且類藥性(drug-likeness,DL)?0.18[8] 。用UniProt蛋白數據庫(http://www.uniprot.org)對蛋白質靶點和基因進行標準化命名。

2.2 肺腺癌相關疾病靶點的篩選

以\"LungAdenocarcinoma\"為關鍵詞在GeneCards (https://www.genecards.org)和 OMIM(https://www.omim. org)數據庫檢索與肺腺癌相關的的靶點并進行整合 和去重處理。

2.3藥物-疾病交集靶點的獲取

將XXFD活性成分靶點和肺腺癌靶點導人Venny2.1.0在線工具,以識別交集靶點,交集靶點代表XXFD治療肺腺癌的潛在靶點。

2.4PPI網絡構建與分析

將交集靶點上傳至STRING數據庫(https://string-db.org/),獲得蛋白質-蛋白質相互作用(protein-protein interaction,PPI)網絡,用Cytoscape 3.9.1軟件對PPI網絡進行可視化分析,篩選網絡核心靶點。

2.5GO富集分析和KEGG通路富集分析

用DAVID 數據庫(https://david.ncifecrf.gov/)進行GO富集分析和KEGG信號通路富集分析,設定閾值 Plt;0.05[9] ,并在微生信網站(http://www.bioinformat-ics.com.cn/)進行可視化處理。

2.6“成分-靶點-信號通路\"網絡構建

利用Cytoscape3.9.1軟件,結合XXFD活性成分、關鍵靶點、通路,構建XXFD“成分-靶點-信號通路\"網絡圖。

2.7 細胞培養

A549細胞在 的培養箱中孵育,定期換液,取對數生長期的細胞接種在裸鼠左腋下。

2.8小鼠分組與處理

將10只裸鼠適應性喂養一周后,按 2×106 個 ?/100μL A549細胞通過左腋下皮下注射 100μL 植入裸鼠,待腫瘤長至合適大小]。采用隨機數字表法對荷瘤小鼠進行分組,分為空白對照組和XXFD組,每組5只。XXFD組每只小鼠每日灌胃藥物 200μL ,根據《中藥藥理實驗方法學》中人日用量與動物臨床等效劑量的比值計算中藥給藥劑量,XXFD組生藥量為 120g ,計算如下, 120g/60kg×9.01=18.02g/kg ,即0.36g/20g ,按照每只小鼠灌胃量為 0.2mL/20g ,故給藥濃度為 1.8g/mL 。空白對照組予 200μL 生理鹽水灌胃。治療時間均持續3周。停藥 24h 后處死小鼠,迅速將腫瘤組織剝離并用電子天平稱重。

2.9 腫瘤組織體積和重量計算

記錄裸鼠瘤體體積和重量,每隔3日測量1次,解剖分離皮下腫瘤組織,生理鹽水清洗至無血污,用游標卡尺測其長軸 (a) 和短軸 (b) ,根據公式:腫瘤體積 :=a×b2/2 ,計算腫瘤體積。將瘤體組織于 -80°C 保存以進行后續實驗。

2.10Westernblot檢測相關蛋白的表達水平

研磨并冰上裂解腫瘤組織,提取總蛋白,BCA蛋白定量試劑盒測定組織蛋白濃度。上樣、電泳、轉膜、快速封閉液進行封閉。TBST洗膜后 4°C 孵育一抗 P53,Akt.p-Akt.c-Jun.TNF-α 、HSP90、VCL(1:1000)過夜,TBST洗3遍,每次 10min ,室溫孵育二抗(1:1000)1h,TBST洗3遍,每次 10min 。ECL顯色、拍照,ImageJ軟件分析。

2.11 統計學方法

用SPSS26.0統計軟件進行數據分析。數據以4 \"表示,兩組之間的差異比較采用獨立樣本 χt 檢驗,多組間比較采用單因素方差分析。以 Plt;0.05 為差異有統計學意義。

3結果

3.1XXFD治療肺腺癌潛在靶點的獲取

從TCMSP數據庫中篩選出XXFD的作用靶點183個;從GeneCards和OMIM數據庫中篩選出1428個與肺腺癌相關的靶點。繪制藥物和疾病靶點的韋恩圖,得到118個交集靶點,作為XXFD治療肺腺癌的潛在靶點。詳見圖1。

3.2PPI網絡構建與關鍵靶點篩選

通過STRING數據庫對118個潛在靶點進行PPI網絡構建,并將結果導人Cytoscape3.9.1軟件進行可視化分析,根據度值排名篩選出排名前5位的靶點蛋白,依次為TP53、Akt1JUN、TNF、HSP90AA1,預測其可能為XXFD治療肺腺癌的核心靶點。詳見圖2。

圖1XXFD活性成分與肺腺癌相關靶點韋恩圖 Fig.1Venn diagram of XXFD active components and lungadenocarcinoma-related targets

3.3 GO和KEGG富集分析

通過DAVID數據庫對118個靶蛋白進行GO和KEGG富集分析。GO富集分析共獲得866個條目,包括生物過程(biologicalprocesses,BP)細胞組成(cellularcomponents,CC)分子功能(molecularfunctions,MF)3個方面,其中BP665條、CC71條、MF130條,分別取BP、CC、MF排名前10名的條目進行可視化分析(圖3)。結果顯示,BP主要包括對外源刺激的響應、基因表達的正調控和DNA模式化及轉錄的正調控等,CC主要包括細胞外空間、大分子復合物和細胞外區域等,MF主要包括酶結合、相同的蛋白質結合和蛋白質結合等。此外,對118個常見靶標進行KEGG通路富集分析,共鑒定出162條通路,選擇前20條信號通路進行可視化(圖4)。結果顯示,靶點主要富集于癌癥信號通路、糖尿病并發癥中的AGE-RAGE信號通路、TNF信號通路、IL-17信號通路及凋亡信號通路等。

3.4“成分-靶點-信號通路\"網絡的構建

根據GO富集分析及KEGG通路富集分析的結果,利用Cytoscape3.9.1軟件,構建XXFD治療肺腺癌的“成分-靶點-信號通路\"網絡。癌癥信號通路的靶點交集數為52個。詳見圖5。

3.5XXFD對裸鼠皮下移植瘤的影響

與空白對照組比較,XXFD組腫瘤體積和腫瘤質量降低( (Plt;0.05) 。詳見圖 6

3.6XXFD對腫瘤組織核心蛋白表達水平的影響

與空白對照組比較,XXFD組P53蛋白表達水平上升( ),TNF-α、p-Akt/Akt ?c -JUN、HSP90蛋白表達水平下降( Plt;0.05 或 Plt;0.01 )。詳見圖7。

圖2XXFD治療肺腺癌交集靶點的PPI網絡圖Fig.2PPI network diagram of intersection targets in the treatment of lung adenocarcinoma by XXFD
圖4XXFD治療肺腺癌主要KEGG條目信息圖Fig.4Infographic of the main KEGG items in the treatment of lung adenocarcinoma by XXFD
圖6XXFD對裸鼠皮下移植瘤的影響 n=5Fig.6Effects of XXFD on subcutaneous xenograft tumors in nude mice (n=5) (204號

注:a.裸鼠皮下移植瘤瘤體體積生長曲線,與空白對照組比較, *Plt;0.05 ;b.裸鼠皮下移植瘤瘤體組織圖片;c.裸鼠皮下移植瘤瘤體質量統計圖,與空白對照組比較, *Plt;0.05 0

圖7XXFD對腫瘤組織核心蛋白表達水平的影響( n=3 Fig.7 Effects of XXFD onthe expression level of coreprotein in tumor tissues (n=3) 注:a.核心蛋白表達情況;b.核心蛋白表達水平的柱狀圖。與空白對照組比較, *Plt;0.05 **Plt;0.01 。

4討論

中醫學將肺癌歸屬于“肺積”“喘嗽”“咳血\"等范疇,認為其發病的基本病機是機體正氣不足,痰、氣、瘀等邪毒犯肺,日久成積,清肺化痰、行氣祛瘀是肺癌治療大法。XXFD中三藥合用,共奏清肺化痰、行氣祛瘀之功。現代研究發現,葶藶子中含有多種化學成分,在抗腫瘤及免疫調節等方面發揮重要作用[2]。桂家輝[3研究發現,南葶藶子能抑制人非小細胞肺癌H1975細胞的增殖,并誘導其細胞凋亡。研究表明,大黃及其活性成分對肺癌、肝癌、胃癌、乳腺癌等腫瘤均有抑制作用[14]。羅英花等[15發現,大黃素可通過下調p-Akt與B淋巴細胞瘤-2(B-celllymphoma-2,Bcl-2)蛋白表達,有效殺傷A549細胞。芍藥昔作為白芍的主要有效成分,有明顯的抗肺癌作用。研究證實,芍藥昔可誘導A549細胞凋亡,有效抑制Lewis肺癌荷瘤小鼠移植瘤的生長[16-17]。以上研究結果提示,XXFD具有防治肺癌的作用。

本研究網絡藥理學分析顯示,XXFD中含槲皮素、山柰酚、β-谷甾醇等23個有效成分,交集靶點118個,XXFD具有多類活性物質、多靶點、多通路及整體調控功能,富集信號通路主要包括癌癥通路、TNF等信號通路。此外,核心藥物靶基因分析顯示,P53、AKT1、JUN、TNFHSP90AA1等靶蛋白為XXFD治療肺腺癌的核心靶點。 ,c-Jun 作為 氨基末端激酶( terminal kinase,JNK)信號通路的重要作用底物,參與調節細胞的增殖分化和凋亡,c-Jun過表達可導致細胞的惡性轉化[18-19]。研究指出,肺癌組織中c-JunmRNA的表達水平高于癌旁組織,說明 c-Jun 的表達與肺癌侵襲和進展密切相關[20]。P53是JNK通路下游重要的抑癌因子,參與細胞周期調節、DNA損傷修復、細胞死亡等多個細胞過程,可抑制肺癌細胞生長轉移[21-22]。有學者研究證實,補肺通絡解毒方可上調肺癌模型小鼠體內P53蛋白表達,促進肺癌細胞凋亡[23]。磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylin-ositol-3-kinase,PI3K)/Akt通路的異常磷酸化是腫瘤發生發展的重要因素,PI3K的異常激活可促進下游靶點Akt持續磷酸化,Akt蛋白的磷酸化程度可反映PI3K/Akt通路的激活狀態,通過抑制該通路的激活,能夠抑制腫瘤細胞的增殖、侵襲,促進癌細胞凋亡[24-26]。作為一種伴侶蛋白,HSP90AA1可調節腫瘤細胞生長、分化和存活等多種生物過程,其表達量降低可抑制Akt1的活性,從而抑制肺癌細胞增殖,促進肺癌細胞凋亡[27-28]。TNF- σ?α?α?α?α 是一種促炎因子,在調節腫瘤患者機體免疫反應、細胞增殖分化、細胞凋亡、遷移、侵襲、血管新生等過程中發揮重要作用[29]。研究發現,TNF- ??α∝β 體外作用于小細胞肺癌細胞,可使得細胞集落形成能力、遷移和侵襲能力均顯著提高,這可能與TNF- σ?α?α?α 激活核因子 κB 途徑誘發明顯的炎癥反應,促進細胞存活、血管生成和侵襲有關[30-3I]。本研究通過PPI網絡可視化分析,確定度值排名前5的核心靶點,發現P53、Akt1、JUN、TNF、HSP90AA1是XXFD治療肺癌的核心靶點,與既往研究結果基本一致。

為進一步研究XXFD治療肺腺癌的機制,本研究建立肺腺癌A549細胞裸鼠皮下移植瘤模型,給藥3周后處置小鼠,剝離瘤體組織,發現和空白對照組相比,XXFD能顯著抑制裸鼠皮下移植瘤生長,減輕瘤體體積和質量。Westernblot結果發現,XXFD能抑制瘤體組織中TNF- σ?α?α?α?α ∝,Aktl,c. -JUN、HSP90A蛋白表達,促進P53蛋白表達,說明XXFD具有明顯的抗腫瘤作用,可能與調節 Aktl,c -JUN、HSP90A、P53、TNF- σ?α?α?α?α 蛋白表達有關。

綜上所述,本研究基于網絡藥理學及體內實驗驗證,對XXFD治療肺腺癌進行了初步探索,預測XXFD治療肺腺癌的分子作用機制并加以體內實驗驗證,為后續研究提供了依據和參考。然而,本研究體內實驗分組較為單一,后續將通過體內、體外研究,進行深入的機制探討和實驗驗證。

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(本文編輯 周 旦)

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