关键词:
虫草素
三阴性乳腺癌
网络药理学
TNF信号通路
摘要:
蛹虫草Cordyceps militaris(L.)Fr.又名北虫草,是我国珍贵药食兼用菌。虫草素作为蛹虫草的主要活性成分之一,具有低毒、安全性高、高活性等天然优势,其显著的抗肿瘤作用更是受到极大的关注。三阴性乳腺癌(TNBC)作为女性乳腺癌中的最强“杀手”,当前治疗仍以化疗为主,寻找天然产物或药物进行联合以增强化疗的效果,是当前治疗的重要方向之一。因此,本研究将虫草素和抗肿瘤一线药(阿霉素)联合使用,以期丰富蛹虫草药效物质虫草素的药效基础理论,为治疗TNBC的临床用药提供新思路。本研究首先检测了联合用药的效应;其次,在体内、外明确了联合用药对TNBC的活力、增殖、迁移、凋亡和生长的影响及其毒副作用;再进一步基于网络药理学解析联合用药的分子作用机制;最后结合分子对接和生物学实验对分子机制进行初步验证。主要研究结果如下:(1)联合指数(CI)计算结果显示,供试浓度下虫草素联合阿霉素抗乳腺癌的CI值均小于1,表明联合用药呈协同效应;其中80μM虫草素联合1μM阿霉素的CI值仅为0.665,对细胞抑制率为60.31%±1.06,达到了细胞的半数致死率。(2)体外细胞实验显示,联合用药后细胞趋向变圆、逐渐脱落、破碎;平板克隆形成实验验证了联合用药抑制了细胞增殖,细胞增殖率仅为7.03%±1.19;细胞划痕实验证明联合用药抑制了细胞迁移,细胞迁移率仅为18.82%±2.43;Hochest 33258和DNA Laddder凋亡实验检测到联合用药诱导了细胞凋亡,细胞凋亡率达78.52%±11.18,并可观察到断裂的凋亡DNA条带。(3)体内裸鼠移植瘤实验显示,对照组的瘤重是联合组的3.57倍,联合组的肿瘤抑制率为79.53%±12.63,分别是虫草素组和阿霉素组的1.21倍和1.34倍;进一步发现,联合组的动物体重均匀,肝脏颜色红润、质地均匀、弹性较好,肝指数及肝功血清指标ALT,AST正常,与对照组相比,无显著性差异(P>0.05),表明联合用药在体内显著抑制乳腺癌生长的同时且并无明显毒性。(4)通过网络药理学探究联合用药的机制,预测获得虫草素和阿霉素相关靶点分别为147个和2469个;联合用药抗乳腺癌潜在作用靶点涉及76个;GO分析显示,76个靶点主要富集在肿瘤细胞凋亡、细胞转移、细胞周期等过程;KEGG和Enrichr分析显示,靶点主要富集在TNF、IL-17、AGE-RAGE和凋亡等6条与肿瘤生长密切相关的信号通路中,其中以TNF信号通路富集最显著。同时,TNF信号通路与富集的其他多条信号通路相互作用,表明联合用药的分子机制与调控TNF信号通路中的CFLAR、NFKB1、MAP3K7、MAPK8、CASP3、ICAM1、MMP3、MMP9、JUNB、CXCL1、CCL2等11个靶点有关。(5)分子对接结果显示,虫草素、阿霉素与11个靶点的结合能均小于0,表明二者分别能与11个靶点自发结合;并且二者可分别与CFLAR、MMP3和MAP3K7等关键蛋白的氨基酸残基形成氢键、PI键、H-PI复合键等作用,从而稳定地结合在蛋白的活性口袋中;同时,联合用药在基因和蛋白水平上也相应地上调了CASP3和MAPK8,下调了CFLAR、NFKB1、MAP3K7、ICAM1、MMP3、MMP9、JUNB、CXCL1、CCL2的表达,这与网络药理学的分析一致,提示联合用药可调控TNF信号通路中11个靶点抑制TNBC的生长。虫草素联合阿霉素在体内、外均能协同抑制TNBC的生长且并无明显毒性,其关键机制与对TNF信号通路中多靶点的调控有关,这为丰富蛹虫草药效物质虫草素的药效基础理论提供了科学依据。