基于网络药理学研究广藿香酮对人肺癌PC-9细胞的作用及其机制

背景:肺癌在全球所有癌症中的发病率位居第二,死亡率位居第一。临床上现有的药物对肺癌的治疗效果十分有限,且有明显的毒副作用。深入研究肺癌发病的机理机制和探索新的治疗药物是目前亟需解决的问题。中草药具有疗效独特、毒副作用小等优势。广藿香酮为植物广藿香的茎和叶中,提取分离出来的具有多种药理活性的内酯类化合物。近年来研究发现广藿香酮在抗结肠癌、卵巢癌和前列腺癌等方面的潜力突出,但在抗肺癌方面的研究罕见报道,有待于研究明确。目的:采用网络药理学的方法和分子对接技术探讨广藿香酮抗肺癌的作用机制,并通过体外细胞实验研究广藿香酮对肺癌PC-9细胞增殖、克隆形成、侵袭、迁移和凋亡的影响及其可能的作用机理,为探索肺癌治疗的新药物提供试验依据。方法:1.网络药理学研究方法:从Swiss Target Prediction和Super Pred数据库中检索广藿香酮靶点,从OMIM、TTD和Gene Cards数据库中检索肺癌靶点,然后把检索到的所有靶点作Venny图汇集分析,推测出广藿香酮和肺癌共同的靶点;采用String数据库和Cytoscape软件构建肺癌和广藿香酮共同靶点蛋白间的相互作用网络,推测广藿香酮抗肺癌的核心靶点;采用DAVID数据库对广藿香酮和肺癌共同靶点进行GO和KEGG富集分析,推测广藿香酮抗肺癌在基因功能中的作用和可能涉及的信号通路;采用Pubchem、PDB数据库和Chembio3D、Pymol、Auto Dock软件对广藿香酮抗肺癌的核心靶点蛋白与广藿香酮进行分子对接,推测广藿香酮与核心靶点蛋白的结合能力。2.体外细胞实验研究方法:配制不同浓度的广藿香酮(50、100、150、200、250、300、350、400μmol·L~(-1))处理人肺癌PC-9细胞24、48 h,采用CCK-8法检测细胞增殖活力并确定低、中、高浓度用于后续实验;将PC-9细胞分为对照组和广藿香酮低、中、高浓度组,采用平板克隆实验、Transwell小Adavosertib室实验、划痕愈合实验和流式细胞术分别检测PC-9细胞克隆形成、侵袭、迁移能力和细胞凋亡情况;采用western blot检测PC-9细胞中PCNA、Vimentin、MMP-2、MMP-9、Bax、Bcl-2、Caspase-3、Cleaved-caspase-3、p-PI3K和p-AKT蛋白的表达水平。结果:1.网络药理学研究结果:从数据库中获取到肺癌靶点共12334个,广藿香酮靶点共121个,二者共同的靶点115个;广藿香酮抗肺癌的核心靶点有6个,分别为AKT1、EGFR、HSP90AA1、MAPK1、PTPN11和PIK3R1;广藿香酮抗肺癌在基因功能中的作用,生物过程(BP)方面主要表现为信号转导、蛋白质磷酸化和基因表达的正向调节等。细胞成分(CC)方面主要表现为细胞质膜、细胞质和细胞液等。分子功能(MF)方面主要表现为蛋白质结合、ATP结合、相同蛋白结合等;广藿香酮抗肺癌的信号通路主要有HIF-1、癌症中心碳代谢、micro RNA和PI3K/AKT信号通路等;分子对接结果显示,广藿香酮与核心靶点蛋白的结合能力均良好。2.体外细胞实验研究结果:广藿香酮可有效抑制PC-9细胞增殖能力,且呈剂量依赖性和时间依赖性;经广藿香酮浓度分别为100、150、200μmol·L~(-1)处理的PC-9细胞与对照组(0μmol·L~(-1))比较,广藿香酮低、中、高浓度组中细胞克隆形成、侵袭和迁移能力显著下降,细胞凋亡率显著上升;western blot结果显示,与对照组比较,广藿香酮低、中、高浓度组PC-9细胞中PCNA、Vimentin、MMP-2、MMP-9、Bcl-2、p-PI3K、p-AKT蛋白的表达显著减少,Bax、Cleaved-caspase-3蛋白的表达显著增加,Caspase-3蛋白的表达无显著变化。结论:1hand infections.广藿香酮可能主要通过作用于AKT1、EGFR、HSP90AA1、MAPK1、Ferroptosis抑制剂PTPN11和PIK3R1核心靶点,对以PI3K/AKT信号通路为主的多条信号通路的信号转导进行调控,从而发挥抗肺癌作用。2.广藿香酮能显著抑制肺癌PC-9细胞的增殖、克隆形成、侵袭和迁移能力,并诱导细胞凋亡,其作用机制可能与阻断PI3K/AKT信号通路有关。