多數(shù)據(jù)庫(kù)挖掘苦參治療子宮內(nèi)膜癌機(jī)制

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【摘要】目的基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)技術(shù)探討苦參治療子宮內(nèi)膜癌(endometrialcarcinoma，EC)的靶點(diǎn)和作用機(jī)制。方法利用TCMSP和BATMAN-TCM數(shù)據(jù)庫(kù)挖掘苦參活性成分并預(yù)測(cè)靶點(diǎn)。從TTD、DRUGBANK和KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)獲取EC靶點(diǎn)。采用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行GO分析和KEGG通路分析。通過(guò)TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)驗(yàn)證核心靶點(diǎn)對(duì)預(yù)后的影響。結(jié)果苦參有效成分20個(gè)，主要為槲皮素和氧化苦參堿，治療靶點(diǎn)21個(gè)。GO分析主要圍繞以DNA為模板的轉(zhuǎn)錄過(guò)程和對(duì)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。KEGG分析顯示激活了癌癥中的MicroRNAs和蛋白多糖。結(jié)論苦參通過(guò)調(diào)控DNA轉(zhuǎn)錄和調(diào)控癌癥信號(hào)通路來(lái)發(fā)揮抗EC的作用。

【關(guān)鍵詞】苦參；網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)；靶點(diǎn)；子宮內(nèi)膜癌

子宮內(nèi)膜癌(endometrialcarcinoma，EC)是發(fā)達(dá)國(guó)家婦女常見(jiàn)腫瘤，占女性生殖系統(tǒng)腫瘤的20%～30%[1]，導(dǎo)致全球每年7.4萬(wàn)人死亡[2]，2015年國(guó)人發(fā)病率是63.4/萬(wàn)[3]。EC是起源于子宮內(nèi)膜上皮的惡性腫瘤，近年來(lái)發(fā)病率逐步升高，5年生存率卻呈下降趨勢(shì)[4]，EC病因尚不十分明確，目前仍沒(méi)有針對(duì)性治療策略，主要以手術(shù)、放化療和激素治療為主[5]。中草藥治療一直是開發(fā)新治療方法的重要方向。

1材料與方法

1.1苦參活性成分和靶點(diǎn)篩選利用TCMSP平臺(tái)和BATMAN-TCM數(shù)據(jù)庫(kù)檢索苦參的化學(xué)成分。依據(jù)生物口服利用度≥30%，類藥性≥0.18，篩選活性成分并預(yù)測(cè)成分靶點(diǎn)。

1.2EC致病靶點(diǎn)和苦參治療靶點(diǎn)篩選并建立成分-靶點(diǎn)、苦參-靶點(diǎn)-EC網(wǎng)絡(luò)TTD數(shù)據(jù)庫(kù)、DRUGBANK數(shù)據(jù)庫(kù)和KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)，以“Endometri-alcarcinoma”和“Endometrialcancer”為檢索詞，搜索EC致病靶點(diǎn)。成分靶點(diǎn)和致病靶點(diǎn)進(jìn)行韋恩分析，獲得治療靶點(diǎn)。靶點(diǎn)導(dǎo)入cytoscape3.7.2，行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析。

1.3TCGA數(shù)據(jù)驗(yàn)證利用TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中EC的數(shù)據(jù)，進(jìn)行K-M生存分析，使用survival、ggplot2等R包，P＜0.05。

2結(jié)果

2.1苦參活性成分和對(duì)應(yīng)靶點(diǎn)及對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)分析

TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索到苦參含有113個(gè)成分，篩選后剩余24個(gè)成分。從BATMAN-TCM數(shù)據(jù)庫(kù)中補(bǔ)充的4個(gè)[(Sophoramine、(+)-allomatrine、anagyrine和kushenolJ)]。另有2個(gè)成分(kushenin和matrine)，在BATMAN-TCM數(shù)據(jù)庫(kù)中有不同的靶點(diǎn)信息也補(bǔ)充進(jìn)來(lái)。最終得到有效成分28個(gè)，靶點(diǎn)248個(gè)。見(jiàn)圖1。

2.2EC致病靶點(diǎn)和苦參治療靶點(diǎn)檢索到致病靶點(diǎn)67個(gè)，韋恩分析后得到苦參治療EC靶點(diǎn)21個(gè)。

2.3苦參-靶點(diǎn)-EC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建苦參成分-靶點(diǎn)-EC網(wǎng)絡(luò)由20個(gè)苦參成分和21個(gè)蛋白靶點(diǎn)構(gòu)成，提取自由度大于3者作核心網(wǎng)絡(luò)，見(jiàn)圖2。含有8個(gè)成分和7個(gè)蛋白靶點(diǎn)。核心成分依自由度順序分別是M2、22、1、3、11、8、5和M4；對(duì)應(yīng)名稱：槲皮素、氧化苦參堿、木犀草素、芒柄花黃素、5，7，4'三羥基-6-異戊烯基異黃酮、8-異戊烯基-山奈酚、4'，5，7-三羥基黃酮和菜豆素。見(jiàn)圖2。

2.4GO分析及KEGG分析DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)治療靶點(diǎn)進(jìn)行分析。GO分析顯示：生物過(guò)程主要圍繞以DNA為模板的轉(zhuǎn)錄過(guò)程和轉(zhuǎn)錄正調(diào)控以及類固醇激素介導(dǎo)的信號(hào)通路；分子功能主要體現(xiàn)在鋅離子結(jié)合、DNA特異性結(jié)合序列和轉(zhuǎn)錄因子活性。KEGG分析顯示：激活了癌癥中負(fù)責(zé)調(diào)控的MicroRNAs、癌癥信號(hào)通路和癌癥中的蛋白多糖。

2.5TCGA數(shù)據(jù)驗(yàn)證7個(gè)核心靶點(diǎn)中4個(gè)基因與不良預(yù)后密切相關(guān)。KCNH2、NR1I2和SULT1E1高表達(dá)組患者總生存率低于低表達(dá)組。ESR1低表達(dá)組患者總生存率低于高表達(dá)組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

3討論

此研究利用網(wǎng)絡(luò)藥理技術(shù)挖掘苦參的活性成分，探討苦參治療EC的可能靶點(diǎn)和分子機(jī)制，并利用TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中基因表達(dá)和臨床數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證苦參核心治療靶點(diǎn)對(duì)EC患者預(yù)后生存的影響?？鄥儆诙箍苹睂俣嗄晟荼局参铮犊嘈院?，含有多種成分如生物堿類(苦參堿、氧化苦參堿、槐果堿等)及黃酮類等(苦醇C、異苦參酮、苦參醇等)[6-7]。此次研究中發(fā)現(xiàn)治療EC核心靶點(diǎn)最重要的2個(gè)成分：槲皮素和氧化苦參堿就分別屬于黃酮類和生物堿類化合物。槲皮素具有清除自由基、抗炎、抗癌、抗高脂血癥和抗血小板的作用。邢紅宇等[8]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素隨著藥物作用劑量和時(shí)間的增加，抑制前列腺癌細(xì)胞增殖的作用加強(qiáng)。槲皮素通過(guò)抑制谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶P1啟動(dòng)子的甲基化程度，來(lái)降低谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶P1的表達(dá)量，從而阻遏前列腺癌細(xì)胞增殖?？鄥⒅泻械目鄥A、氧化苦參堿等成分，具有抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、抗腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移、不易產(chǎn)生多藥耐藥、保護(hù)機(jī)體免疫反應(yīng)過(guò)度等作用[9]。郝思超等[10]研究發(fā)現(xiàn)，氧化苦參堿能上調(diào)凋亡家族蛋白Bcl-2的表達(dá)，下調(diào)Bax和P53的表達(dá)，誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞發(fā)生凋亡。同時(shí)氧化苦參堿能使細(xì)胞生長(zhǎng)周期在G1期停滯并呈現(xiàn)時(shí)間和劑量依賴性。此次研究中苦參治療靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖中可見(jiàn)槲皮素和氧化苦參堿治療EC的靶點(diǎn)存在于癌癥中MicroRNAs、癌癥通路、癌癥中蛋白多糖、非小細(xì)胞肺癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤等信號(hào)通路中，是苦參對(duì)多種癌癥有潛在抑制作用的分子機(jī)制，參與了多種癌癥的信號(hào)通路。MicroRNAs是通過(guò)和靶基因mRNA堿基配對(duì)形成復(fù)合體而阻遏其翻譯過(guò)程，苦參治療EC的機(jī)制可能就是通過(guò)MicroRNAs調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)EC致病靶點(diǎn)的調(diào)控作用。EC化療藥物普遍副作用大、價(jià)格昂貴，易產(chǎn)生耐藥性，而中藥因其藥理活性強(qiáng)、副作用小、成分眾多、靶點(diǎn)廣的特性，逐漸被引入現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究，是新型抗腫瘤藥物的重要突破方向。

作者：于曉黎 趙晶 單位：北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院臨床試驗(yàn)研究室