Mechanism of Xiaojinwan Against Breast Cancer Bone Metastasis： An Exploration Based on Bioinformatic Analysis Combined with Cell Experiments

Dan-dan FENG; Zhi-yong LIU; Guang-xi SHI; Yi-fei ZENG; Ying-jie QUAN; Xiao-fei LIU; Jing-wei LI

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20211315

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Mechanism of Xiaojinwan Against Breast Cancer Bone Metastasis： An Exploration Based on Bioinformatic Analysis Combined with Cell Experiments

更新时间：2021-10-14

- Mechanism of Xiaojinwan Against Breast Cancer Bone Metastasis： An Exploration Based on Bioinformatic Analysis Combined with Cell Experiments
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 27, Issue 21, Pages: 188-197(2021)
- 作者机构：
  
  1.山东中医药大学第一临床医学院，济南 250014
  2.山东中医药大学附属医院，济南 250014
  3.山东中医药大学中医学院，济南 250014
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20211315
  CLC： R284.2;R289;R22;R2-031;R33
- Received：22 July 2021，
  
  Published Online：10 September 2021，
  
  Published：05 November 2021
- 稿件说明：
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冯丹丹,刘志勇,时光喜等.生信分析联合实验验证探究小金丸治疗乳腺癌骨转移的机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(21):188-197.

FENG Dan-dan,LIU Zhi-yong,SHI Guang-xi,et al.Mechanism of Xiaojinwan Against Breast Cancer Bone Metastasis： An Exploration Based on Bioinformatic Analysis Combined with Cell Experiments[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(21):188-197.
冯丹丹,刘志勇,时光喜等.生信分析联合实验验证探究小金丸治疗乳腺癌骨转移的机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(21):188-197. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211315.

FENG Dan-dan,LIU Zhi-yong,SHI Guang-xi,et al.Mechanism of Xiaojinwan Against Breast Cancer Bone Metastasis： An Exploration Based on Bioinformatic Analysis Combined with Cell Experiments[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(21):188-197. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211315.

摘要

目的

通过细胞实验及生信分析探究小金丸在乳腺癌骨转移中的作用机制。

方法

采用细胞增殖与活性检测（CCK-8）法检测细胞活力，观察小金丸对MCF-7细胞活力的抑制作用。网络药理学及分子对接2种生信分析手段预测小金丸作用于乳腺癌骨转移的主要成分及靶点。小金丸的活性成分及靶点利用中药系统药理学数据库和分析平台（TCSMP）等传统草药数据库和SwissTargetPrediction数据库筛选，乳腺癌骨转移相关靶点通过GeneCards和DisGeNET数据库筛选，STRING平台构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，DAVID在线分析基因本体（GO）富集分析功能和京都基因和基因组百科全书（KEGG）富集分析。小金丸主要活性成分-乳腺癌骨转移疾病靶点-通路网络利用Cytoscape 3.7.2构建。利用AutoDock4软件对接验证分子。蛋白免疫印迹法（Western blot）检测基质金属蛋白酶-9（MMP-9），缺氧诱导因子1

（HIF1A）和雄激素受体（AR）蛋白表达。

结果

小金丸能抑制MCF-7细胞活力，通过氧化还原，蛋白质自磷酸化等过程作用于乳腺癌骨转移。KEGG富集分析得HIF-1，血管内皮生长因子（VEGF）和磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）等信号通路发挥作用。分子对接验证结果显示桉树素等有效成分能与AR，MMP-9等稳定结合。蛋白免疫印迹提示，小金丸剂量依赖性抑制MCF-7细胞中MMP-9和HIF1A蛋白的表达。

结论

小金丸通过HIF，VEGF等相关信号通路作用于AR，MMP-9等主要靶点蛋白，从而改善肿瘤微环境缺氧，抑制血管生成，以及降低细胞侵袭性和细胞活力。

Abstract

Objective

To explore the mechanism of Xiaojinwan in treating breast cancer bone metastases through cell experiments and bioinformatic analysis.

Method

The inhibitory effect of Xiaojinwan on MCF-7 cell viability was detected by cell counting kit-8 （CCK-8） assay. The key components and targets responsible for Xiaojinwan in inhibiting breast cancer bone metastases were predicted by network pharmacology and molecular docking. The active components and targets of Xiaojinwan were retrieved from the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform （TCSMP） and SwissTarget Prediction， and the breast cancer bone metastases-related targets from GeneCards and DisGeNET. The results were imported into STRING for constructing a protein-protein interaction （PPI） network， followed by Gene ontology （GO） and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） enrichment analysis using DAVID. A network of the active components of Xiaojinwan-breast cancer bone metastases-related targets-pathways was constructed using Cytoscape 3.7.2. AutoDock 4 was employed for molecular docking. The protein expression levels of matrix metallopmteinase-9 （MMP-9）， hypoxia-inducible factor 1

（HIF1A）， and androgen receptor （AR） were assayed by Western blot.

Result

Xiaojinwan inhibited the viability of MCF-7 cells and acted on breast cancer bone metastases through such processes as redox and protein autophosphorylation. KEGG enrichment analysis showed that HIF-1， vascular endothelial growth factor （VEGF） and phosphatidylinositol 3-kinase （PI3K）/protein kinase B （Akt） pathways were involved. As verified by molecular docking， the active components such as eucalyptin stably bound to AR and MMP-9. Western blot indicated that Xiaojinwan dose-dependently inhibited the expression of MMP-9 and HIF1A proteins in MCF-7 cells.

Conclusion

Xiaojinwan acts on AR and MMP-9 through HIF， VEGF and other related signaling pathways， thereby improving hypoxia in tumor microenvironment， inhibiting angiogenesis， and reducing cell invasion and viability.

关键词

Keywords

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