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

冯丹丹; 刘志勇; 时光喜; 曾奕斐; 权樱洁; 刘晓菲; 李静蔚

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20211315

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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

数据挖掘 | 更新时间：2021-10-14

- 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
- Mechanism of Xiaojinwan Against Breast Cancer Bone Metastasis： An Exploration Based on Bioinformatic Analysis Combined with Cell Experiments
- 中国实验方剂学杂志 2021年27卷第21期页码：188-197
- 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：
  
  冯丹丹，硕士，从事中医外科学乳腺、甲状腺研究，E-mail：1940643345@qq.com
  * 李静蔚，博士，主任医师，从事乳腺、甲状腺外科的中医及中西医结合临床教学及科研工作，Tel：0531-68616648，E-mail：71000395@sdutcm.edu.cn
- 基金信息：
  
  山东省齐鲁卫生与健康领军人才项目(鲁卫人字［2020］3号);全国中医临床特色技术传承骨干人才培训项目(国中医药人教函［2019］36号);山东省自然科学基金面上项目(ZR2020MH356)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20211315
  中图分类号： R284.2;R289;R22;R2-031;R33
- 收稿日期：2021-07-22，
  
  网络出版日期：2021-09-10，
  
  纸质出版日期：2021-11-05
- 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

references

ZUO H ， YANG D ， YANG Q ， et al . Differential regulation of breast cancer bone metastasis by PARP1 and PARP2 ［J］. Nat Commun ， 2020 ， 11 （ 1 ）： 1578 .

罗海英，徐凯，陈达灿 . 朱良春教授治疗骨转移癌痛32例分析［J］. 中医药学刊， 2004 ， 22 （ 6 ）： 975 .

沈冰冰 . 益肾方对肾虚型乳腺癌骨转移患者血清TGF- β 1 的影响［D］. 郑州：河南中医药大学， 2016 .

王珂 . 益肾方治疗肾虚型乳腺癌骨转移的临床疗效观察［D］. 郑州：河南中医药大学， 2016 .

岳伟，叶丽红 . 滋肾壮骨法治疗乳腺癌骨转移［J］. 吉林中医药， 2017 ， 37 （ 5 ）： 487 - 490 .

刘军，梁惠 . 填精益髓止痛方联合中药热奄包治疗乳腺癌骨转移疼痛的临床观察［J］. 中医药导报， 2020 ， 26 （ 16 ）： 115 - 118 .

于洁，王祥麒，王俊涛，等 . 王祥麒教授基于“肾主骨”理论妙治乳腺癌骨转移［J］. 中医临床研究， 2018 ， 10 （ 26 ）： 106 - 107 .

张树刚，刘媛媛，佟富中 . 他莫昔芬与甲基睾丸素联合小金丸治疗乳腺小叶增生临床评价［J］. 中国药业， 2017 ， 26 （ 12 ）： 48 .

李雄雄，任予，徐婷，等 . 乳痛症的临床诊疗概述［J］. 中华普通外科学文献：电子版， 2020 ， 14 （ 1 ）： 60 - 63 .

张超，冯秀芳，王秀云，等 . 小金丸联合多西他赛、表柔比星、环磷酰胺治疗Ⅲ期乳腺癌的疗效及对患者免疫功能的影响［J］. 中国药房， 2016 ， 27 （ 15 ）： 2059 - 2061 .

柳芳，鞠海，苗颖，等 . 小金丸及其组成药味抗肿瘤作用的研究进展［J］. 中国药房， 2015 ， 26 （ 13 ）： 1844 - 1846 .

冯碧，宋娇，慈志敏，等 . 小金丸脂溶性和水溶性部位的HPLC指纹图谱分析［J］. 中国实验方剂学杂志， 2020 ， 26 （ 18 ）： 139 - 144 .

GAN D ， XU X ， CHEN D ， et al . Network pharmacology-based pharmacological mechanism of the Chinese medicine Rhizoma Drynariae against osteoporosis ［J］. Med Sci Monit ， 2019 ， 25 ： 5700 - 5716 .

亓小坡 . 小金胶囊的化学成分及指纹图谱研究［D］. 福州：福建中医药大学， 2019 .

林明曦，张剑 . 乳腺癌骨转移分子机制的研究进展［J］. 肿瘤， 2019 ， 39 （ 9 ）： 767 - 774 .

LI Y Y ， ZHENG Y L . Hypoxia promotes invasion of retinoblastoma cells in vitro by upregulating HIF-1 α /MMP9 signaling pathway ［J］. Eur Rev Med Pharmacol Sci ， 2017 ， 21 （ 23 ）： 5361 - 5369 .

ASHOK A ， RAI N K ， RAZA W ， et al . Chronic cerebral hypoperfusion-induced impairment of A β clearance requires HB-EGF-dependent sequential activation of HIF1 α and MMP9 ［J］. Neurobiol Dis ， 2016 ， 95 ： 179 - 193 .

毛昀，李林潞，褚雪镭，等 . 乳腺癌骨转移中医病机治法浅析［J］. 辽宁中医药大学学报， 2021 ， doi： 21.1543.R.20210413.1448.023 http://dx.doi.org/21.1543.R.20210413.1448.023 .

杨雯靖，张甘霖，杨国旺 . 活血化瘀法抗肿瘤治疗机制探索［J］. 辽宁中医杂志， 2019 ， 46 （ 11 ）： 2311 - 2314 .

卢泰成，许博文，李杰 . 王清任活血化瘀法在肿瘤治疗中的应用［J］. 世界中医药， 2021 ， 16 （ 10 ）： 1616 - 1619 .

彭博，贺蓉，徐启华，等 . 小金丹抑制乳腺癌细胞转移及其机制研究［J］. 中华中医药杂志， 2018 ， 33 （ 11 ）： 4916 - 4919 .

LIU H L ， JIANG W B ， XIE M X . Flavonoids：recent advances as anticancer drugs ［J］. Recent Pat Anti-Canc ， 2010 ， 5 （ 2 ）： 152 - 164 .

白鹭，李鸿，覃琴，等 . 黄酮类化合物对血管内皮细胞损伤的保护作用及机制研究进展［J］. 中国实验方剂学杂志， 2020 ， 26 （ 12 ）： 203 - 211 .

COLLINS L C ， COLE K S ， MAROTTI J D ， et al . Androgen receptor expression in breast cancer in relation to molecular phenotype：results from the Nurses' Health Study ［J］. Modern Pathol ， 2011 ， 24 （ 7 ）： 924 - 931 .

NIEMEIER L A ， DABBS D J ， BERIWAL S ， et al . Androgen receptor in breast cancer：expression in estrogen receptor-positive tumors and in estrogen receptor-negative tumors with apocrine differentiation ［J］. Modern Pathol ， 2009 ， 23 （ 2 ）： 205 - 212 .

GUEDJ M ， MARISA L ， DE REYNIES A ， et al . A refined molecular taxonomy of breast cancer ［J］. Oncogene ， 2012 ， 31 （ 9 ）： 1196 - 1206 .

TSANG J Y S ， NI Y B ， CHAN S K ， et al . Androgen receptor expression shows distinctive significance in ER positive and negative breast cancers ［J］. Ann Surg Oncol ， 2014 ， 21 （ 7 ）： 2218 - 2228 .

QI J P ， YANG Y L ， ZHU H ， et al . Expression of the androgen receptor and its correlation with molecular subtypes in 980 chinese breast cancer patients ［J］. Breast Cancer （Auckl）， 2012 ， 6 ： 1 - 8 .

PIETRI E ， CONTEDUCA V ， ANDREIS D ， et al . Androgen receptor signaling pathways as a target for breast cancer treatment ［J］. Endocrine-related Cancer ， 2016 ， 23 （ 10 ）： R485 - R498 .

LAGORY E L ， GIACCIA A J . The ever-expanding role of HIF in tumour and stromal biology ［J］. Nat Cell Biol ， 2016 ， 18 （ 4 ）： 356 .

COX T ， RUMNEY R ， SCHOOF E ， et al . The hypoxic cancer secretome induces pre-metastatic bone lesions through lysyl oxidase ［J］. Nature ， 2015 ， 522 （ 7554 ）： 106 - 110 .

DEVIGNES C S ， ASLAN Y ， BRENOT A ， et al . HIF signaling in osteoblast-lineage cells promotes systemic breast cancer growth and metastasis in mice ［J］. Proc Natl Acad Sci USA ， 2018 ， 115 （ 5 ）： E992 - E1001 .

张明明，徐玉清 . MMP-2和MMP-9在恶性肿瘤中的研究进展［J］. 国际肿瘤学杂志， 2012 ， 39 （ 11 ）： 820 - 823 .

LU X ， WANG Q ， HU G ， et al . ADAMTS1 and MMP1 proteolytically engage EGF-like ligands in an osteolytic signaling cascade for bone metastasis ［J］. Genes Dev ， 2009 ， 23 （ 16 ）： 1882 - 1894 .

PALAZON A ， TYRAKIS P A ， MACIAS D ， et al . An HIF-1 α /VEGF-A axis in cytotoxic T cells regulates tumor progression ［J］. Cancer Cell ， 2017 ， 32 （ 5 ）： 669 - 683 .

ZHOU Y ， YU F ， ZHANG F ， et al . Cyclam-modified PEI for combined VEGF siRNA silencing and CXCR4 inhibition to treat metastatic breast cancer ［J］. Biomacromolecules ， 2018 ， 19 （ 2 ）： 392 .

DING J ， JIA W ， CUI Y ， et al . Anti-angiogenic effect of a chemically sulfated polysaccharide from Phellinus ribis by inhibiting VEGF/VEGFR pathway ［J］. Int J Biol Macromol ， 2020 ， 154 ： 72 - 81 .

赵佳琳，王学晶，李炎，等 . 肿瘤微环境在三阴性乳腺癌中的调控作用及其治疗进展［J］. 医学研究杂志， 2020 ， 49 （ 9 ）： 11 - 14 .

MIMEAULT M ， BATRA S K . Hypoxia-inducing factors as master regulators of stemness properties and altered metabolism of cancer- and metastasis-initiating cells ［J］. J Cell Mol Med ， 2013 ， 17 （ 1 ）： 30 - 54 .

DUDA D G ， KOZIN S V ， KIRKPATRICK N D ， et al . CXCL12 （SDF1alpha）-CXCR4/CXCR7 pathway inhibition：an emerging sensitizer for anticancer therapies？［J］. Clin Cancer Res ， 2011 ， 17 （ 8 ）： 2074 - 2080 .

JUNG K ， HEISHI T ， INCIO J ， et al . Targeting CXCR4-dependent immunosuppressive Ly6C（low） monocytes improves antiangiogenic therapy in colorectal cancer ［J］. Proc Natl Acad Sci USA ， 2017 ， 114 （ 39 ）： 10455 - 10460 .

WANG Y ， LI J ， OUPICKý D . Polymeric Plerixafor：effect of PEGylation on CXCR4 antagonism，cancer cell invasion，and DNA transfection ［J］. Pharm Res ， 2014 ， 31 （ 12 ）： 3538 - 3548 .

WANG Y ， XIE Y ， OUPICKÝ D . Potential of CXCR4/CXCL12 chemokine axis in cancer drug delivery ［J］. Curr Pharmacol Rep ， 2016 ， 2 （ 1 ）： 1 - 10 .

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