基于网络药理学及实验验证探讨新疆紫草抗肝癌作用机制

杜梦鸽; 吕博; 孟凌宇; 潘培妍; 秦冬梅

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221416

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基于网络药理学及实验验证探讨新疆紫草抗肝癌作用机制

药理 | 更新时间：2022-11-17

- 基于网络药理学及实验验证探讨新疆紫草抗肝癌作用机制
  增强出版
- Mechanism of Arnebia euchroma Against Hepatocarcinoma Based on Network Pharmacology and Experimental Verification
- 中国实验方剂学杂志 2022年28卷第24期页码：75-86
- 作者机构：
  
  1.石河子大学药学院新疆特种植物药资源省部共建教育部重点实验室，新疆石河子 832000
  2.石河子大学医学院第一附属医院，新疆石河子 832000
- 作者简介：
  
  杜梦鸽，在读硕士，从事天然药物活性研究，E-mail：1762884033@qq.com
  秦冬梅，教授，硕士生导师，从事天然药物及制剂研究，E-mail：dongmeiqinli@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金地区科学基金项目(81860730);新疆生产建设兵团重大科技项目(2020AA005)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221416
  中图分类号： R285;R289;R22;R2-031;R33
- 纸质出版日期：2022-12-20，
  
  网络出版日期：2022-09-01，
  
  收稿日期：2022-03-22，
- 稿件说明：
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杜梦鸽,吕博,孟凌宇等.基于网络药理学及实验验证探讨新疆紫草抗肝癌作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(24):75-86.

DU Mengge,LYU Bo,MENG Lingyu,et al.Mechanism of Arnebia euchroma Against Hepatocarcinoma Based on Network Pharmacology and Experimental Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(24):75-86.
杜梦鸽,吕博,孟凌宇等.基于网络药理学及实验验证探讨新疆紫草抗肝癌作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(24):75-86. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221416.

DU Mengge,LYU Bo,MENG Lingyu,et al.Mechanism of Arnebia euchroma Against Hepatocarcinoma Based on Network Pharmacology and Experimental Verification[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(24):75-86. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221416.

摘要

目的

运用网络药理学方法探究新疆紫草抗肝癌的物质基础和作用机制，并通过分子对接和实验验证新疆紫草抗肝癌潜在靶点。

方法

通过中国知网（CNKI）、中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）等数据库检索文献收集新疆紫草主要活性成分；根据药物的药物动力学（ADME）特性，通过FAFDrug4平台对活性成分进行筛选；利用多个数据库搜集筛选化合物和肝癌作用靶点，并绘制韦恩图分析；借助Cytoscape软件和STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络；用DAVID数据库对关键靶点进行基因本体（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析；通过Autodock对核心通路上的靶点进行分子对接；细胞增殖与活性检测（CCK-8）实验验证5种萘醌类化合物的活性；根据预测结果在H22荷瘤小鼠模型中，采用苏木素-伊红（HE）染色法、酶联免疫吸附测定法（ELISA）、蛋白免疫印迹法（Western blot）验证异戊酰紫草素抗肝癌关键靶点。

结果

共筛选出55个活性成分，有效成分抗肝癌靶点34个；“药物-活性成分-靶点-疾病”中，度值较高的活性分子主要是萘醌类成分；PPI网络得到多个紫草抗肝癌核心靶点，KEGG筛选通路22条，主要作用于磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）、血管内皮生长因子（VEGF）、肿瘤坏死因子（TNF）等信号通路，分子对接结果表明，5种紫草萘醌类成分与PI3K/Akt信号通路靶点亲和力良好。CCK-8和动物实验结果说明脂溶性成分异戊酰紫草素有着较好的抗癌潜力，高剂量组可显著降低荷瘤小鼠血清中VEGF、甲胎蛋白（AFP）水平，升高干扰素-

（IFN-

）水平（

0.05，

0.01），并显著下调磷酸化（p）-Akt（Ser473）、B细胞淋巴瘤（Bcl）-2蛋白表达，上调Bcl-2家族抗凋亡因子（Bad）蛋白的表达（

0.01）。

结论

新疆紫草可以通过PI3K/Akt信号通路抑制肝癌细胞增殖、肿瘤血管生成并诱导癌细胞凋亡，为后续深入探讨其具体机制提供了思路和线索。

Abstract

Objective

To investigate the material basis and mechanism of

Arnebia euchroma

against hepatocarcinoma by network pharmacology， and to verify the potential targets of

A. euchroma

against hepatocarcinoma by molecular docking and experiments.

Method

The main active ingredients of

A. euchroma

were collected by retrieving the literature through China National Knowledge Network （CNKI） and Traditional Chinese Medicine System Pharmacology Database and Analysis Platform（TCMSP）. The active ingredients were screened out by FAFDrug4 platform according to the pharmacokinetics （ADME） properties of the drugs. The screening compounds and liver cancer targets were collected by using several databases and analyzed by drawing Venn diagrams. The protein-protein interaction （PPI） network was constructed by Cytoscape and STRING database. DAVID database was used to perform Gene Ontology （GO） functional enrichment analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway enrichment analysis of key targets. Autodock was used to perform molecular docking of targets on core pathways. Cell counting kit-8 （CCK-8） experiment was carried out to validate the activities of five naphthoquinones. Based on the predicted results in the H22 tumor-bearing mouse model， the key targets of isovalerylshikonin against hepatocarcinoma were verified by hematoxylin-eosin （HE） staining， enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA）， and Western blot assay.

Result

Fifty-five active ingredients and 34 targets of active ingredients against hepatocarcinoma were screened out. The active molecules with high degree values in the “drug-active ingredient-target-disease” network were mainly naphthoquinones. PPI network obtained several core targets of

A. euchroma

against hepatocarcinoma. Twenty-two pathways were screened out by KEGG analysis， mainly involving phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B （PI3K/Akt）， vascular endothelial growth factor （VEGF）， tumor necrosis factor （TNF）， and other signaling pathways. The results of molecular docking showed that the five naphthoquinones had a good affinity with the targets of the PI3K/Akt signaling pathway. The results of CCK-8 and animal experiments showed that the lipid-soluble component isovalerylshikonin had good anti-cancer potential， and the high-dose group reduced the serum levels of VEGF and alpha fetoprotein （AFP） levels and elevated interferon-

（IFN-

） level （

0.05，

0.01）. The high-dose group also down-regulated phosphorylate（p）-Akt （Ser473） and B-cell lymphoma （Bcl）-2 protein expressions and up-regulated Bcl-2-antagonist of cell death （Bad） protein expression （

0.01）.

Conclusion

A. euchroma

can inhibit hepatocarcinoma cell proliferation and tumor angiogenesis and induce cancer cell apoptosis through the PI3K/Akt signaling pathway， which provides ideas and clues for the subsequent in-depth investigation of its specific mechanism.

关键词

紫草肝癌网络药理学分子对接实验验证

Keywords

Arnebia euchromahepatocarcinomanetwork pharmacologymolecular dockingexperimental validation

references

ALTEKRUSE S F，MCGLYNN K A，REICHMAN M E.Hepatocellular carcinoma incidence，mortality，and survival trends in the United States from 1975 to 2005［J］.J Clin Oncol，2009，27（9）：1485.

WANDS J R，BLUM H E.Primary hepatocellular carcinoma［J］.New Engl J Med，1991，325（10）：729-731.

LI X Q，BAO Y C，ZHANG H Y.Clinical research of combined huachansu injection with chemotherapy on advanced non-small cell luns cancer［J］.J Mod Oncol，2009，17（1）：60-61.

SIEGEL R L，MILLER K D，JEMAL A.Cancer statistics， 2019［J］.CA Cancer J Clin，2019，69（1）：7-34.

MURATA M.Inflammation and cancer［J］.Environ Health Prev，2018，23（1）：1-8.

BUCCI L，GARUTI F，CAMELLI V，et al.Clinical presentation，treatment and outcome of alcohol-and hepatitis C virus-related hepatocellular carcinoma in the new century：Comparison before and after adjustment with propensity score analysis［J］.Digest Liver Dis，2015，47： e54.

LU D，QIAN J，LI W，et al.β-hydroxyisovaleryl-shikonin induces human cervical cancer cell apoptosis via PI3K/Akt/mTOR signaling［J］.Oncol Lett，2015，10（6）：3434-3442.

HAN X，KANG K A，PIAO M J，et al.Shikonin exerts cytotoxic effects in human colon cancers by inducing apoptotic cell death via the endoplasmic reticulum and mitochondria-mediated pathways［J］.Biomol Ther （Seoul），2019，27（1）：41-47.

WANG A，LIU J，YANG Y，et al.Shikonin promotes ubiquitination and degradation of cIAP1/2-mediated apoptosis and necrosis in triple negative breast cancer cells［J］.Chin Med，2021，16（1）：16.

WILD C P，GONG Y Y.Mycotoxins and human disease：A largely ignored global health issue［J］.Carcinogenesis，2010，31（1）：71-82.

LUPESCU A，BISSINGER R，JILANI K，et al.In vitro induction of erythrocyte phosphatidylserine translocation by the natural naphthoquinone shikonin［J］.Toxins （Basel），2014，6（5）：1559-1574.

王钥，陈斌，蔡蕊，等.紫草素抗炎的药理研究进展［J］.时珍国医国药，2020，31（3）：682-685.

CHEN Y，KERN T S，KISER P D，et al.Eyes on systems pharmacology［J］.Pharmacol Res，2016，114：39-41.

张彦琼，李梢.网络药理学与中医药现代研究的若干进展［J］.中国药理学与毒理学杂志，2015，29（6）：883-892.

RU J，LI P，WANG J，et al.TCMSP：A database of systems pharmacology for drug discovery from herbal medicines［J］.J Cheminform，2014，6：13.

FENG W，AO H，PENG C，et al.Gut microbiota， a new frontier to understand traditional Chinese medicines［J］.Pharmacol Res，2019，142：176-191.

FUKUI H，HASAN A F M F，KYO M.Formation and secretion of a unique quinone by hairy root cultures of Lithospermum erythrorhizon［J］.Phytochemistry，1999，51（4）：511-515.

CHANG Y S，KUO S C，WENG S H，et al.Inhibition of platelet aggregation by shikonin derivatives isolated from Arnebia euchroma［J］.Planta Med，1993，59（5）：401-404.

SINGH B，SHARMA M K，MEGHWAL P R，et al.Anti-inflammatory activity of shikonin derivatives from Arnebia hispidissima［J］.Phytomedicine，2003，10（5）：375-380.

THUONG P T，KANG K W，KIM J K，et al.Lithospermic acid derivatives from Lithospermum erythrorhizon increased expression of serine palmitoyltransferase in human HaCaT cells［J］.Bioorg Med Chem Lett，2009，19（6）：1815-1817.

XIN-SHENG Y，EBIZUKA Y，NOGUCHI H，et al.Structure of arnebifuranone，new monoterpenylbenzoquinone from Arnebia euchroma［J］.Tetrahedron Lett，1984，25（48）：5541-5542.

韩洁.紫草抗氧化与抗癌活性成分的研究［D］.沈阳：沈阳药科大学，2007.

黄志纾，张敏，马林，等.紫草的化学成分及其药理活性研究概况［J］.天然产物研究与开发，2000（1）：73-82.

李飞，李艳红，李洪梅，等.滇紫草的化学成分研究［J］.云南中医中药杂志，2014，35（7）：70.

廖梅. 基于UHPLC-QTRAP-MS/MS（MRM）技术的紫草中紫草素和紫草呋喃类成分特征轮廓谱的构建及其应用于紫草资源品质评价研究［D］.武汉：华中科技大学，2016.

廖梅，张声源.新疆紫草的化学成分研究［J］.中药材，2020，43（11）：2701-2706.

刘虹.中药新疆紫草活性成分研究［D］.上海：第二军医大学，2009.

秦冬梅，胡利萍，买尔旦·马合木提.高效液相色谱法同时测定紫草中咖啡酸四聚体及其异构体含量［J］.中国医院药学杂志，2010，30（19）：1707-1709.

徐新刚.新疆紫草的化学成分研究［D］.北京：北京中医药大学，2009.

姚远.内蒙紫草的化学成分研究［D］.武汉：中南民族大学，2018.

詹志来，胡峻，刘谈，等.紫草化学成分与药理活性研究进展［J］.中国中药杂志，2015，40（21）：4127-4135.

赵献敏，李南，宋艳丽，等.紫草化学成分［J］.中国实验方剂学杂志，2016，22（15）：47-50.

SHEN C C，SYU W J，LI S Y，et al.Antimicrobial activities of naphthazarins from Arnebia euchroma［J］.J Nat Prod，2002，65（12）：1857-1862.

MITEVA M A，VIOLAS S，MONTES M，et al.FAF-Drugs：Free ADME/tox filtering of compound collections［J］.Nucleic Acids Res，2006，34（Web Server issue）：W738-W744.

ZHOU Y，ZHANG Y，LIAN X，et al.Therapeutic target database update 2022：Facilitating drug discovery with enriched comparative data of targeted agents［J］.Nucleic Acids Res，2022，50（D1）：D1398-D1407.

JIN L，WANG W，FANG G.Targeting protein-protein interaction by small molecules［J］.Annu Rev Pharmacol，2014，54：435-456.

JIANG Y，ZHONG M，LONG F，et al.Network pharmacology-based prediction of active ingredients and mechanisms of Lamiophlomis rotata （Benth.） Kudo against rheumatoid arthritis［J］.Front Pharmacol，2019，10：1435.

郝臻凤，刘静，张瑜，等.紫草素对宫颈癌HeLa细胞增殖、侵袭和迁移的影响［J］.中国实验方剂学杂志，2015，21（6）：91-94.

薛德冬，李锐.乙酰紫草素对人结肠癌HCT116细胞增殖、凋亡及上皮间充质转化的影响［J］.中成药，2017，39（2）：401-404.

钟济华，成玲剑，周文，等.CCK法检测紫草素及衍生物对血液肿瘤细胞株的增殖抑制作用［J］.中国实验诊断学，2012，16（8）：1366-1369.

辛国松，张晶，李吉业，等.石蒜碱诱导H22荷瘤小鼠体内肿瘤细胞凋亡的活性及机制研究［J］.中国药房，2021，32（5）：571-577.

金彤，陈莉媚，宁春桃，等.加味四君子汤对H22荷瘤小鼠移植瘤血管生成的影响［J］.中国实验方剂学杂志，2019，25（10）：1-7.

张永伟，翟昌林，鲁广.华蟾素对荷瘤小鼠肝癌生长及HGF/c-Met信号通路的影响［J］.中国中医药科技，2014，21（2）：154-156.

杨武斌，罗晓玲，胡娟，等.紫草抗肿瘤活性成分及作用机制研究现状［J］.解放军药学学报，2017，33（4）：359-362.

OMATA M，CHENG A L，KOKUDO N，et al.Asia-pacific clinical practice guidelines on the management of hepatocellular carcinoma：A 2017 update［J］.Hepatol Int，2017，11（4）：317-370.

TEJEDA-MALDONADO J，GARCÍA-JUÁREZ I，AGUIRRE-VALADEZ J，et al.Diagnosis and treatment of hepatocellular carcinoma：An update［J］.World J Hepatol，2015，7（3）：362-376.

艾郁葱，闫光志，刘力华.紫草萘醌类提取物通过抑制DNA合成诱导肝癌细胞凋亡［J］.中国老年学杂志，2008，28（24）：2435-2437.

胡艳萍，王骏业.紫草素增加小鼠肝癌和LEWIS肺癌放射治疗效应的初步研究［J］.肿瘤防治研究，1991（2）：71-73.

闫光志，艾郁葱，刘力华.紫草萘醌组分抑制移植性肝癌新生血管的形成［J］.中国老年学杂志，2014，34（4）：984-985.

席卓青.紫草素抗肝癌作用及分子机制研究［D］.郑州：河南大学，2019.

武向丽.紫草素对荷肝癌裸小鼠移植瘤生长的抑制作用及机制［J］.安徽医药，2019，23（5）：852-855，后插1.

郑小卫，何蕊伶，邵振俊，等.甲基丙烯酰紫草素对肝癌的抑制作用研究［J］.中药药理与临床，2008，24（6）：20-22.

ZHANG S，WANG Y.Deoxyshikonin inhibits cisplatin resistance of non-small-cell lung cancer cells by repressing Akt-mediated ABCB1 expression and function［J］.J Biochem Mol Toxicol，2020，34（10）：e22560.

PARK S H，PHUC N M，LEE J，et al.Identification of acetylshikonin as the novel CYP2J2 inhibitor with anti-cancer activity in HepG2 cells［J］.Phytomedicine，2017，24：134-140.

WANG H，KE J，GUO Q，et al.Long non‐coding RNA CRNDE promotes the proliferation，migration and invasion of hepatocellular carcinoma cells through miR‐217/MAPK 1 axis［J］.J Cell Mol Med，2018，22（12）：5862-5876.

PERUGORRIA M J，OLAIZOLA P，LABIANO I，et al.Wnt-β-catenin signalling in liver development，health and disease［J］.Nat Rev Gastro Hepat，2019，16（2）：121-136.

CHANG W H，LAI A G.The pan-cancer mutational landscape of the PPAR pathway reveals universal patterns of dysregulated metabolism and interactions with tumor immunity and hypoxia［J］.Ann N Y Acad Sci，2019，1448（1）：65-82.

ZHUANG M，PENG Z，WANG J，et al.Vascular endothelial growth factor gene polymorphisms and gastric cancer risk：A meta-analysis［J］.J BUON，2017，22（3）：714-724.

TANIGUCHI E，SAKISAKA S，MATSUO K，et al.Expression and role of vascular endothelial growth factor in liver regeneration after partial hepatectomy in rats［J］.J Histochem Cytochem，2001，49（1）：121-130.

ROSKOSKI JR R. Vascular endothelial growth factor（VEGF） and VEGF receptor inhibitors in the treatment of renal cell carcinomas［J］.Pharmacol Res，2017，120：116-132.

GONG K，GUO G，GERBER D E，et al.TNF-driven adaptive response mediates resistance to EGFR inhibition in lung cancer［J］.J Clin Invest，2018，128（6）：2500-2518.

SU M，GUO C，LIU M，et al.Therapeutic targets of vitamin C on liver injury and associated biological mechanisms：A study of network pharmacology［J］.Int Immunopharmacol，2019，66：383-387.

KATTAN S W，NAFIE M S，ELMGEED G A，et al.Molecular docking， anti-proliferative activity and induction of apoptosis in human liver cancer cells treated with androstane derivatives：Implication of PI3K/Akt/mTOR pathway［J］.J Steroid Biochem Mol Biol，2020，198：105604.

李天娇，包永睿，王帅，等.基于PTEN/PI3K/Akt信号通路花蕊石抗肝癌细胞增殖作用机制研究［J］.时珍国医国药，2017，28（1）：63-67.

李菁，莫嘉浩，许洪彬，等.基于网络药理学与分子对接研究四逆散治疗肝癌的作用机制［J］.临床肝胆病杂志，2020，36（9）：1998-2004.

SANTOS S C，LACRONIQUE V，BOUCHAERT I，et al.Constitutively active STAT5 variants induce growth and survival of hematopoietic cells through a PI3-kinase/Akt dependent pathway［J］.Oncogene，2001，20（17）：2080-2090.

GONG J N，KHONG T，SEGAL D，et al.Hierarchy for targeting prosurvival BCL2 family proteins in multiple myeloma：Pivotal role of MCL1［J］.Blood，2016，128（14）：1834-1844.

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