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
- 收稿日期：2022-03-22，
  
  网络出版日期：2022-09-01，
  
  纸质出版日期：2022-12-20
- 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

Keywords

references

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