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基于网络药理学和实验验证研究三叶青抗肝癌作用机制

摘要目的:肝细胞癌(HepatocellularCarcinoma,HCC)是全世界癌症相关死亡的重要原因之一,已经成为威胁全人类的一大公共卫生难题。目前主流的西医治疗手段存在诸多不足,通过外科手段切除或移植,并不适合大多数肝癌患者。放化疗不仅副作用大,对于患者的经济压力也非常大。由于中药作用缓和,中药方剂在改善HCC患者预后,延长患者寿命,改善患者生活质量方面展现出了令人满意的效果,当前越来越多的专家学者开始探究中医药治疗HCC的作用机制。本研究通过网络药理学预测三叶青治疗HCC的作用靶点及机制,并用体外实验验证三叶青对人肝癌HepG2细胞生物学过程的影响。为临床更有效治疗HCC提供了新思路。<br>  方法:<br>  1.首先检索中国知网、万方、维普、Pubmed数据库,检索三叶青的化学成分。再利用TCMSP数据库,设置筛选条件为口服生物利用度(oralbioavailability,OB)≥30%、类药性指数(druglikeness,DL)≥0.18、小肠渗透率(Caco-2)≥-0.4,得到三叶青的活性成分,并收集其对应的作用靶点。检索OncoDB.HCC、GeneCards、OMIM数据库,收集HCC相关靶点,构建药物-成分-靶点-疾病网络。利用String数据库进行蛋白质-蛋白质相互作用(protein-proteininteraction,PPI)分析。利用Metascape数据库进行基因本体(geneontology,GO)功能及京都基因与基因百科全书(Kyotoencyclopediaofgenesandgenomes,KEGG)通路富集分析。利用AutoDock工具和PyMol工具对部分关键靶点及其对应成分进行分子对接,验证网络分析结果。<br>  2.通过细胞实验探究三叶青对人肝癌HepG2细胞的影响。用MTT比色法和细胞形态观察实验探究三叶青对HepG2细胞增殖的影响,用细胞划痕实验和Transwell小室实验探究三叶青对HepG2细胞迁移和侵袭的影响,用AnnexinV/PI双染法和流式细胞术探究三叶青对HepG2细胞凋亡的影响,用RT-PCR和Westernblotting实验检测相关蛋白的表达水平。<br>  3.通过多元分析法探究不同加工干燥技术对三叶青中化学成分的影响。利用UPLC-Q-TOF-MS/MS技术对不同加工干燥方法制得的三叶青炮制品中化学成分进行系统分析,鉴定其化学成分。基于鉴定得到的化学成分色谱峰面积进行主成分分析。利用聚类热图分析将不同加工干燥技术得到的三叶青化学成分差异可视化。<br>  结果:<br>  1.网络药理学的结果显示,三叶青有16个活性成分,228个作用靶点,其中与治疗HCC相关靶点157个。通过PPI网络对共有靶点进行分析,显示AP-1、AKT1、MAPK1、TP53等靶点可能是三叶青治疗HCC的核心靶点。GO分析结果显示,共得到P≤0.05的GO条目2988条,其中涉及生物学过程(Biologicalprocess,BP)的2628条,涉及细胞组分(Cellularcomponent,CC)的112条,涉及分子功能(Molecularfunction,MF)的248条。KEGG结果显示,共得到196条关键通路,其中核心通路包括IL-17信号通路、TNF信号通路、P53信号通路、PI3K-Akt信号通路、MAPK/AP-1信号通路等。分子对接结果显示,三叶青主要活性成分和核心靶点之间都具有良好的结合效果。<br>  2.通过细胞实验探究三叶青对人肝癌HepG2细胞的影响。MTT比色法和细胞形态观察实验结果表明三叶青能显著抑制HepG2细胞的增殖,细胞划痕实验和Transwell小室实验结果表明三叶青能显著抑制HepG2细胞的迁移和侵袭,AnnexinV/PI双染法和流式细胞术实验结果表明三叶青能促进HepG2细胞的凋亡,RT-PCR和Westernblotting实验结果表明,三叶青能显著下调AP-1和MAPK1的表达,同时上调TP53的表达。<br>  3.通过多元分析和聚类热图分析表明,贮藏时间和贮藏环境对三叶青中化学成分的影响较小,强光光照和冷冻干燥对三叶青中化学成分的影响也较小。高温鼓风干燥、模拟氧化处理和阴干对三叶青中化学成分的影响较大。<br>  结论:三叶青能抑制人肝癌HepG2细胞的增殖、迁移和侵袭,同时促进其凋亡。其机制可能与下调AP-1、MAPK1蛋白表达、上调TP53蛋白表达有关。

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