文摘
Zhuling扛鼎之作汤用于治疗膀胱移行细胞癌在中医临床实践。然而,很少有研究它的确切机制。Zhuling antibladder癌症行动的扛鼎之作煎煮,一个网络药理学技术被用来设计一个组件/目标/通路分子调控网络。TCMSP数据集被用来识别Zhuling的扛鼎之作汤的化学组成,并分析和评估口服生物利用度和药物相似。Zhuling的扛鼎之作汤的化学成分通过TCMSP数据库,识别和评估和筛选的基础上口服生物利用度和药物相似。GEO数据库搜索与膀胱移行细胞癌相关基因,和阻力与膀胱移行细胞癌相关基因的目标选择的比较。目标函数和相关通路的基因检测和筛选使用注释,可视化,并全面发现数据库。Zhuling的扛鼎之作汤在膀胱移行细胞癌的影响进行了研究使用Cytoscape软件创建一个组件/目标/通路网络。最后,69和55个目标基因被发现对非侵入性膀胱移行细胞癌和浸润性膀胱移行细胞癌,分别。118年的移行细胞癌,途径高纯度,包括肿瘤坏死因子信号通路和IL-17信号路线。 103 pathways were highly enriched in invasive urothelial cancer, including the p53 signaling route, bladder cancer route, and calcium signaling route. There were 18 and 15 drug targets associated with noninvasive and invasive bladder urothelial carcinoma prognoses. Many signaling pathways directly act on tumours, and indirect pathways inhibit the development of bladder urothelial carcinoma. This research establishes a scientific foundation for further research into the framework of action of Zhuling Jisheng decoction in the therapy of bladder urothelial cancer.
1。介绍
泌尿系统最常见的恶性肿瘤是膀胱癌。每年,世界上有超过470000人被诊断为膀胱癌(第一次1]。此外,男人和女人的三到四倍,膀胱癌(2]。泌尿道上皮细胞癌、鳞状细胞癌和腺癌是最常见的膀胱恶性肿瘤,其次是转移性恶性肿瘤、小细胞癌、癌肉瘤。最常见的泌尿人类膀胱癌的恶性肿瘤,在膀胱移行细胞癌,占超过90%的膀胱癌,分为两类集中在临床和形态特征(3]。大多数的移行细胞癌构成非侵入性乳头状肿瘤(PTA)阶段。这些肿瘤通常高度分化,发展稍微没有广泛传播,和有一个优秀的临床预后,而其余三分之一的移行细胞癌(上演pT1以上)侵袭性肿瘤分化较弱,快速进展和转移的能力。膀胱癌的特点“三高:“高发病率,术后复发率高,死亡率很高。
西医在很大程度上依赖于手术治疗膀胱癌,结合放疗和化疗。但副作用相当大,这不是理想的愈合后(4]。中医治疗癌症显示独特优势在控制癌症病变的发展,延长患者的生存时间,提高生活质量。先前的研究已经研究了中药在五个方向的抗癌机制:抑制癌细胞增殖,直接杀死癌细胞,减少癌细胞转移能力,诱导肿瘤细胞凋亡,抑制肿瘤血管的形成(5]。例如,益气Jianpi滑稽汤有逆转多药耐药性的影响6]。在胃癌的老鼠,化淤解毒方可以降低il - 6的水平,il - 10, TNF -α,以及炎症反应(7]。Weipixiao,中药成分,抑制肺癌细胞的血管生成减少“低氧诱导因子(HIF-1)和血管内皮生长因子(VEGF)”(8]。因此,中药提供了一个有价值的补充发展创新的癌症疗法。
Zhuling扛鼎之作汤(ZLJSD),复合处方膀胱癌基于中医理论,包含Polyporus umbellatus(per)。薯条,踝骨Cpmplanatisemen,草Taxilli,Pseudobulbus Cremastrae Seu Pleiones,Hedyotis Diffusa草,它可以治疗膀胱癌(9]。对研究表明Polyporus umbellatus含有多糖和类固醇。其中,Polyporus umbellatus多糖有抗肿瘤、提高免疫力的影响10]。Pseudobulbus Cremastrae Seu Pleiones包含菲、苷类和芳香族化合物,可用于抗肿瘤,抗血管,降压11]。草Taxilli含有黄酮类和挥发油,可用于抗炎和抗肿瘤效果;降低血压、血糖、血脂;和加强记忆12]。踝骨Cpmplanatisemen包含化学成分如类黄酮、三萜皂苷、多糖、甾醇类、有机酸、和较小的元素,如锌、锰,可以用来降低血压和改善细胞免疫功能,抗炎、抗癌、抗氧化效果(13]。Hedyotis Diffusa草主要包括萜烯、蒽醌类、黄酮类、甾醇类、多糖、有机酸、烷烃,它具有抗炎,抗氧化,神经保护作用[14]。尽管ZLJSD临床上用于治疗膀胱癌,但特殊的药用物质和机制还不清楚,需要进一步的调查。
大量的数据研究的结果包括网络药理学。网络药理学的多组分、多目标和多通道网络比传统的单组分,建设性的思考是更适合打中医的思维的复杂特征复杂。从某些角度看,网络药理学作为新方法提供了大量的信息在single-flavour和中国的复合药物的药理作用。它可以从现代药理学的角度分析中国传统医学建议。它还可以协助研发目前中药新剂型。因此,整合不同的组件,不同的目标特征和网络药理学在中药处方可能帮助研究人员更好地理解物质基础和作用机理在疾病治疗15]。太阳等人使用网络药理学技术来识别活跃的组件和信号通路Dachengqi煎煮和调查的分子框架DCQD在急性胰腺炎的治疗。结果表明17及时成分可促进DCQD“PI3K / AKT信号通路的调节细胞凋亡和抑制病理损害和炎症改善急性胰腺炎(16]。唐等人使用网络药理学的方法寻找“37个潜在目标的麻黄Fuzi Xixin汤治疗过敏性鼻炎,包括药物相似度评估,口服生物利用度预测,多种药物预测,和网络的活性成分分析和潜在目标。”的宗旨与过敏性鼻炎。此外,四个预期的组件被发现具有消炎作用[17]。施等人使用网络药理学和验证研究调查的方法Danggui Buxue汤补血行动治疗血虚证,发现它工作同时通过增加免疫力和提高免疫造血作用[18]。上述研究表明,网络药理学已逐渐开始渗透中国传统医学的各个方面的研究,探索新的方面,中国传统医学和系统地解释了component-target关系和单一和复合中国传统药物的药理机制。收集中药成分,预测的目标行动,明确单一中药的作用机理,以及发现的最新迹象中药具有重要的应用价值。
的方法和分子靶点ZLJSD在膀胱移行细胞癌的治疗进行了使用网络药理学方法研究。TCMSP数据库被用来识别ZLJSD及其目标的活性化学物质。然后,发现膀胱移行细胞癌因性网站,我们观察了不同表达基因在膀胱移行细胞癌患者和健康人。的可能机制“ZLJSD疗法BLCA调查使用基因本体论(去),京都基因和基因组的百科全书(KEGG)路径分析,和生存曲线。“这将是有益的探索的过程中药公式,揭示药理指标,并作为指导今后的治疗过程。
2。材料和方法
2.1。活性成分筛选
我们利用中国传统医学系统的药理数据库和分析平台(TCMSP,http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php)[19)确定ZLJSD的化学元素。这个数据库是用于获得成分数据,如成分数,“分子名称、分子量、fat-water分区系数,氢键供体受体数量、口服生物利用度(OB),肠道上皮通透性,血脑屏障(BBB),药物相似(DL)和药物半衰期”(HL)。我们选择口服生物利用度 和药物相似 (20.]。
2.2。识别潜在的目标
33 ZLJSD发现匹配的目标,这些潜在的化合物进入向DrugBank数据库(https://www.drugbank.ca/)[21]。后删除6化合物没有与任何目标,27日终于选中。收集875 27个目标化合物。
2.3。目标与膀胱移行细胞癌有关
差异表达基因BLCA患者由GEO数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)系列GSE40355和样本数量:GSM991923-GSM991930控制样本,8例,GSM991931-GSM991938 8非侵入性肿瘤样本的样本(2 x pTaG1和6 x pTaG2)和8 GSM991939-GSM991946侵袭性的肿瘤样本(1 x pT1G1 4 x pT1G3, 3 x pT2G3)。基因与罗斯福 和 被认为BLCA和微分目标有关。
2.4。网络建设
ZLJSD复杂目标网络的建成和可视化Cytoscape 3.7.2章软件。字符串的数据库是一个数据库,直接和间接蛋白质相互作用的信息。相互作用的程度,每个蛋白质都是下一个价值。更高的值会导致更多的信心在蛋白质之间的相互作用。基因治疗相关ZLJSD膀胱癌已经上传了蛋白质交互网络数据库的字符串。数据选择和导入到软件Cytoscape生成PPI网络ZLJSD信心得分是0.7高的检测系统级蛋白质-蛋白质之间的关系。ZLJSD核心PPI网络的计算目标和非侵入性和扩散性BLCA目标显示使用Cytoscape MCODE程序。
2.5。生物信息学分析
分析了利用数据库”注释、可视化和综合发现”(大卫)(https://david.ncifcrf.govv6.8)来评估生物功能分子功能和细胞组件。在基因( ),功能类别丰富,前20名功能类别的去挑选。通路分析,大卫分配京都基因和基因组的百科全书(KEGG)数据库是利用。随后的调查,通路显著 改变被发现(22]。
2.6。关键目标基因和患者预后之间的关系
TCGA的预后分析癌症基因组图谱()是一个项目NHGRI和NCI合作。TCGA的数据库是一个相关的项目(NCI)。TCGA 33肿瘤进行测序。在这部作品中,BLCA分组,TCGA分析分析和吸引kaplan meier存活曲线预测预报的无创性移行细胞癌和移行细胞浸润性癌检查协会的重要目标基因的预测。
3所示。结果
3.1。复合目标网络分析
潜在的化合物被确定在27 ZLJSD(表1)。如图1(一)显示,2485年通用概率数据库的调节和3104个表达下调,表明无创性BLCA相关的5589个基因。如图1 (b),4460种不同的基因与upregulation入侵BLCA 2173的差别,对这些基因的22287个。如图1 (c)显示,有181个独特的基因,调节到158年,由23个表达下调,侵入性和非侵入性BLCA。ZLJSD组成网络是利用测试化合物和他们的目标。如图2(一个),有90个节点(21化合物ZLJSD和69年复合目标)的药物和noninvasive-urothelial癌网络,以及166年的边界表示的化合物之间的相互作用。如图2 (b)55 76节点(21个化合物和药物ZLJSD)和147年边缘表明复合目标相互作用存在于药物和invasive-urothelial癌网络。在非侵入式和侵入性BLCA,维恩图解显示39路口ZLJSD(表的目标2)。
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3.2。PPI网络的建设
检查工作目标基因之间的联系和差异基因在BLCA, PPI网络建立了利用字符串使用Cytoscape数据库和视觉合成进行了。PPI网络被用来检查69 ZLJSD侵入BLCA疗法的目标基因。结果表明,蛋白质和功能之间的联系是90个节点和166个边缘(图3(一个))。MCODE插件证实了PPI网络工作的模块列表及相关显著(图3 (b))。模块1(分数:6000)由6节点和15边缘。种子基因PRKCA;模块2(分数:4.5)由5节点和9边缘;种子基因il - 1β;模块3(分数:4)是由4个节点和6边缘,并BIRC5种子基因。模块4(3分)由3节点和3条边,CHRM2种子基因。模块5(3分)由3节点和3条边,ADRA1B种子基因。模块6(2.8分)由6 7节点和边缘,MMP2和种子基因。的潜在55目标基因治疗invasive-BLCA ZLJSD,显示76个节点和147个边缘(图3 (c)),是蛋白质之间的相互作用和功能。MCODE插件用来确认PPI网络的列表功能模块和相应的有意义的模块列(图3 (d))。模块1(分数:4.444)包含10节点和20边缘。种子基因CHRM2;模块2(分数:3.333)由4个节点和5边,CDK1种子基因。
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3.3。去KEGG富集分析
大卫通路提振分析是由公认的和KEGG 69基准的移行细胞癌和55目标入侵移行细胞癌。细胞组件和分子功能对申请人的目标去评估基于生物过程。如图4(一)718去条件的移行细胞癌( ),620年生物学途径,细胞成分43,55个分子功能非常丰富。关键词,是高度丰富的生物机制中细胞成分和分子活性组成细胞增殖控制、有机反应,内源性刺激反应,和甾类激素刺激的反应。入侵移行细胞癌( ),483生物机制,51单元组件和45分子活动是高纯度在579年关键字,如图4 (b)。在附加的表1,评估的数据显示。包括细胞增殖、凋亡调控程序性死亡控制的细胞,和有机反应,这些关键词去大大丰富在生物过程中,电池组件,和分子的功能。普通BP ZLJSD强化404年,31日CC, 38 MF无创性BLCA的疗法。可能会发现在表的数据2。
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BLCA治疗期间,KEGG通路研究揭示了通路被ZLJSD影响很大。显示在图5(一个),有118高纯度通路( ,肿瘤坏死因子信号通路),IL-17信号路线,AGE-RAGE信号路径在糖尿病问题,nf -κB信号系统等非侵入式的治疗和治疗移行细胞癌。给出了附加的表的数据3KEGG途径分析。103大大丰富通路( ),由通路p53、膀胱癌和通路的钙信号,如图中被发现5 (b)侵入性治疗的移行细胞癌。数据包含在附加的表3KEGG途径分析。93频繁的非侵入性的治疗方法和入侵BLCAs KEGG增强。
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3.4。基因通路网络分析
基因网络途径是建立在一个非常富有的网络和控制这些通路的基因,如图6。BC的移行细胞癌的拓扑研究20通路和34个基因。绿色是目的基因,而粉红色的网络路径。最广泛的核心目标基因被发现在图6(一)。泌尿道上皮细胞癌侵袭性使用BC在20通路进行拓扑分析和41个基因,如图6 (b)。目标基因是蓝色的,和网络路由是黄色的。网络中的图表表明,il - 6最核心基因。他们可能是一个重要BLCA ZLJSD目标。
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3.5。预后分析ZLJSD目标
,TCGA数据库包含33个肿瘤的表达和临床资料。TCGA预后分析使用数据库探索核心基因BLCA的预后的影响发现,生存分析的无创性移行细胞癌显示18个目标是生存与预后相关,如图7;患者的总体生存高基因表达和低于低表达包括ADRA1D ADRA1A, CALM1, CHRM2, COL3A1, CYP1B1, DPP4, GJA1,小君,MAOB, prg, PTGER3, PTGS1 RUNX1T1, SLC2A4。high-gene活动患者的总体生存大于低表达,包括PPARG和TNFSF15。分析入侵移行细胞癌如图的生存8。有15个目标生存与预后相关。high-gene活动患者的总体生存低于低表达,ACACA, ADRA1D, ADRA2A, CALM1, CHRM2, CYP1B1,小君,MAOB, prg, PTGER3, PTGS1, RUNX1T1, SLC2A4;患者的总体生存高基因表达高于较低表达,包括PPARG和VEGFA。变异(logrank )是重要的统计。其他基因的检查的结果没有显著的统计学。
4所示。讨论
我们发现ZLJSD可以显著提高膀胱癌患者的症状,我们相信这是由于其antibladder癌症活动。因此,我们使用网络药理学方法调查可能的过程。
我们使用口服生物利用度(OB)的30%和药物相似(DL) 0.18找到21物质与疾病的目标:“beta-sitosterol,槲皮素、山柰酚和豆甾醇,“按照herb-disease网络。Beta-sitosterol,例如,有效地减少了癌细胞发展减少核扩散和antibladder癌症的影响(23]。山柰酚类黄酮抑制膀胱癌细胞发展通过c-Met / p38信号通路,因此预防膀胱癌发展,入侵和转移(24]。槲皮素是一种黄酮,一种多酚物质,抑制膀胱癌细胞增殖,细胞增殖和甲基化。突变型P53和生存素蛋白的减少可能会连接到quercetin-induced凋亡[25]。简而言之,这些活性成分形成的基础ZLJSD对膀胱癌的潜在的抗癌作用。
我们使用了target-pathway网络,一起去的结果分析,假设可能的策略ZLJSD与膀胱癌症治疗的生物功能如炎症反应、增殖,血管生成,细胞凋亡,细胞衰老。
4.1。细胞增殖
异常的细胞增殖是恶性肿瘤的重要特征。有丝分裂间期和预备阶段的应由细胞生长和分离。目前,细胞周期蛋白的过度表达和细胞周期蛋白依赖性激酶(长江基建)抑制剂在舞台上经常与细胞恶性肿瘤有关。Cyclin-related激酶1 (CDK1)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,起着至关重要的作用在细胞增殖调控G2 / M细胞循环阶段。所需的所有真核细胞分裂的先决条件已经考虑到现在。CDK1 CDK1失活,导致有丝分裂停止(26]。CCNB1被承认为一个有用的诊断患者的筛查工具具有高复发概率和膀胱内的反应nonmuscular浸润性膀胱癌(27]。DNA Downregulation reparation-related检查点蛋白激酶2 (CHEK2)是某些癌症与不良预后相关。研究CHEK2参与BLCA表明减少CHEK2表达式是一个独立的发展预测和进步的无病生存期(不足28]。CDK1抑制表达的槲皮素和山柰酚可能导致zLJSD在细胞增殖的作用,进而调节细胞周期的信号通路。槲皮素可以通过CCNB1积极影响DNA修复,CHEK2和细胞周期的影响。此外,槲皮素可以调节通过PRKCB MAPK和安全系数来调节细胞增殖。
4.2。细胞凋亡
细胞凋亡的抑制在《创世纪》中扮演一个重要组成部分和细胞增殖增加恶性肿瘤的进展29日]。细胞凋亡的另一个重要的方面是生产和bcl - 2家族的监管。bcl - 2是一种凋亡蛋白抑制剂,PI3K-AKT信号路由和P53的信号途径凋亡调节器(30.,31日]。在beta-sitosterol ZLJSD,槲皮素和山柰酚物质操作bcl - 2。此外,CASP级联,CASP8的直接监管和beta-sitosterol CASP3,槲皮素和山柰酚可能是一个重要组成部分ZLJSD在调节细胞凋亡(32]。
4.3。炎症
刺激炎症反应可能导致肿瘤的释放成炎症微环境的许多元素,支持他们的扩散(33]。肿瘤坏死因子是一种炎症因子,是有影响力的。不仅可以促进细胞凋亡,而且细胞的生存和生长信号。在炎症反应34),NF -βB是一个关键因素。细胞凋亡蛋白bcl - 2不仅可以访问细胞核,加速炎症分子的后续发展像IL-1B, il - 6, PTGS2但也阻止细胞凋亡。槲皮素和山柰酚组件在ZLJSD可以影响整个炎症反应通过抑制剂RELA上游表达式(35,36]。NF-ŢB信号途径和il - 6表达下调的路线可能牵涉其中。IL-1B抑制NF-ŢB释放间接或直接和抑制炎症下游蛋白的生产。三百六十六。研究表明,特定的参与炎症癌症疼痛[变量之间有紧密的关系37]。的疼痛减少ZLJSD膀胱癌肿瘤也可以链接到其抗炎活性,因此。
4.4。血管生成
血管生成取决于肿瘤发展和转移38]。肿瘤微环境(时差)缺氧的基本属性,可以激活HIF缺氧基因的转录触发proangiogenic因子VEGF生产(39]。proangiogenic VEGF是一个重要因素。利用与VEGFR时,许多下游信号分子PLC -α可能被激活。PKC、PI3K MAPK等,以及一个信号,最终可能会被传送到细胞核,因此实现VEGF的生物学影响(40]。槲皮素在PTGS2 ZLJSD可能影响表达水平,PRKCA,并通过作用于VEGF通路中的PRKCB HIF1A, VEGFA,和2的表达水平- methoxy-3 methyl-9 10 -蒽醌,豆甾醇,β谷甾醇。槲皮素的表达PPP3CA可以减少血管生成,从而发挥抗癌作用。
4.5。细胞衰老
细胞衰老是一个不可逆转的阻止细胞周期系统,对几种类型的细胞应激(41]。细胞老化可以作为一个重要的过程明显对抗癌症。信号传输过程中细胞内衰老信号作用通路,CHEK1和CHEK2激酶至关重要。在许多地方,让它可以激活p53磷酸化p53触发细胞周期阻滞通过下游目标记录(42]。四千一百四十一伴随老化细胞,称为senescence-secreted表型,释放细胞因子,趋化因子,细胞外基质蛋白酶,生长因子(SASP)。“NF -κB和C / EBPβ“管理主要通过主炎症产生的直接调制SASP SASP监管机构(如il - 6和引发)。免疫系统分泌SASP因素可以提高稳定性,提供信号和免疫招聘。例如,“plasminographic激活1 (PAI1)、白介素6 (il - 6)、白介素8(引发)、胰岛素样生长因子结合protein7,“细胞周期逮捕、致癌作用(IGFBP7)和生长因子β(TGF -β)转换会导致癌细胞凋亡[43]。分泌SASP也促进致癌作用通过诱导产生VEGF或增加血管新生上皮转变从一个恶性肿瘤转移到另一个(44]。因此,有必要设计更多潜在老化治疗SASP组件的一个明确定义的方法。活性成分在“formonetin、calycosin kaempferide ZLJSD”可能作用于细胞衰老途径和使用CHEK1抑制致癌作用,槲皮素,CHEK2, RELA等等。
5。结论
我们的研究预测的目标成分的ZLJSD网络药理学的方法并分析其可能的anti-BLCA效应机制。这种方法可以解决四个方面:对抗系统性炎症反应,抑制血管生成减少异常细胞生长和促进细胞凋亡。我们有理由相信他们的抗癌机制膀胱肿瘤之间的间接或直接的协同努力在许多多用途和几种不同的路径。进一步的测试,不过,是至关重要的,露出ZLJSD antibladder癌症的影响。
数据可用性
本文处理TCMSP数据库的建立。作者没有得到允许共享的数据。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
陈宇马和建龙王同样起到了推波助澜的作用。
确认
这项研究是由浙江中医药科技项目(没有。2010 za100)
补充材料
补充材料包括补充表1,表2,表3和表4所示。表1:分子与BLCA浓缩的ZLJSD被公认为目标函数。表2:电池组件去浓缩的假定与BLCA ZLJSD目标。表3:KEGG浓缩的假定与BLCA ZLJSD目标。表4:另一个版本KEGG浓缩的假定的与BLCA ZLJSD目标。(补充材料)