文摘
背景。踝骨郁金根茎(ARCR),一双经典的药物,被广泛用于治疗胃上皮内瘤(杜松子酒)在中国。然而,这种药物的潜在机制仍然未知。因此,阐明ARCR治疗杜松子酒的分子机制是必要的。方法。的活性成分和目标ARCR从TCMSP数据库,确定相关的差异表达基因,从GSE130823数据集确定了杜松子酒。(PPI)蛋白质相互作用网络和ARCR-active component-target-pathway网络由字符串11.0和Cytoscape 3.7.2章,分别。此外,接受者操作特征曲线(ROC)进行验证的关键目标,并使用R富集分析软件。分子对接进行了测试核心活性成分之间的结合能力和关键目标。结果。31从ARCR获得活性成分,其中51 22被击中的目标与杜松子酒。基因本体论(去)功能富集分析表明,生物过程(BP),分子功能(MF)和细胞组件(CC)是最重要的是丰富的药物,儿茶酚胺绑定,分别和顶端的一部分细胞。京都基因和基因组的百科全书(KEGG)路径分析表明ARCR对杜松子酒通过监管中的刺激神经组织的相互作用,氮代谢,钙信号通路,化学carcinogenesis-receptor激活、药物代谢、缝隙连接,和癌症。在PPI网络15个潜在的目标已经明确,其中9个关键目标是证明在民国有较高的诊断价值。分子对接显示良好的亲和力的活性成分(bisdemethoxycurcumin,槲皮素和山柰酚)与相应的目标(CYP3A4, CYP1A1、HMOX1 DRD2、DPP4 ADRA2A, ADRA2C, NR1I2,和LGALS4)。结论。本研究揭示了活性成分和分子机制,通过调节multipathway ARCR治疗可有效预防杜松子酒,如中的刺激神经组织的相互作用,氮代谢和钙信号通路。
1。介绍
胃癌(GC)是全球最常见的癌症之一,排名第五的发病率和死亡率全球第四1]。包括中国在内的东亚发病率最高(2]。在中国,GC的新病例数是679000,和2015年的死亡人数是4980003]。因此,防止发生GC在中国是一项艰巨而伟大的任务。
基于劳伦分类(4GC),分为两个主要组织学类型、扩散和肠道胃癌(IGC)类型。科雷亚等人提出了一个IGC的主流模型阶段,在正常胃粘膜进展慢性浅表胃炎和慢性萎缩性胃炎(CAG),肠上皮化生,发育不良,IGC [5]。作为GC的最严重的癌前病变,治疗胃上皮内瘤(杜松子酒)对预防GC是必不可少的。目前,高档上皮内瘤的主要治疗方法包括内镜黏膜切除术和/或内镜黏膜下剥离。然而,低度上皮内瘤变和高档上皮内瘤患者不愿接受内镜手术,仍然缺乏有效的治疗方法。
踝骨基数(ARX)和Curcumae根茎(CR)是两种中国草药,通常选择治疗肿瘤疾病的药物对(6,7]。踝骨基数叫做黄芪在中国,一个代表药补气和加强脾。Curcumae根茎叫做Ezhu在中国,善于活血和解决停滞。ARX和CR主要负责补气和活血益气活血,最常用的治疗方法之一,中药的杜松子酒。钱其琛等人发现,益气活血汤可能在胃的癌前病变起到预防作用表达下调声波刺猬信号通路的表达(8]。在临床研究中,益气活血方结合四联疗法治疗过程中可以改善主要临床症状,增强胃粘膜的分泌,改善血清胃蛋白酶原的含量,降低炎症因子水平幽门螺杆菌积极的CAG患者(9]。我们之前的研究证实,益气活血方基于踝骨郁金根茎(ARCR)对胃的癌前病变(有良好的临床效果10]。
为了阐明ARCR治疗杜松子酒的机制,我们的关键目标和途径进行了探讨ARCR反对通过网络药理学和分子对接杜松子酒。我们分析的流程图如图1。
2。材料和方法
2.1。筛选活性成分和ARCR的目标
活性成分提取的中药数据库和分析平台(TCMSP) (https://tcmsp-e.com/)[11]。口服生物利用度(OB)≥30%, drug-likeness (DL)≥0.18设置的阈值来筛选活性成分ARCR TCMSP数据库中,然后为每个活动组件获得相应的目标。同时,补充了其他活性成分没有检索到相关文献评论。如果活跃组件的目标不能从TCMSP数据库,获得有关目标的预测是在SwissTargetPrediction进行(12]。的二维结构活性成分从PubChem下载(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)[13]。所有目标UniPort ARCR是标准化的数据库(14]。
2.2。收集GIN-Related差异表达基因(度)
微阵列表达分析数据集GSE130823被选为探索基因表达的度综合(GEO) (15]。GSE130823基于GPL17077平台,包括98年胃组织活检样本(47慢性胃炎、31杜松子酒和16 IGC)。的功能在Limma normizeBetweenArray包(16)是用于GSE130823正常化,度被确定使用R中的Limma包软件。目标的截止条件| log2 FoldChange | > 1和调整值< 0.05被认为是度(17]。
2.3。建设(PPI)网络和识别蛋白质间交互作用的关键目标
ARCR和杜松子酒之间的交叉目标通过ggVennDiagram包R软件,和Veen地图了。然后,我们相交的目标导入到字符串11.0 [18),物种局限于“智人”和交互所需的最低分数设置为0.900,藏在网络断开连接的节点。随后,PPI网络可视化和分析在Cytoscape 3.7.2章(19),获得的核心功能模块Cytoscape MCODE [20.CytoHubba]和识别潜在的关键目标的应用程序(21]。接受者操作特性曲线(ROC)分析,来验证使用IBM SPSS版本26日的诊断价值杜松子酒的关键目标。的表达水平从GSE130823获得目标数据集的关键。ROC曲线下的面积(AUC)是计算和统计的AUC≥0.7和标准值< 0.05。
2.4。浓缩的交叉分析的目标
我们使用clusterProfiler包(22)进行基因和基因组的京都百科全书(KEGG)路径分析和基因本体论(去)功能富集分析R软件。条形图或泡沫图构建筛选后最初的15功能类别的生物过程(BP),细胞组件(CC),分子功能(MF),分别和KEGG通路富集分析。阈值的调整值< 0.05被认为是筛选标准。
2.5。网络建设ARCR-Active Component-Intersecting Target-KEGG途径
ARCR、活性成分、相交的目标,和信号通路被引入Cytoscape 3.7.2章软件构建和分析网络,以屏幕ARCR治疗的核心活动组件杜松子酒。
2.6。分子对接分析
分子对接的核心活性成分分析ARCR和关键目标。核心活性成分的分子结构是锌数据库中搜索(23),和三维结构的关键目标是获得在PDB数据库(24]。使用PYMOL除去水分子和配体的目标。上传PDB PYMOL-processed目标和mol2格式文件的格式文件的核心活动组件SwissDock平台(25分子对接。使用UCSF嵌合体和PYMOL分析和可视化分子对接的结果。
3所示。结果
3.1。ARCR的活性成分和相应的目标
最初,获得89活性成分的ARX和82活跃组件的CR TCMSP数据库。标准的OB和DL≥0.18≥30%,结合相关文献评论(26- - - - - -29日),总共31活性成分,其中24人死于ARX和八个来自CR(一个活性成分被ARX共享和CR)。共有1101个目标与31 ARCR发现的活性成分,其中822为与ARX与CR - 279。消除重叠的目标后,剩余的472年目标,包括367年从ARX从CR - 212。ARCR的活性成分如表所示1。
3.2。度的杜松子酒
31日杜松子酒患者的胃活检组织在GSE130823作为研究对象,和47慢性胃炎组织作为对照组。根据截止的标准| log2 FoldChange | > 1和调整值< 0.05,共1667度GSE130823数据集被发现在杜松子酒组织中特异表达的Limma包,包括737调节基因和930个表达下调基因(补充表1)。
3.3。PPI网络建设和关键目标识别
使用R软件画的目标之间的维恩图ARCR和杜松子酒(图的度2(一个)),我们获得51相交的目标。字符串11.0是用于构造相交的PPI网络的目标ARCR杜松子酒的相关治疗。隐藏后孤立节点,PPI网络包含44 87节点和边缘(图2 (b))。一个核心功能模块被Cytoscape MCODE(图2 (c)),用前15度值和目标蛋白被认为是潜在的PPI网络的关键目标表2)。ROC分析的结果表明,9个关键目标(CYP3A4, CYP1A1、HMOX1 DRD2、DPP4 ADRA2A, ADRA2C, NR1I2,和LGALS4)有较高诊断价值(图2 (d)、表2)。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.4。去交叉功能富集分析和KEGG通路分析的目标
进一步阐明51相交的生物功能目标,在R富集分析软件。去功能富集分析BP获得总计363铀浓缩项目,目标明显丰富反应药物,平滑肌收缩,调节血压,消化,消化系统流程(图3(一个))。曼氏金融分析获得总计64铀浓缩项目,所涉及的目标明显儿茶酚胺绑定,碳酸脱水酶活动,G protein-coupled胺受体活动,hydro-lyase活动,碳氧裂合酶活性(图3 (b))。CC分析获得总共25浓缩项目;的目标主要是丰富的顶端部分细胞,细胞投影膜,顶端等离子体膜,突触膜和突触后膜(图3 (c))。中的KEGG通路分析返回的8项,包括刺激神经组织的相互作用,氮代谢,钙信号通路,化学carcinogenesis-receptor激活、药物代谢、缝隙连接,癌症(图3 (d))。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.5。ARCR-Active Component-Intersecting Target-KEGG通路网络
Cytoscape 3.7.2章被用来构建网络ARCR-active component-intersecting target-KEGG通路,涉及92个节点和213个边缘(图4)。网络的拓扑结构分析表明,ARX16(槲皮素)学位最高价值(学位= 18、介数中心= 0.1795,接近中心= 0.4396),表明槲皮素是最关键的成分的活性成分ARCR治疗杜松子酒,其次是CR4 (bisdemethoxycurcumin程度= 13,中间性中心= 0.1249,接近中心= 0.3625),和ARX12(山柰酚、学位= 12,中间性中心= 0.0704,接近中心= 0.4081)。网络,9活性成分(CR1, CR5、ARX1 ARX3, ARX7, ARX9, ARX13, ARX14,和ARX15)不相交的目标信息被删除。因此,总共22 ARCR扮演角色的活性成分在治疗杜松子酒,其中17例从ARX和6 CR(一个活性成分被ARX共享和CR)。
3.6。分子对接的核心活动组件和关键目标
三个核心活性成分(bisdemethoxycurcumin,槲皮素和山柰酚)和相应的每个关键目标(CYP3A4, CYP1A1、HMOX1 DRD2、DPP4 ADRA2A, ADRA2C, NR1I2,和LGALS4)是作为配体和受体,分别。当结合能小于5千卡每摩尔,配体被绑定的受体(30.]。分子对接图和结合能结果如图5。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(我)
(j)
(k)
如图5,所有活动组件可以绑定相应的关键目标,表明槲皮素,bisdemethoxycurcumin,和山柰酚ARCR的核心活性成分在治疗杜松子酒,和治疗效果可能由九个关键目标(CYP3A4, CYP1A1、HMOX1 DRD2、DPP4 ADRA2A, ADRA2C, NR1I2,和LGALS4)。
4所示。讨论
杜松子酒是最严重的胃的癌前病变,GC在杜松子酒患者的发病率明显高于CAG和IM患者(31日]。因此,杜松子酒是一种有效的治疗措施,防止GC。以前的基础研究主要集中在不同类型的实体肿瘤(胃癌)。连续过程从炎症杜松子酒经常被忽略;然而,杜松子酒与GC的发生和发展密切相关。因此,我们应该更加注意的转换过程,炎症杜松子酒。
在这项研究中,共计22 ARCR活性成分的筛选,其中三个核心活性成分(bisdemethoxycurcumin,槲皮素和山柰酚)是确定的。中的关键途径主要是刺激神经组织的相互作用,氮代谢,钙信号通路,药物代谢,缝隙连接,和癌症。此外,在PPI网络和ROC分析,九个目标(CYP3A4, CYP1A1、HMOX1 DRD2、DPP4 ADRA2A, ADRA2C, NR1I2,和LGALS4)被选为关键目标,可能扮演了一个重要的角色在ARCR杜松子酒。
槲皮素是踝骨基数的主要活性成分之一,属于一种普遍存在于各种黄酮类和中国草药。它有抗炎作用,抑制炎性细胞因子和趋化因子的分泌32,33]。在瑞典的以人群为基础的研究显示,高膳食槲皮素的摄入量是逆相关的风险noncardia胃腺癌和保护似乎特别强烈的女性暴露于氧化应激,如吸烟(34),表明槲皮素对GC可能有一个重要的预防作用。先前的研究进一步证实了槲皮素对胃粘膜上皮细胞的保护作用在体内和体外实验35- - - - - -37]。demethoxy姜黄素的导数,bisdemethoxycurcumin来源于Curcumae根茎,具有广泛的生物学特性。罗等。38)建立了一个人类胃腺癌异种移植模型使用裸小鼠体内。与bisdemethoxycurcumin干预后,线粒体功能障碍的具体指标是在线粒体中发现:三磷酸腺苷生成减少,线粒体膜电位,并增加活性氧的生产和细胞色素c,表明bisdemethoxycurcumin可以减少胃腺癌的生长,诱导线粒体功能障碍。山柰酚是一种天然类黄酮,广泛存在于许多水果、蔬菜和中国草药39]。几项研究已经表明一定浓度的山柰酚可以抑制多种肿瘤细胞的细胞周期,诱导肿瘤细胞凋亡,从而抑制肿瘤细胞/组织入侵和转移(40]。随后的研究证实了山柰酚可以激活IRE1-JNK-CHOP信号从胞质核,和G9a抑制能促进自噬细胞死亡在GC细胞,产生抗癌作用[41]。以前的研究证实,三个核心活性成分有antigastric癌症特性;然而,目前仍缺乏相关研究胃的癌前病变,应进一步加强。
民国后诊断分析,CYP3A4和CYP1A1视为最高的两个关键目标程度值,推测它们可能起到至关重要的作用在ARCR杜松子酒。CYP3A4和CYP1A1是酶的细胞色素P450超家族的成员。最近的一项研究发现,CYP3A4的表达可能与CAG的潜在致癌转换GC,这可能是生物标记物预测CAG的进展和预后不良的GC [42]。作为一个同工酶CYP家族的我,CYP1A1主要参与氧化外源性物质的转换。CYP1A1源自其优惠肝外活动的重要性和广泛的底物特异性主要的外源性物质(43]。然而,它的代谢反应可能不小心导致生产高活性化合物形成DNA加合物,导致突变和致癌作用44,45]。中的刺激神经组织的交互途径是最明显丰富信号通路,涉及三个关键目标(DRD2、ADRA2A和ADRA2C)。G protein-coupled受体(GPCRs)是庞大而多样化的信号受体,改变在各种癌症和调节癌症恶化。多巴胺受体,一类GPCRs 5亚型名叫DRD1-DRD5 [46]。一般来说,多巴胺受体参与神经障碍;然而,研究表明,多巴胺受体也参与肿瘤恶化[47- - - - - -49]。先前的研究表明多巴胺受体D2 (DRD2)表达式可以用来评估胃或食道癌患者的预后(49,50]。此外,针对DRD2一直是小说在肿瘤疾病治疗策略(51- - - - - -53]。因此,DRD2可能在GC发挥重要作用。但是,没有先前的研究提供实验证据DRD2函数杜松子酒。ADRA2A和ADRA2C alpha-2-adrenergic受体,一种肾上腺素能受体,也DRD2的假字。研究已经证实,ADRA2A的表达与乳腺癌的风险(54,55]。因此,这些关键目标可能成为治疗杜松子酒的候选基因。
这项研究仍有一些局限性。首先,这项研究的结果并不验证实验。然而,这项研究首次探索ARCR治疗杜松子酒的机制通过网络药理学和分子对接,将为后续的实验证明模型提供理论参考。第二,微阵列表达谱数据集的质量无法评估。然而,中华民国诊断分析是用于验证的关键目标,提高了结果的稳定性和可行性。
5。结论
总之,该研究使用网络药理学和分子对接系统地阐述ARCR治疗的机制杜松子酒。bisdemethoxycurcumin,结果表明,槲皮素和山柰酚是核心的活性成分,这可能产生疗效杜松子酒通过目标命名CYP3A4, CYP1A1、HMOX1, DRD2, DPP4, ADRA2A, ADRA2C NR1I2, LGALS4。ARCR的研究揭示了物质基础和可能的治疗机制杜松子酒和出土的潜在目标ARCR治疗杜松子酒,这将为后续的实验研究提供参考。
缩写
| ARCR: | 踝骨郁金根茎 |
| 杜松子酒: | 胃上皮内瘤变 |
| PPI: | 蛋白质相互作用 |
| 中华民国: | 接受者操作特性曲线 |
| 走: | 基因本体论 |
| 英国石油公司: | 生物过程 |
| MF: | 分子功能 |
| 答: | 蜂窝组件 |
| KEGG: | 京都基因和基因组的百科全书 |
| IGC: | 肠道胃癌 |
| CAG: | 慢性萎缩性胃炎 |
| ARX: | 踝骨基数 |
| 克雷格: | Curcumae根茎 |
| TCMSP: | 中药数据库和分析平台 |
| OB: | 口服生物利用度 |
| DL: | Drug-likeness |
| 地理: | 基因表达综合 |
| AUC: | ROC曲线下的面积。 |
数据可用性
在这项研究中使用的数据可从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。
确认
这项工作是由中国国家自然科学基金(没有。81703943)和江苏省研究生创新培养Project-Graduate(没有研究和实践创新项目。SJCX21_0773)。
补充材料
补充表1:GSE130823杜松子酒的差异表达基因。(补充材料)