基于网络药理学分析和实验对木犀草素增强顺铂对Hela的抑瘤作用及机制研究

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研究目的:采用网络药理学结合分子对接,确定木犀草素(Luteolin,LU)是否是鸦胆子中治疗宫颈癌(Cervical cancer,CC)的有效成分;并通过体外、体内实验进一步对LU的关键作用靶点及潜在的分子机制进行验证并初步探讨其对顺铂(Cisplatin,CDDP)发挥增敏作用的机制,为更加合理、有效的临床化疗的联合用药提供实验依据。方法:1.药物和疾病的靶点分别从TCMSP和Gene Cards中获取,对二者取交集获得药物-疾病交集基因。利用Cytoscape-3.7.2可视化构造“药物-小分子活性成分-靶点基因-通路”(M-C-T-P)调控网络,STRING构造蛋白质-蛋白质相互作用网络(Protein-protein interact network,PPI)并选择核心靶点。GO和KEGG分析是使用R 3.6.0软件完成的。随后,进行了分子对接以预测核心活性化合物与核心靶标的组合并计算结合能,选出结合能负值最大的LU作为研究对象。2.体外培养人宫颈腺癌Hela细胞系,分别设空白对照组、单独LU组、单独CDDP组、LU联合CDDP组。通过CCK8法测定各组细胞的增殖抑制率,抑制率在30%左右的给药浓度被选取进行后续的实验。分别在24及48 h于相差显微镜下观察细胞形态。克隆形成实验检测细胞形成克隆的能力;细胞流式实验用于检测细胞凋亡及周期;赫斯特(Hoechst)染色观察细胞核凋亡情况;6组Hela细胞的侵袭及迁移的能力用Transwell侵袭实验和细胞划痕实验检测;不同组Hela细胞与增殖、凋亡、侵袭、迁移和周期相关蛋白的表达量用Western blot检测。3.在体内研究中,通过Hela荷瘤裸鼠模型评估LU的抗肿瘤作用。记录肿瘤生长的重量、体积变化并绘制变化曲线;Tunel染色分析4组裸鼠肿瘤凋亡情况;4组裸鼠肿瘤组织切片进行免疫组化;最后,对心、肝、脾、肺、肾的组织切片进行苏木精-伊红染色、检测肝功能指标、肾功能指标、血常规指标评价LU的生物安全性。4.采用Image-Pro软件量化分析图片结果,SPSS对各组数据进行统计,Grad Prism绘制统计统计图;组内的数据进行方差齐性检验确保组内方差无显著差异,组间的数据选择ANOVA进行多重比较检验,选择Bonferroni事后检验进行方差校准。结果:1.通过网络药理学分析,在满足药代动力学的15种成分中,共筛出对应的80个作用靶点。与宫颈癌相关的靶点基因共7006个,其中存在55个药物-宫颈癌交集基因,对交集基因的M-C-T-P网络构造可以看出LU与靶点基因联系的数量更多。分子对接结果表明LU与EGFR、Caspase 3、Cyclin D1的平均结合能负值最大,结合更稳定。2.体外CCK 8结果表明,与空白对照组相比,LU以剂量依赖的趋势抑制Hela增殖(P<0.05或0.01),且0.5μg/ml浓度下对CDDP的协同作用最明显。与对照组、LU组、CDDP组相比:i)克隆形成实验结果显示,联合组的细胞形成克隆能力被显著抑制(P<0.05或0.01);ii)细胞流式实验中联合组的G2/M期的比例明显增加,G0/G1期的比例下降,Hela细胞凋亡增多(P<0.05或0.01);iii)TUNEL染色中联合组凋亡细胞的核收缩或破裂显著增加(P<0.05或0.01);iiii)细胞流式检测细胞周期变化显示,联合组的G2/M期的比例明显增加,G0/G1期的比例下降(P<0.05或0.01);iiiii)细胞划痕实验中联合组的细胞迁移能力被明显抑制(P<0.05或0.01);Transwell实验中联合组的侵袭能力被明显抑制(P<0.05或0.01)。与对照组相比,LU组和CDDP组PI3K/Akt通路相关蛋白表达量均下降,联合组蛋白表达量下降最为明显(P<0.05或0.01)。3.在体外裸鼠移植瘤模型中,与对照组和单独给药组相比,联合组的肿瘤生长速度、肿瘤体积、重量均被明显抑制(P<0.05或0.01)。肿瘤组织的H&E染色和TUNEL染色表明,联合组与对照组和单独给药组相比,肿瘤组织坏死的细胞结构和核溶解最多、荧光显微镜下绿色荧光凋亡细胞最多。免疫组化染色检测细胞增殖、周期、凋亡、迁移标志物的表达。与对照组和LU、CDDP组相比,联合组p-PI3K、p-AKT、p-ERK、Cyclin B1、MMP2表达最低,BAX、c-Cas3表达最高。这与体外WB的蛋白表达水平趋势一致。生物安全性评估结果显示与对照组相比,药物治疗组的各脏器组织的H&E染色中,细胞和组织结构均没有明显变化。肝功能指标、肾功能指标和血常规指标,在治疗组与对照组之间无显著性差异(P>0.05)。结论:1.木犀草素,作为鸦胆子的活性成分之一,通过多靶点、多途径发挥对宫颈癌的抑制作用。其主要机制可能是通过PI3K/Akt信号通路发挥作用。2.木犀草素增强顺铂对Hela细胞增殖能力的下调作用,木犀草素和顺铂存在药物协同作用关系;木犀草素与顺铂联合应用能增强宫颈癌Hela细胞的凋亡,其可能通过影响c-Cas 3、BAX、Bcl-2基因的蛋白表达量发挥作用;木犀草素能增强顺铂诱导宫颈癌Hela细胞发生细胞周期的G2期阻滞,可能与影响Cyclin B1等和细胞周期相关的蛋白的表达量有关;木犀草素联合顺铂明显下调宫颈癌Hela细胞MMP 7和MMP 2的蛋白表达量,协同抑制Hela细胞的侵袭和转移能力;3.木犀草素与顺铂联合应用可以明显抑制体外裸鼠Hela移植瘤的生长速度,抑制肿瘤生长的质量和体积;木犀草素通过抑制PI3K/Akt通路和下调ERK的表达,并在不增加副作用的情况下协同增强CDDP治疗宫颈癌;4.木犀草素是一种很有前途的铂敏化剂。
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