黄连抗肺腺癌药效物质基础及其作用机制研究

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目的:探究黄连抗肺腺癌的药效物质,并阐述其作用机制,从而为黄连进一步的开发应用提供科学依据。方法:采用系统溶剂萃取法对黄连75%乙醇提取物进行部位分离,得到黄连四个萃取部位;以人肺腺癌细胞(A549)为受试对象,采用MTT法,以细胞存活率为指标,筛选黄连四个部位中抗肺腺癌(LUAD)的活性部位。采用高效液相色谱法对筛选的活性部位进行分析,初步探明黄连抗LUAD的活性物质部位的主要化学成分,以A549细胞为受试对象,采用MTT法,以细胞存活率为指标,筛选黄连活性部位抗肺腺癌活性成分,以人正常肺上皮细胞(BEAS-2B)为受试对象,考察不同化合物对正常人体细胞毒副作用,结合抗肿瘤活性和细胞毒性,筛选出抗肿瘤效果较好且对正常细胞毒副作用较小的核心化合物;通过网络药理学和分子对接技术,寻找黄连核心化合物治疗LUAD的相关靶点,建立化合物-靶点-通路(C-T-P)网络图和分子互作(PPI)网络图,筛选活性化合物抗LUAD的关键靶点;通过分子对接技术进一步分析活性物质和关键靶点之间的对接能量和残基位点,从而确认关键靶点以及核心化合物;分析关键靶点的生物功能后,利用MTT、平板克隆、划痕试验和Hoechst 33342染色试验,考察核心化合物对A549细胞增殖、迁移和凋亡的影响;通过蛋白免疫印迹(Western Blot)试验考察核心化合物对A549细胞中凋亡和迁移相关蛋白以及关键靶点蛋白表达的调节作用,从分子层面阐述核心化合物体外抗LUAD的作用机制。采用荷瘤小鼠验证核心化合物抗LUAD活性及对相关蛋白的调控。采用小鼠LLC肺癌细胞株皮下注射的方法,建立BALB/c小鼠LLC肺癌皮下实体瘤动物模型。以达沙替尼(Dasatinib)为阳性对照药,观察核心化合物对小鼠生长状态、肿瘤生长以及体重变化的影响;同时,利用苏木精-伊红(H&E)染色,检查各组小鼠肿瘤组织的变化,免疫组化试验考察核心化合物对小鼠凋亡和迁移相关蛋白、网络药理学筛选出的关键靶点蛋白的调节作用,进一步阐释核心化合物体内抗LUAD的作用机制。结果:MTT法检测结果表明,黄连正丁醇部位为抗肺腺癌的活性部位。高效液相色谱法结果表明,黄连正丁醇部位主要包括7个活性生物碱,分别为药根碱(Jatrorrhizine)、非洲防己碱(Columbamine)、表小檗碱(Epiberberine)、黄连碱(Coptisine)、巴马汀(Palmatine)、小檗碱(Berberine)和氧化表小檗碱(Oxyepiberberine,OPB)。这7个化合物对A549细胞的MTT试验结果表明,OPB抑制肿瘤细胞增殖作用最强,对正常肺上皮细胞毒副作用最小,初步认定OPB为黄连抗LUAD的核心化合物;网络药理学构建的C-T-P和PPI网络图结果表明,PIK3CD、SRC、MAPK1、BRAF和MET是黄连活性物质抗LUAD的关键靶点。分子对接试验结果表明,化合物OPB与蛋白SRC对接能量最高,提示SRC可能为化合物OPB抗LUAD的核心靶点。MTT试验结果表明,OPB能显著抑制A549的增殖,且呈剂量依赖性。给药处理48 h,当OPB浓度达到16μM时,A549细胞存活率为50%。平板克隆试验结果表明,OPB剂量依赖性地减少了A549细胞克隆形成数目。Western Blot试验数据结果表明,OPB能显著抑制SRC、FAK、Ras、Raf、MEK、p-ERK蛋白表达量(P<0.05或P<0.01或P<0.001),验证了网络药理学的结果。Hoechst 33342染色试验结果表明,OPB剂量依赖性促进A549细胞的凋亡。划痕试验结果表明,OPB能抑制A549细胞的迁移。Western Blot试验结果表明OPB能显著下调Bcl-2、MMP2和MMP9蛋白的表达(P<0.05或P<0.001),显著上调Cleaved-Caspase3蛋白的表达(P<0.05或P<0.001),进一步验证了OPB对A549细胞的促凋亡和抑制迁移的效果。上述结果证实了OPB可通过SRC为主导的信号通路抑制肿瘤细胞的增殖和迁移、促进肿瘤细胞的凋亡;荷瘤小鼠试验中,与模型组和阳性药达沙替尼(Dasatinib)组对比,OPB给药组小鼠的生存状况更好。OPB高剂量组、低剂量组和Dasatinib组对肿瘤生长有显著抑制作用,显著减少了小鼠肿瘤体积增长趋势。OPB高剂量组、低剂量组和Dasatinib组显著减少了肿瘤瘤重(P<0.01)。H&E染色结果表明,OPB和Dasatinib组肿瘤组织中,肿瘤细胞密度降低,细胞核结构被破坏。免疫组化试验的结果表明,高、低剂量OPB和Dasatinib可显著调控肿瘤细胞中凋亡、迁移和SRC相关通路蛋白表达,与网络药理学和体外细胞试验的结果一致。结论:1.黄连抗肺腺癌的活性部位为正丁醇部位,其中抗肺腺癌最有效的化合物为OPB。2.OPB在体外能抑制人肺腺癌细胞A549细胞的增殖、克隆以及迁移,促进A549细胞的凋亡,呈现剂量依赖性,同时对BEAS-2B细胞无明显毒性。3.OPB在体内能显著抑制肿瘤增长,且对小鼠无明显毒副作用。4.OPB通过SRC-FAK-Ras-Raf-MEK-p-ERK通路抑制肺腺癌细胞的增殖、迁移,促进肺腺癌细胞的凋亡,从而抑制肺腺癌的进程。本研究基于网络药理学,从细胞和整体动物层面阐述了黄连抗肺腺癌药效物质及其作用机制。
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