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鸦胆子作为一种常见的中草药,长期用于有效治疗疟疾,寄生虫和腐蚀赘疣等疾病。近年来,鸦胆子被发现具有广谱抑制癌细胞生长的作用,因而受到广泛关注。其中,鸦胆子油性提取物油酸和亚油酸具有明显抗癌效果,在国内作为抗癌药剂已生产上市。最近研究表明,鸦胆子多种水溶性成分也具有抗癌细胞生长的作用;部分成分进入了抗癌细胞试验或临床初期试验。然而,与其它中草药一样,鸦胆子抗癌活性的潜在机制尚未被阐述清晰。因此,对鸦胆子的抗癌分子机制的深入研究,将有助于鸦胆子在临床治疗上的理性开发。
在本次研究中,我们引入了一种新的计算机辅助策略,以探索鸦胆子疗效机制尤其是其分子网络化抗癌作用。通过反向对接技术扫描整个人类蛋白结构空腔,以获得部分水溶性鸦胆子活性成分的潜在靶点,并通过药效团分析和柔性对接进一步验证成分靶点相互作用。在13个鸦胆子水溶性成分的反向对接结果中,一共发现了902个的潜在靶点,其中54个是已知的癌症相关靶点。通过与相应的药物与靶点结合力比较后,发现所有预测的7,119个成分靶相互作用中,2,100个相互作用(约占29.5%)有相近或者更好的结合力。另外,通过药效团分析发现71.1%的靶点成分组(靶点对应的所有成分组合)中成分与相应靶点药物有三个或三个以上共同的结构特征。
进一步以非小细胞肺癌(NSCLC)为例的网络分析,显示出鸦胆子抗癌活性可能是通过不同层次的成分靶点交叉互相作用实现的。同时作用于MAPK信号通路和抗凋亡过程的磷酸化通路中多个关键蛋白可能是鸦胆子有效和持续抑制阻断NSCLC扩增和发展的主要原因。鸦胆子作用多个靶点蛋白很可能引起叠加或协同效应的产生,同时也可能避免了以往药物针对单个靶点蛋白所遇到的基因多态性导致的抗药性问题。此外,我们发现鸦胆子可能通过至少三条通路引起严重的低血压:(a)调节血管平滑肌收缩;(b)干扰肾素血管紧张素系统;(c)醛固酮调节的K+重吸收通路(aldosterone-regulated sodium re-absorption)。这揭示鸦胆子及其成分有可能是一种潜在的长效抗高血压药物。
总之,我们的成分靶点相互作用网络分析提供了一种研究系统药理学和毒理学经济有效的方法。这种研究方法从系统全面的角度理解鸦胆子治疗作用及机制,是一种新的研究手段。相似的运用,在某种程度上将会加速中药现代化的步伐。