黄芪总黄酮联合顺铂对喉鳞癌抗癌作用的研究

目的:喉鳞状细胞癌(laryngeal squamous cell carcinoma,LSCC)是最常见的头颈部肿瘤。黄芪提取物在肿瘤进展的调控中起重要作用。然而,黄芪提取物在LSCC中的作用及相关机制尚不清楚。而黄酮类化合物是黄芪提取物中主要的生物活性物质,本研究主要探讨:(1)黄芪总黄酮(Astragali radix total flavonoid,TFA)和顺铂(CDDP)联合使用对LSCC裸鼠异位移植瘤模型的影响,为临床上LSCC化学治疗增敏以及高效低毒治疗策略奠定基础;(2)TFA发挥抗LSCC作用可能的调控机制。方法:首先构建LSCC移植瘤模型,通过药效学方法评价TFA和CDDP联合应用对LSCC小鼠模型的抑制作用。然后,采用超高效液相色谱-串联质谱法(Ultra-high-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)确定TFA的体内原型。最后,通过对LSCC芯片、RNA测序数据和TFA主要生物活性成分的整合分析,确定潜在的药物靶点。在此基础上,本项研究还构建了基于这个原型和潜在药物靶点的蛋白-蛋白相互作用(Protein-protein interaction,PPI)网络、化合物-靶点网络(Compound-target network,C-T network)和靶点-通路网络(Target-pathway network,T-P network),以此来识别主要的靶点和通路。结果:动物实验表明,TFA与CDDP具有显著的协同抗肿瘤活性,且TFA能减轻CDDP化疗引起的肾毒性,并改善LSCC荷瘤小鼠的生存。与CDDP单独给药组相比,24mg/kg TFA+1mg/kg CDDP组与48mg/kg TFA+1mg/kg CDDP组有较高的肿瘤抑制率(分别为29.3%、40.2%vs.26.8%)。利用UPLC-MS/MS,本研究从实验小鼠血清中鉴定出8种TFA成分:芒柄花黄素、芒柄花苷、毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮苷、7,2'-二羟基-3',4'-二甲氧基-黄烷、7,2'-二羟基-3',4'-二甲氧基-黄烷苷、3-羟基-9,10-紫檀烷、紫檀烷苷。接下来,运用网络药理学预测了TFA 8种主要成分的184个蛋白靶点(药物靶点),并从两个数据集收集了1096个LSCC相关靶点(即疾病靶点,其中114个靶点来自网络数据库DisGeNet、996个靶点是芯片数据和RNA测序数据的交集),Venn分析确定了19个候选靶点(药物靶点和疾病靶点的交集):EGFR、ERBB2、ERBB4、MMP1、MMP3、NRAS、NOX4、TOP2A、DRD1、MAOB、ACHE、CA9、ALDH1A1、ALDH1A2、ALOX12B、ALOX15、DCT、CYP1B1和DAPK1。通过构建19个TFA候选靶点的PPI网络,本研究发现EGFR可能是TFA的核心靶点,它与ERBB2、ERBB4、MMP1、MMP3、NRAS、NOX4、TOP2A、CA9和ALDH1A1相互作用。通过构建C-T网络,发现TFA的8个主要成分与候选靶点EGFR、ERBB2、ERBB4、MMP3、MMP1、ALDH1A、ALDH1A2、TOP2A、MAOB、ALOX15、NRAS、ACHE、DAPK1对接得分高(对接得分>4.52),尤其是黄酮苷类化合物芒柄花苷,毛蕊异黄酮苷,7,2'-二羟基-3',4'-二甲氧基-黄烷苷和紫檀烷苷与3-羟基-9,10-紫檀烷可以与靶点紧密结合。为了更好地理解TFA与CDDP协同抑制LSCC的药理学机制,通过基因本体论(Gene Ontology,GO)分析和KEGG通路富集分析(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)对19个靶点进行功能注释。GO分析表明,靶基因参与了氧化还原、细胞凋亡的调节和细胞增殖的过程;KEGG通路分析结果显示,19个靶点富集于PI3K-Akt、ErbB和钙信号等通路。结论:黄芪总黄酮协同顺铂可显著抑制喉鳞癌增殖,并增强其化疗敏感性。本研究整合分析预测了TFA成分的19个靶基因,这些靶基因主要参与EGFR相关的肿瘤信号传递、代谢和氧化应激。总之,这些发现揭示了TFA在LSCC调控中的作用,并为LSCC的高效低毒治疗策略提供了潜在的靶点。