Action mechanism of seaweed-kunbu in treatment of breast cancer based on network pharmacology
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摘要:目的
通过网络药理学方法分析海藻-昆布治疗乳腺癌的作用机制。
方法通过TCMSP数据库检索海藻-昆布的活性成分及其靶点。通过GeneCards和OMIM数据库获取乳腺癌的相关靶标, 并通过Cytoscape软件构建“药物-疾病靶点”网络图。利用String平台进行蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析。采用R语言进行基因本体论(GO)功能注释和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。采用分子对接技术验证关键化合物与靶点的结合能力，并通过体外实验进行功能验证。
结果本研究共获得海藻-昆布的有效化合物11个。海藻-昆布与乳腺癌高度相关的交集靶标为150个，筛选出丝氨酸/苏氨酸激酶1(AKT1)、p53肿瘤蛋白(TP53)、肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素6(IL6)、血管内皮生长因子A(VEGFA)、JUN、胱天蛋白酶3(CASP3)、白细胞介素1B(IL1B)、MYC和人表皮生长因子受体(EGFR)共10个核心基因。GO分析表明，这些化合物可能参与信号转导、细胞凋亡、细胞增殖、炎症反应等生物过程。KEGG通路分析表明，主要富集信号通路为PI3K/Akt、MAPK和TNF等信号通路。分子对接和体外实验结果表明，海藻-昆布的主要化学成分岩藻甾醇对乳腺癌三阴型细胞BT-549具有抗增殖作用。
结论海藻-昆布可能通过多靶点、多通路来治疗乳腺癌，其主要化学成分岩藻甾醇可有效抑制BT-549细胞增殖活性。
Abstract:ObjectiveTo analyze the mechanism of action of seaweed-kunbu in the treatment of breast cancer through network pharmacology.
MethodsThe active ingredients and their targets of seaweed-kunbu were retrieved through the TCMSP database. Relevant targets for breast cancer were obtained through the GeneCards and OMIM databases, and "drug-disease target" network diagram was constructed using Cytoscape software. Protein-protein interaction (PPI) network analysis was performed using the String platform. Gene Ontology (GO) functional annotation and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway enrichment analysis were performed using R language. Molecular docking technology was used to verify the binding ability of key compounds to targets, and functional verification was carried out through in vitro experiments.
ResultsA total of 11 effective compounds were obtained from seaweed-kunbu in this study, among which 10 were related to breast cancer. There were 150 highly relevant intersecting targets between seaweed-kunbu and breast cancer, and 10 core genes including Serine/threonine kinase 1 (AKT1), p53 tumor protein (TP53), tumor necrosis factor (TNF), interleukin6 (IL6), vascular endothelial growth factor A (VEGFA), JUN, caspase 3 (CASP3), interleukin1B (IL1B), MYC and human epidermal growth factor receptor (EGFR) were screened out. GO analysis indicated that these compounds may be involved in biological processes such as signal transduction, apoptosis, cell proliferation, and inflammatory response. KEGG pathway analysis showed that the main enriched signaling pathways were PI3K/Akt, MAPK and TNF. Molecular docking and in vitro experimental results demonstrated that fucosterol, the main chemical component of seaweed-kunbu, had an antiproliferative effect on triple-negative breast cancer BT-549 cells.
ConclusionSeaweed-kunbu may treat breast cancer through multiple targets and pathways, and its main chemical component fucosterol can effectively inhibit the proliferation activity of BT-549 cells.
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Keywords:
- seaweed-kunbu /
- breast cancer /
- network pharmacology /
- molecular docking /
- signaling pathway /
- fucosterol
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急性胰腺炎(AP)是临床常见疾病，按病情严重程度可分为轻症急性胰腺炎(MAP)、重症急性胰腺炎(SAP)等。5%~20%的AP患者病情会进展为SAP, 最终因多脏器功能不全而死亡[1]。因此，及时评估病情发展并采取有效的对症治疗措施，是改善AP患者预后和降低其病死率的关键。近年来较多研究[2-3]显示，炎性介质、免疫功能紊乱和微循环障碍等与AP的发生、发展密切相关。同型半胱氨酸(Hcy)是一种含硫氨基酸，有研究[4]称高Hcy血症是AP患者发生微循环、内皮功能障碍的原因之一。可溶性白介素2受体(sIL-2R)是活化淋巴细胞膜白细胞介素-2受体的α链成分。已有研究[5]显示, Hcy、sIL-2R水平变化与感染性疾病、炎症性疾病等密切相关。本研究探讨AP患者血清Hcy、sIL-2R水平与病情严重程度的相关性，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 一般资料
选取如皋市人民医院2020年10月—2022年6月收治的82例AP患者纳入AP组。纳入标准: ①符合AP相关诊断标准[6]者; ②年龄18岁以上，既往无胰腺手术史者; ③临床资料齐全者; ④发病至入院时间≤48 h者。排除标准: ①近期有抗血小板药物使用史者; ②伴终末期恶性肿瘤、血液病等者; ③糖尿病酮症酸中毒者; ④伴全身急性感染、慢性感染者。另选取同期在如皋市人民医院体检的66例健康体检者纳入对照组。2组研究对象的一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05), 见表 1。
表 1 2组研究对象一般资料比较(x±s)[n(%)]组别 性别 年龄/岁 体质量指数/(kg/m2) 男 女 对照组(n=66) 48(72.73) 18(27.27) 50.32±9.11 21.98±3.21 AP组(n=82) 54(65.85) 28(34.15) 49.85±8.69 22.54±3.69 1.2 方法
1.2.1 Hcy、sIL-2R水平检测
清晨抽取2组研究对象的空腹外周静脉血4 mL, 置于无菌真空且含有促凝剂的采血管中，混匀后以2 900转/min离心12 min, 离心半径6 cm, 分离上层血清，立即送检或-20 ℃低温保存待检。采用美国DPC公司IMMULITE型化学发光酶免分析仪及其配套试剂盒，以酶联免疫吸附法检测Hcy、sIL-2R水平，严格按照说明书要求执行操作步骤，且上述操作均由同一名检验科医生完成。
1.2.2 病情严重程度评估
采用急性生理功能和慢性健康状况评分系统Ⅱ(APACHE Ⅱ)[7]评估AP患者的病情严重程度, APACHE Ⅱ评分 < 8分为MAP, APACHEⅡ评分≥8分为SAP。按照病情严重程度的不同，将82例AP患者分为MAP组50例和SAP组32例。
1.3 观察指标
① 观察并比较AP组与对照组的血清Hcy、sIL-2R水平; ②观察并比较不同病情严重程度AP患者的血清Hcy、sIL-2R水平以及APACHE Ⅱ评分; ③分析血清Hcy、sIL-2R水平与APACHE Ⅱ评分的相关性。
1.4 统计学分析
采用SPSS 25.0软件对数据进行统计学分析，计量资料以(x±s)描述，比较行t检验，计数资料以[n(%)]表示，比较行χ2检验，采用Pearson为相关分析法分析相关性，并绘制散点图, P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 血清Hcy、sIL-2R水平比较
AP组血清Hcy、sIL-2R水平均高于对照组，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 2。
表 2 对照组与AP组血清Hcy、sIL-2R水平比较(x±s)组别 Hcy/(mmol/L) sIL-2R/(pg/mL) 对照组(n=66) 6.02±0.37 14.51±3.64 AP组(n=82) 10.75±2.05* 39.46±8.12* Hcy: 同型半胱氨酸; sIL-2R: 可溶性白介素2受体。
与对照组比较, *P < 0.05。2.2 不同病情AP患者血清Hcy、sIL-2R水平和APACHE Ⅱ评分比较
SAP组血清Hcy、sIL-2R水平及APACHE Ⅱ评分均高于MAP组，差异有统计学意义(P < 0.05), 见表 3。
表 3 不同病情AP患者血清因子水平及APACHE Ⅱ评分比较(x±s)组别 Hcy/(mmol/L) sIL-2R/(pg/mL) APACHEⅡ评分/分 MAP组(n=50) 7.44±1.12 31.87±6.58 4.11±0.64 SAP组(n=32) 15.93±0.37* 51.32±11.09* 16.74±3.11* Hcy: 同型半胱氨酸; sIL-2R: 可溶性白介素2受体; APACHE Ⅱ: 急性生理功能和慢性健康状况评分系统Ⅱ。
与对照组比较, * P < 0.05。2.3 Hcy、sIL-2R与APACHE Ⅱ评分的相关性分析
相关性分析结果显示, Hcy、sIL-2R与AP患者APACHE Ⅱ评分均呈正相关(P < 0.05), 见表 4、图 1和图 2。
表 4 Hcy、sIL-2R与AP患者APACHE Ⅱ评分的相关性分析指标 APACHE Ⅱ评分 r P Hcy 0.784 < 0.001 sIL-2R 0.677 < 0.001 3. 讨论
AP是与胰腺自身消化有关的炎症性疾病，主要由胰腺内消化酶激活与释放异常所致。强烈的全身炎症反应及胰腺坏死可导致AP向SAP进展。相关研究[8]显示, SAP致死率高达30%, 严重影响患者的身体健康与生命安全。因此，早期对AP患者进行病情判断及预后评估有助于临床早期干预，防止AP向SAP进展，进而改善患者预后。多项研究[9-10]显示, AP的发生、发展与胰腺缺血存在紧密联系，胰腺微血管灌注衰竭可能是诱使AP发生的原因之一，胰腺微循环障碍会加重AP病程中的胰腺损害。
Hcy是一种含硫氨基酸，高Hcy会导致血管内皮产生羟自由基、过氧化物等氧自由基，并导致清除氧自由基的酶能力降低，引起蛋白质损伤，破坏弹力胶原纤维[11-12]。本研究结果显示, AP组患者血清Hcy水平显著高于对照组健康体检者，且随着病情严重程度的增加, AP患者的Hcy水平显著增高，与既往报道[13]结论相符。由此提示, Hcy在AP的发生、发展中具有重要意义。国内外研究[14-15]证实，胰腺微循环障碍所致毛细血管内血栓形成、白细胞活化、促炎因子形成等是AP患者病情加重的原因之一，而高Hcy水平可进一步加重AP患者微血管循环受损、内皮功能障碍。分析原因，血清Hcy水平增高可导致内皮功能障碍，刺激血管平滑肌细胞增生，促进硬化斑块形成，同时可通过干扰促凝血-抗凝血平衡，促进血栓形成，损伤心血管功能。
sIL-2R是一种免疫抑制介质，主要由活化T细胞、单核细胞释放，可调控白细胞介素-2/白细胞介素-2受体系统功能，还可抑制T淋巴细胞增殖[16]。杨旭辉等[17]发现，若sIL-2R水平升高，患者的免疫功能会下降, B细胞功能会减弱。MORIMOTO T等[18]发现, AP患者早期会出现免疫抑制情况, CD4+降低，但随着病情的好转，免疫功能会逐渐恢复正常。由此可见, AP患者机体免疫功能情况与其病情进展存在一定关联。本研究中，与对照组健康体检者相比, AP患者sIL-2R水平显著更高，尤其是SAP患者，表明sIL-2R介导的免疫抑制效应与AP病情进展有关。推测可能原因为，早期AP患者处于过度炎症反应状态, sIL-2R表达增高会导致免疫逃逸，介导胰腺腺泡细胞免疫复合损伤，导致大量炎性细胞因子被释放，诱发炎症性损伤，造成炎症级联反应，加重患者病情，进而影响预后[19]。
APACHE Ⅱ评分是目前临床广泛应用于患者病情及预后评估的指标之一，可有效评估AP患者的病情严重程度[20-22]。本研究相关性分析结果显示, AP患者血清Hcy、sIL-2R水平均与APACHE Ⅱ评分呈正相关。由此可见，检测血清Hcy、sIL-2R水平亦可初步反映AP患者的病情严重程度。
综上所述，血清Hcy、sIL-2R在AP患者中呈高表达，且与APACHE Ⅱ评分具有一定相关性，有望成为预测AP患者病情严重程度的辅助指标，后续研究可扩大样本量进一步深入探讨Hcy、sIL-2R在AP发病机制中的作用。
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图 9 不同浓度岩藻甾醇对p-AKT蛋白表达的抑制作用
A: 不同浓度岩藻甾醇对p-AKT蛋白的影响(WB图像); B: 不同浓度岩藻甾醇对p-AKT蛋白的影响(定量分析)。与0 μmol/L比较, *P < 0.05, **P < 0.01。
表 1 海藻-昆布的活性成分
分子编码 分子名称 分子质量 OB/% DL MOL010615 海藻甾醇 426.31 43.48 0.62 MOL010616 鹅掌菜酚 372.30 87.06 0.63 MOL010617 1553-41-9 302.50 45.66 0.21 MOL010625 24-二四亚甲基胆固醇 412.77 43.54 0.76 MOL001439 花生四烯酸 304.52 45.57 0.20 MOL000953 CLR 386.73 37.87 0.68 MOL009622 岩藻甾醇 412.77 43.78 0.76 MOL010578 N-[(1S)-1-(benzyl)-2-[[(1S)-1-(benzyl)-2-hydroxy-ethyl]amino]-2-keto-ethyl]benzamide 402.53 45.76 0.43 MOL010580 Diglycol dibenzoate 314.36 59.22 0.27 MOL005440 异岩藻甾醇 412.77 43.78 0.76 MOL000098 槲皮素 302.25 46.43 0.28 
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表 2 分子对接结合能
分子名称 基因 结合能 槲皮素 MYC -8.1 海藻甾醇 TP53 -7.2 海藻甾醇 CASP3 -6.9 槲皮素 EGFR -6.8 CLR TNF -6.7 岩藻甾醇 VEGFA -6.6 鹅掌菜酚 JUN -6.4 N-[(1S)-1-(benzyl)-2-[[(1S)-1-(benzyl)-2-hydroxy-ethyl]amino]-2-keto-ethyl]benzamide IL1B -6.3 异岩藻甾醇 AKT1 -6.1 海藻甾醇 IL6 -6.1
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[1] SUNG H, FERLAY J, SIEGEL R L, et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J]. CA Cancer J Clin, 2021, 71(3): 209-249. doi: 10.3322/caac.21660
[2] BARZAMAN K, KARAMI J, ZAREI Z, et al. Breast cancer: biology, biomarkers, and treatments[J]. Int Immunopharmacol, 2020, 84: 106535.
[3] 韦明婵, 林江, 易劲苍, 等. 含海洋中药的抗肿瘤方剂用药规律分析[J]. 北京中医药大学学报, 2018, 41(3): 253-258. doi: 10.3969/j.issn.1006-2157.2018.03.013 [4] HSIAO H H, WU T C, TSAI Y H, et al. Effect of oversulfation on the composition, structure, and in vitro anti-lung cancer activity of fucoidans extracted from Sargassum aquifolium[J]. Mar Drugs, 2021, 19(4): 215.
[5] TSOU M H, LEE C C, WU Z Y, et al. Bioactivity of crude fucoidan extracted from Sargassum ilicifolium (Turner) C. Agardh[J]. Sci Rep, 2022, 12(1): 15916.
[6] PRADHAN B, PATRA S, NAYAK R, et al. Multifunctional role of fucoidan, sulfated polysaccharides in human health and disease: a journey under the sea in pursuit of potent therapeutic agents[J]. Int J Biol Macromol, 2020, 164: 4263-4278.
[7] WANG X, WANG Z Y, ZHENG J H, et al. TCM network pharmacology: a new trend towards combining computational, experimental and clinical approaches[J]. Chin J Nat Med, 2021, 19(1): 1-11.
[8] NAMVAR F, MOHAMAD R, BAHARARA J, et al. Antioxidant, antiproliferative, and antiangiogenesis effects of polyphenol-rich seaweed (Sargassum muticum)[J]. Biomed Res Int, 2013, 2013: 604787.
[9] SHARMA A, KASHYAP D, SAK K, et al. Therapeutic charm of quercetin and its derivatives: a review of research and patents[J]. Pharm Pat Anal, 2018, 7(1): 15-32.
[10] YARLA N S, BISHAYEE A, SETHI G, et al. Targeting arachidonic acid pathway by natural products for cancer prevention and therapy[J]. Semin Cancer Biol, 2016, 40/41: 48-81.
[11] MONTEIRO P, LOMARTIRE S, COTAS J, et al. Call the eckols: present and future potential cancer therapies[J]. Mar Drugs, 2022, 20(6): 387.
[12] LI X, ZHOU D Y, LI F T, et al. Saringosterol acetate isolated from Sargassum fusiformis induces mitochondrial-mediated apoptosis in MCF-7 breast cancer cells[J]. Chem Biodivers, 2022, 19(3): e202100848.
[13] 杨玲, 郑超群, 吴福珍, 等. 岩藻甾醇对卵巢癌细胞抑制作用的体外研究[J]. 北方药学, 2020, 17(5): 145-146, 196. [14] MAO Z F, SHEN X L, DONG P, et al. Fucosterol exerts antiproliferative effects on human lung cancer cells by inducing apoptosis, cell cycle arrest and targeting of Raf/MEK/ERK signalling pathway[J]. Phytomedicine, 2019, 61: 152809.
[15] XU H, LIN F J, WANG Z L, et al. CXCR2 promotes breast cancer metastasis and chemoresistance via suppression of AKT1 and activation of COX2[J]. Cancer Lett, 2018, 412: 69-80.
[16] LI C W, XIA W Y, LIM S O, et al. AKT1 inhibits epithelial-to-mesenchymal transition in breast cancer through phosphorylation-dependent Twist1 degradation[J]. Cancer Res, 2016, 76(6): 1451-1462.
[17] JEOUNG D I, TANG B, SONENBERG M. Effects of tumor necrosis factor-alpha on antimitogenicity and cell cycle-related proteins in MCF-7 cells[J]. J Biol Chem, 1995, 270(31): 18367-18373.
[18] SLATTERY M L, HERRICK J S, TORRES-MEJIA G, et al. Genetic variants in interleukin genes are associated with breast cancer risk and survival in a genetically admixed population: the Breast Cancer Health Disparities Study[J]. Carcinogenesis, 2014, 35(8): 1750-1759.
[19] JOHNSON D E, O'KEEFE R A, GRANDIS J R. Targeting the IL-6/JAK/STAT3 signalling axis in cancer[J]. Nat Rev Clin Oncol, 2018, 15(4): 234-248.
[20] KAJAL K, BOSE S, PANDA A K, et al. Transcriptional regulation of VEGFA expression in T-regulatory cells from breast cancer patients[J]. Cancer Immunol Immunother, 2021, 70(7): 1877-1891.
[21] QIAO Y C, HE H, JONSSON P, et al. AP-1 is a key regulator of proinflammatory cytokine TNFα-mediated triple-negative breast cancer progression[J]. J Biol Chem, 2016, 291(35): 18309.
[22] PU X, STORR S J, ZHANG Y M, et al. Caspase-3 and caspase-8 expression in breast cancer: caspase-3 is associated with survival[J]. Apoptosis, 2017, 22(3): 357-368.
[23] LIU Y Q, ZHU C J, TANG L, et al. MYC dysfunction modulates stemness and tumorigenesis in breast cancer[J]. Int J Biol Sci, 2021, 17(1): 178-187.
[24] ZHAO L N, QIU T, JIANG D W, et al. SGCE promotes breast cancer stem cells by stabilizing EGFR[J]. Adv Sci, 2020, 7(14): 1903700.
[25] LI K, ZHANG T T, ZHAO C X, et al. Faciogenital Dysplasia 5 supports cancer stem cell traits in basal-like breast cancer by enhancing EGFR stability[J]. Sci Transl Med, 2021, 13(586): eabb2914.
[26] SONG X, LIU Z Y, YU Z Y. EGFR promotes the development of triple negative breast cancer through JAK/STAT3 signaling[J]. Cancer Manag Res, 2020, 12: 703-717.
[27] ZHAO Y Y, MA J, FAN Y L, et al. TGF-β transactivates EGFR and facilitates breast cancer migration and invasion through canonical Smad3 and ERK/Sp1 signaling pathways[J]. Mol Oncol, 2018, 12(3): 305-321.
-
期刊类型引用(8)
1. 庄云. 急性胰腺炎患者血清CysC、IL-18、Hcy表达及其用于急性肾损伤风险预测中的临床价值. 医学理论与实践. 2025(06): 1009-1011 . 
百度学术
2. 王祥龙，魏天宁，赖志文，王信杰，王振扬. 血清Hcy与老年胆囊结石患者术后并发胰腺炎的关系. 中国老年学杂志. 2024(05): 1062-1065 . 百度学术
3. 黄燕平. 益生菌联合大剂量维生素C在重症急性胰腺炎中的应用及潜在机制分析. 实用临床医药杂志. 2024(17): 56-61 . 本站查看
4. 荣曾霞，熊绘，杨勋能. 低晶胶比液体复苏完成时限对成人重症急性胰腺炎休克患者病情及转归的影响. 实用临床医药杂志. 2024(23): 81-86 . 本站查看
5. 朱芳丽，马晓莹，杨悦，乔红，刘烨，马厉英，韩俊岭. 血清S100A12、Hcy及ACE2与重症急性胰腺炎预后的关系研究. 转化医学杂志. 2024(05): 670-676 . 百度学术
6. 王明东. 血清ICAM-1、SIL-2R、IL-2水平与急性胰腺炎病情程度的相关性分析. 山西卫生健康职业学院学报. 2023(01): 29-31 . 百度学术
7. 王丽杰，李娜，何君，吕德全. 血清Hcy、TNF-α及sIL-2R水平与急性胰腺炎患者病情严重程度及预后的关系. 分子诊断与治疗杂志. 2023(10): 1778-1781+1786 . 百度学术
8. 侯燕燕，陈新卫，田颖，谢晨星，战海涛. 连续性肾脏替代治疗联合限制性液体复苏在重症急性胰腺炎治疗中的应用价值. 陕西医学杂志. 2023(12): 1711-1714 . 百度学术
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