基于数据挖掘与网络药理学方法探索徐力教授治疗肺部亚实性结节的核心处方及其机制

来源 :南京中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:richard_kai
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目的:探讨徐力授治疗亚实性肺结节的临床经验与学术思想;寻找徐力教授治疗亚实性肺结节的核心药物处方;在核心处方的基础上,探索其发挥抗癌活性的关键活性化合物与关键作用靶点;并且在体外实验中验证核心处方抗癌活性,探索关键作用靶点的表达水平变化,为临床诊疗与进一步的实验研究提供一定的指导。方法:1.通过整理徐力教授治疗的100名亚实性肺结节患者的病案,归纳导师治疗亚实性肺结节的“三段六辨”诊疗模式,总结学术思想及临床经验,探讨经验药物规律。2.通过病案数据挖掘研究,归纳亚实性肺结节患者的临床特征,使用频次分析、层次聚类、Fast Unfolding非重叠社区发现的数据挖掘方法寻找核心药物,探索导师诊治亚实性肺结节的核心处方。3.核心处方的关键化合物与关键靶点是通过网络药理学方法和分子对接获得的。网络药理学方法使用多种网络平台工具,包括TCMSP网站、ChEMBL网站、DisGeNET网站、Venny在线工具、OmicShare tools平台、KEGG ORTHOLOGY数据库等。分子对接方法利用PDB蛋白数据库获得靶点的PDB文件,在Schr?dinger 2018软件中与化合物配体运行对接程序,获取对接数据结果。以Glide score<-8.0 Kcal/mol为筛选标准,获取分子对接能较强的靶点和化合物。4.通过A549肺癌细胞体外实验,验证核心处方抗癌活性,探索核心处方对于细胞增殖、凋亡、转移等的影响。同时,对核心处方可能的影响机制进行蛋白水平检测,以验证分子对接获取的关键靶点。结果:1.徐力教授将亚实性肺结节“三段六辨”中的“三段”分为低危阶段、中危阶段、高危阶段;“六辨”包括辨影像病理特征、辨良恶病变类型、辨临床恶性概率、辨血清相关指标、辨核心病机特点、辨证候类型差异。治法以“扶正祛邪”为宗,善予“黄芪、人参、太子参”等补气药;“石斛、百合、女贞子”等养阴药;“桂枝、补骨脂、姜黄”等温阳药“扶正”治疗。“祛邪”治疗主要以清热解毒药“白花蛇舌草、冬凌草、葎草、藤梨根、龙葵、白英、半枝莲”;活血化瘀药“石见穿、莪术、三七”;化痰散结药“山慈菇、猫爪草、泽漆”;以毒攻毒药“蜈蚣、全蝎、红豆杉、露蜂房”等。2.亚实性肺结节患者男性(27%)占比少于女性(73%),孤立性(23%)少于多发性(77%),纯磨玻璃结节(39%)少于混合型磨玻璃结节(61%)。症状频次由高到低依次为口干、寐差、咳嗽、咳痰,大便溏,盗汗,胸闷等。证型频次由高到低分别为气阴两虚证、痰瘀互结证、痰热内蕴、热毒内结、气滞痰阻等。舌苔脉象以舌质红、苔薄、脉细多见。结合频次、聚类、关联规则、复杂网络分析的研究,与徐力教授讨论后确定亚实性肺结节核心处方包括黄芪、太子参、茯苓、薏苡仁、白花蛇舌草、猫爪草、山慈菇、石见穿、醋莪术。结合中药功效和现代药理研究,将核心处方拆方为扶正组分“黄芪、太子参、茯苓”,抗癌祛邪组分“薏苡仁、白花蛇舌草、猫爪草、山慈菇、石见穿、莪术”,并将抗癌祛邪组分命名为亚实性肺结节方(subsolid nodule formula,SSNF)。3.针对SSNF进行网络药理学方法研究发现,SSNF富集通路主要作用于Apoptosis凋亡通路和PI3K-Akt signaling pathway通路。通过分子对接研究发现,SSNF可能是由活性化合物(异银杏内酯、2-羟基-3-甲基蒽醌、黄蒽、7-O-甲基过氧化苯甲酰等)结合于关键靶点(HSP90A、ROS1,PIK3CD、PARP1),调节了靶点蛋白的表达水平,通过Apoptosis凋亡通路和PI3K-Akt signaling pathway通路,发挥促进肺癌细胞凋亡的作用,最终达到扼制亚实性肺结节病情进展的目的。4.在体外实验研究中,SSNF颗粒剂水提物处理A549肺癌细胞。药物干预24h后,与空白性组(0 mg/L)比较:(1)流式细胞周期检测中提示低、中、高剂量组阻滞于G0/G1期的细胞比例,随剂量浓度梯度升高而增加(P<0.001);(2)细胞凋亡检测结果中提示随着剂量升高,SSNF诱导A549肺癌细胞的晚期凋亡率呈剂量依赖性升高(P<0.001);(3)在细胞划痕、Transwell侵袭与转移实验中发现,随着药物剂量浓度升高,细胞迁移率降低、细胞迁移数减少(P<0.001)。(4)同时,我们通过WB检测细胞周期相关蛋白(CyclinE1、CDK2、CDK4)、细胞凋亡相关蛋白(Bax、Bcl-2、Caspase-3、Caspase-9),以及细胞转移相关蛋白(MMP-1、MMP-2、MMP-9)发现,各靶点的表达水平与空白组相比具有显著性差异(P<0.05),说明了 SSNF可抑制肺癌细胞的增殖,诱导其凋亡、抑制其转移等的作用。与阳性组(顺铂25μg/mL)比较:60mg/L高剂量的SSNF处理A549细胞,细胞周期与凋亡、划痕、侵袭与转移均无统计学差异(P>0.05),说明了高剂量组SSNF可发挥与顺铂相似的抗癌作用,在相关蛋白水平的检测中亦得到了验证。最后,我们通过WB检测关键靶点蛋白(HSP90A、ROS1、PI3K、PARP1)的表达水平,SSNF对A549肺癌细胞的PI3K的表达,多组间无显著性差异(P>0.05)。与空白组对比,随SSNF浓度的升高,中、高剂量组的p-PI3K的表达降低(P<0.05);中、高剂量组的HSP90A、PARP1表达亦显著降低(P<0.05);高剂量组ROS1的表达降低(P<0.05)。结论:1.徐力教授使用“三段六辨”模式治疗亚实性肺结节患者。以“扶正祛邪”为治疗大法,多种扶正及抗癌祛邪药物配伍,治疗亚实性肺结节。2.通过病案数据挖掘研究获得徐力教授治疗亚实性肺结节的核心处方:黄芪、太子参、茯苓、薏苡仁、白花蛇舌草、猫爪草、山慈菇、石见穿、醋莪术。并且,将抗癌祛邪组分“薏苡仁、白花蛇舌草、猫爪草、山慈菇、石见穿、莪术”命名为亚实性肺结节方(SSNF)。3.通过网络药理学与分子对接研究发现,SSNF可能是由活性化合物(异银杏内酯、2-羟基-3-甲基蒽醌、黄蒽、7-O-甲基过氧化苯甲酰等)结合于关键靶点(HSP90A、ROS1,PIK3CD、PARP1)调节靶点蛋白的表达水平,通过Apoptosis凋亡通路和PI3K-Akt signaling pathway通路,发挥控制恶性潜能肺结节的作用。4.与空白组比较,SSNF处理A549肺癌细胞后,各剂量浓度组随浓度升高,A549细胞阻滞于G0/G1期的比例增加、晚期凋亡率升高、细胞迁移率降低、细胞迁移数降低(P<0.05),说明该方具有较好的抗癌活性。与阳性组(顺铂)比较,高剂量组(60mg/L)的细胞周期、凋亡、侵袭与转移均无统计学差异(P>0.05),说明高剂量SSNF可能发挥与顺铂类似的抗癌作用。WB对相关靶点蛋白水平检测中,亦证实了以上结论。在多靶点验证中发现,SSNF无法影响PI3K的表达(P>0.05),但是可降低p-PI3K的表达水平。SSNF还可抑制A549肺癌细胞的HSP90A、PARP1、ROS1的表达水平(P<0.05),验证了 SSNF抗癌作用的机制可能是多靶点和多通路的,SSNF扼制了亚实性肺结节的恶性发展潜能。
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