基于网络药理学和细胞实验探究姜黄素治疗非小细胞肺癌的机制

作     者：刘玉玲 高俊萍 李宏斌 LIU Yuling;GAO Junping;LI Hongbin

作者机构：山西医科大学汾阳学院医学检验系山西汾阳032200 山西省汾阳医院肿瘤科山西汾阳032200 四川大学生物治疗国家重点实验室四川成都610041 兰州理工大学生命科学与工程学院甘肃兰州730050 

出 版 物：《药物评价研究》 (Drug Evaluation Research)

年 卷 期：2025年第48卷第2期

页      面：416-427页

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(82003216) 山西省科技厅青年科技研究基金(20210302124580) 吕梁市科技计划项目(2023SHFZ50) 山西省大学生创新创业训练计划项目(20231798) 

主　　题：网络药理学 姜黄素 非小细胞肺癌 分子对接 细胞增殖 细胞凋亡 

摘      要：目的利用网络药理学、分子对接技术探究姜黄素在非小细胞肺癌治疗中的潜在作用机制,并进行体外实验验证。方法利用PubChem和Swiss Target Prediction数据库筛选姜黄素的药物靶点;在GeneCards数据库中获得非小细胞肺癌的疾病靶点。利用韦恩在线分析软件获得药物和疾病的交集基因,通过STRING网站和Cytoscape软件将交集基因进行蛋白质-蛋白质相互作用网络(PPI)分析,根据节点的度值筛选核心靶点。运用DAVID数据库对潜在作用靶点进行了基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析。通过AutoDock等软件将姜黄素和核心靶点进行分子对接,并通过Pymol软件对结果进行可视化分析。体外培养非小细胞肺癌A549细胞,将不同浓度(0、20、40μmol·L^(-1))的姜黄素作用于A549细胞,通过MTT实验、克隆形成实验、划痕、Transwell实验和DAPI染色实验检测姜黄素对非小细胞肺癌A549细胞增殖、迁移和凋亡的影响,通过Western blotting法检测姜黄素对核心靶点丝氨酸和苏氨酸激酶1(AKT1)、丝裂原活化蛋白激酶1(MAPK1)、热休克蛋白(HSP90AA1)、非受体酪氨酸蛋白激酶(SRC)、信号传导及转录激活蛋白3(STAT3)以及酪氨酸蛋白激酶/STAT3(JAK/STAT3)信号通路相关蛋白表达水平的影响。结果基于网络药理学,筛选获得姜黄素治疗非小细胞肺癌的潜在作用靶点159个。按照节点的度值筛选出前5位的核心靶点为:AKT1、MAPK1、Hsp90AA1、SRC和STAT3。GO富集结果显示,姜黄素治疗非小细胞肺癌涉及多个生物过程,如信号转导、启动子转录、蛋白质磷酸化、JAKSTAT级联反应信号转导途径和细胞凋亡。并通过KEGG富集筛出多个信号通路,如癌症信号通路、趋化因子信号通路、催乳素信号通路、AGE-RAGE信号通路和JAK-STAT信号通路等。分子对接显示:姜黄素与核心靶点AKT1、Hsp90AA1、SRC和STAT3的结合能均小于-20.9 kJ·mol^(-1),说明姜黄素可能通过以上靶点治疗非小细胞肺癌。细胞实验结果显示,姜黄素抑制A549细胞的增殖能力、迁移能力并促进细胞凋亡,同时发现姜黄素处理A549细胞后,细胞中AKT1、MAPK1、SRC、STAT3和JAK2蛋白的表达下调,但HSP90AA1蛋白的表达没有变化。结论姜黄素可能通过多靶点、多信号通路在治疗非小细胞肺癌过程中发挥重要作用,姜黄素可能通过抑制JAK2/STAT3信号通路的表达影响非小细胞肺癌的增殖、迁移和凋亡。