人參治療乳腺癌的分子機(jī)制網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究摘要：利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對(duì)人參治療腫瘤所存在的潛在靶點(diǎn)和機(jī)制進(jìn)行分析。結(jié)果表明，人參共有22個(gè)有效成分，其中與目標(biāo)疾病相關(guān)的成分有15個(gè)，人參與目標(biāo)疾病有35個(gè)共同作用靶點(diǎn)，經(jīng)過富集分析后的PPI核心基因的分別為TNF、NCOA1、PTGS2、MAPK8、ACHE、PPARG、IL1B、SLC6A4、M4OA、HTR3A、CYP3A4、OPRMI、AR、ADRB2、HTR2A；經(jīng)過對(duì)比后得到了877條GO生物學(xué)過程，和114條KEGG相關(guān)信號(hào)通路，包括腫瘤壞死因子信號(hào)通路、刺激神經(jīng)組織中的交互作用、鈣信號(hào)通路、流體剪切應(yīng)力與動(dòng)脈粥樣硬化通路等。該研究為有效治療乳腺癌奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)；核心基因；腫瘤；富集分析

引言人參近幾百年來，被人們用來煲湯、燉菜，更有人喜歡用來泡水喝以緩解疲勞[1]。人參為上藥，性平，味甘微寒，歸心、脾、肺經(jīng)，具有大補(bǔ)元?dú)?，?fù)脈固脫，補(bǔ)脾益肺，生津養(yǎng)血，安神益智的功效，大量的研究表明人參在抗腫瘤方面具有較高的藥用價(jià)值，使人參制劑廣泛應(yīng)用于腫瘤患者[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2020年，我國(guó)癌癥發(fā)病率有近2500萬人。人參主要的化學(xué)成分有人參皂苷、人參烯、人參炔醇等?，F(xiàn)代中醫(yī)家多以扶正祛邪為治療準(zhǔn)則，應(yīng)用包括人參在內(nèi)的中醫(yī)藥物，而人參可通過增強(qiáng)淋巴細(xì)胞增殖、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來抑制腫瘤發(fā)展，但其確切的抗腫瘤作用機(jī)制尚未完全闡明[3,4]。腫瘤是一種惡性疾病，我國(guó)很多居民在不知情的情況下患上了有關(guān)疾病而無法根治，有多數(shù)人死于該種病因，我國(guó)最近統(tǒng)計(jì)資料表明，腫瘤引起的死亡人數(shù)極高，是導(dǎo)致城市及農(nóng)村居民死因的重要因素[5]。自古以來腫瘤都是人們所頭疼且難以解決的問題，古代的時(shí)候萬民愚鈍不知腫瘤弊害，而敬畏它的存在。即使有部分醫(yī)師如孫思邈、李時(shí)珍等耗時(shí)多年總結(jié)出的醫(yī)術(shù)也難以分類歸總所謂的腫瘤。這也影響了后世對(duì)腫瘤的研究和記載。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)認(rèn)為人體細(xì)胞中都潛伏著腫瘤因子，當(dāng)機(jī)體某些外源或內(nèi)源性因素發(fā)生時(shí)，將誘導(dǎo)腫瘤基因表達(dá)，致使細(xì)胞變異無限增殖，最終形成腫瘤[6-8]。中醫(yī)理論普遍認(rèn)知的情況是“正氣存內(nèi)，邪不可干”、“邪不能獨(dú)傷人”，正氣虛弱是腫瘤發(fā)病的主要因素，五臟六腑長(zhǎng)年累月如此就會(huì)發(fā)生不可想象的疾病，因此有效的改善身體內(nèi)環(huán)境是治療乳腺癌所必須的條件[9,10]。我國(guó)關(guān)于乳腺癌的死亡率和發(fā)病率都是按照正比的曲線向上遞增，且城市里的人病發(fā)率遠(yuǎn)高于農(nóng)村人民。而配套的、有效的治療手段卻遲遲沒有研究出來。我翻閱部分參考文獻(xiàn)和古代書籍發(fā)現(xiàn)，并沒有多少對(duì)關(guān)于人參治療乳腺癌這個(gè)病理作用機(jī)制有過多的研究，究其原因還是過去的醫(yī)療設(shè)備不達(dá)標(biāo)，難以系統(tǒng)的劃分何為乳腺癌，該怎么去治療乳腺癌。而更多的是對(duì)乳腺癌的發(fā)病條件進(jìn)行籠統(tǒng)的贅述，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到治療目的。人參屬于五加科，木蘭綱，傘形目，它的主產(chǎn)地主要是分布在亞洲多個(gè)區(qū)域，比如中國(guó)東北、朝鮮、俄羅斯東部等地。人參的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，入藥所達(dá)到的效果遠(yuǎn)高于預(yù)期所想。人參富含多種化學(xué)成分，包括且不僅限于人參皂苷、人參烯、人參炔醇等[11-12]。在此基礎(chǔ)上還富含各種維生素、氨基酸等元素，所以研究得到，人參對(duì)于治療乳腺癌有重要作用。本研究利用傳統(tǒng)中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(TCMSP)篩選人參活性成分和靶基因，使用基因組注釋數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)(Genecards)獲得乳腺癌相關(guān)基因的作用靶點(diǎn)，利用uniport數(shù)據(jù)庫(kù)搜索其相對(duì)應(yīng)的基因名稱，使用Cytoscape軟件構(gòu)建“藥物成分-疾病-靶點(diǎn)"網(wǎng)絡(luò)圖，通過String數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)構(gòu)造出蛋白互作網(wǎng)絡(luò)，獲得GO富集分析和KEGG富集分析。本研究可為進(jìn)一步探討人參對(duì)腫瘤治療奠定理論基礎(chǔ)。1資料與方法1.1人參化學(xué)成分及其有效靶點(diǎn)篩選通過TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，人參化學(xué)成分,檢索中藥藥物“人參”，在檢索結(jié)果中根據(jù)生物利用度（OB）和類藥性（DL）篩選人參有效成分，將兩個(gè)值設(shè)定篩選條件為“OB值≥30、且DL值≥0.18”之后進(jìn)行篩選，制表歸總。1.2乳腺癌相關(guān)靶點(diǎn)的篩選將“breastcancer”設(shè)為查找關(guān)鍵詞，通過Uniprot進(jìn)行基因ID的注釋通過GeneCards數(shù)據(jù)庫(kù)搜索乳腺癌的靶點(diǎn)基因。1.3人參-乳腺癌靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建利用Excel收集人參和乳腺癌的相關(guān)關(guān)鍵靶點(diǎn)用相關(guān)公式將其交集配對(duì)并保存，后搜索String數(shù)據(jù)平臺(tái)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Multipleproteins后，選取Homosapiens制作PPI網(wǎng)絡(luò)，再使用Cytoscape3.8.2軟件對(duì)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化處理，在PPI網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)出同時(shí)會(huì)獲得與其相關(guān)的節(jié)點(diǎn)數(shù)、邊數(shù)、平均局部聚類系數(shù)、設(shè)計(jì)邊數(shù)、PPI濃縮p值等數(shù)據(jù)，從而判斷人參的主要活性成分是否能夠治療乳腺癌。1.4GO功能富集分析和KEGG的通路富集分析將人參和乳腺癌的關(guān)鍵交集靶點(diǎn)導(dǎo)入到String網(wǎng)頁中進(jìn)行富集分析，將P值設(shè)定為＜0.05，再通過下載下來的Excel表格進(jìn)行升序排列得到排名前20的生物學(xué)過程和代謝通路。最后制表進(jìn)行圖像化處理使其更直觀。1.5人參-乳腺癌-通路網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建根據(jù)GO功能富集分析所得到的差異化體現(xiàn)，預(yù)測(cè)治療乳腺癌的主要靶點(diǎn)，再使用Cytoscape3.8.2軟件構(gòu)建出人參-乳腺癌-通路網(wǎng)絡(luò)圖，通過所得圖對(duì)人參進(jìn)行分析，判斷其有效成分的關(guān)鍵靶點(diǎn)能否真正意義上的對(duì)乳腺癌有發(fā)揮出藥效的主要活性。2結(jié)果與分析2.1人參活性靶點(diǎn)經(jīng)過TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)篩選有190個(gè)，如“Methylmyristate”，“PENTADECYLICACID”，“2,6-dimethyl-3,7-octadiene-2,6-diol”，“Methylpalmitelaidate”，“20-Hexadecanoylingenol”，“Kaempferol-3-arabofuranoside”等等。所得人參實(shí)際有效的活性成分有22個(gè)，如表1。各有效成分進(jìn)行合并重復(fù)剔除后所得實(shí)際作用靶點(diǎn)有222個(gè)，見圖1。該有效數(shù)據(jù)經(jīng)過文獻(xiàn)參考篩選具有一定的可信性。表1TCMSP數(shù)據(jù)庫(kù)篩選的人參22種有效成分MolID分子名稱生物利用度類藥性MOL002879Diop43.590.39MOL000449Stigmasterol43.830.76MOL000358beta-sitosterol36.910.75MOL003648Inermin65.830.54MOL000422kaempferol41.880.24MOL004492Chrysanthemaxanthin38.720.58MOL005308Aposiopolamine66.650.22MOL005314Celabenzine101.880.49MOL005317Deoxyharringtonine39.270.81MOL005318Dianthramine40.450.2MOL005320arachidonate45.570.2MOL005321FrutinoneA65.90.34MOL005344ginsenosiderh236.320.56MOL005348Ginsenoside-Rh4_qt31.110.78MOL005356Girinimbin61.220.31MOL005357GomisinB31.990.83MOL005360malkangunin57.710.63MOL005376Panaxadiol33.090.79MOL005384suchilactone57.520.56MOL005399alexandrin_qt36.910.75MOL005401ginsenosideRg5_qt39.560.79MOL000787Fumarine59.260.83圖1藥物-成分-疾病靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖2.2乳腺癌相關(guān)靶點(diǎn)利用GeneCards數(shù)據(jù)庫(kù)搜索乳腺癌的靶點(diǎn)基因，最終得到的關(guān)鍵化學(xué)成分共16個(gè)，Diop、Stigmasterol、beta-sitosterol、Inermin、Aposiopolamine、Celabenzine、Deoxyharringtonine、Dianthramine、archidonate、FrutinoneA、ginsenosiderh2、Ginsenoside-Rh4_qt、Girinimbin、suchilactone、alexandrin_qt、Fumarine。將所得的靶點(diǎn)基因?qū)脒M(jìn)Excel表格當(dāng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，該數(shù)據(jù)對(duì)其與人參有效成分的比對(duì)有積極作用。2.3人參-乳腺癌靶點(diǎn)PPI網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建經(jīng)過數(shù)據(jù)化處理后，發(fā)現(xiàn)了人參與乳腺癌的共同靶點(diǎn)76個(gè)將所獲得的關(guān)鍵靶點(diǎn)基因傳入String平臺(tái)，通過Cytoscape3.8.2軟件的關(guān)鍵處理后得到可以觀察的人參-乳腺癌PPI網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析后，所有的包含了76個(gè)節(jié)點(diǎn)，368個(gè)邊數(shù)，平均節(jié)點(diǎn)度為9.68，Avg局部聚類系數(shù)0.505，預(yù)期邊數(shù)103。圖SEQ圖表\*ARABIC2PPI蛋白互助網(wǎng)絡(luò)將人參與乳腺癌的所共同擁有的76個(gè)靶點(diǎn)基因輸入到我們所使用的String數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上，將蛋白之間的關(guān)系制作成圖，詳情見圖2。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含了76個(gè)節(jié)點(diǎn)，368個(gè)邊數(shù)，平均節(jié)點(diǎn)度為9.68，Avg局部聚類系數(shù)0.505，預(yù)期邊數(shù)103。PPI核心基因，如圖3所示，高于平均值的關(guān)鍵靶點(diǎn)有15個(gè)，分別是TNF、NCOA1、PTGS2、MAPK8、ACHE、PPARG、IL1B、SLC6A4、M4OA、HTR3A、CYP3A4、OPRMI、AR、ADRB2、HTR2A。該數(shù)據(jù)或成為印證人參的化學(xué)成分能夠有效治療乳腺癌的疾病。圖SEQ圖表\*ARABIC3PPI核心基因2.4關(guān)鍵靶點(diǎn)通路與功能分析通過Merascape數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)人參治療乳腺癌的76個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行富集分析，Merascape基因列表分析報(bào)告得出條形圖如下，圖4條形圖顏色按照-lg（P）從大到小，從上到下，按順序排列，該數(shù)值越大，代表其在各種靶點(diǎn)中的顯著性越強(qiáng)，橫過來的軸代表的數(shù)值越大則富集程度越大。根據(jù)分析結(jié)果所得，人參主要參與的生物學(xué)過程（biologicalproceses）包括脂肪酸的代謝和降解、ChREBP激活代謝基因表達(dá)乙酰輔酶A代謝過程等。相關(guān)靶點(diǎn)主要影響的分子功能（molecularfunctions,MF）富集于異亮氨酸的降解、丙酸酯代謝、ABC運(yùn)輸車、通過河馬和非河馬機(jī)制進(jìn)行YAP/TAZ的機(jī)械調(diào)節(jié)和病理、多細(xì)胞生物體內(nèi)平衡、色氨酸代謝、異源代謝過程、對(duì)類固醇激素的反應(yīng)、病毒性心肌炎、止血效果、化學(xué)突觸傳遞的調(diào)節(jié)、視覺感知等。人參參與治療乳腺癌的通路主要有腫瘤壞死因子信號(hào)通路、刺激神經(jīng)組織中的交互作用、鈣信號(hào)通路、流體剪切應(yīng)力與動(dòng)脈粥樣硬化通路含血清素的神經(jīng)突觸通路、化學(xué)致癌通路、癌癥通路等。圖4人參-疾病關(guān)鍵靶點(diǎn)的GO富集分析表2GO生物學(xué)過程富集分析表術(shù)語描述強(qiáng)度錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率responsetochemical0.583.37E-24cellularresponsetochemicalstimulus0.73.37E-24responsetoorganicsubstance0.682.57E-23responsetostimulus0.373.81E-21responsetodrug0.974.22E-21responsetooxygen-containingcompound0.822.65E-19cellularresponsetoorganicsubstance0.71.09E-18cellcommunication0.471.59E-18cellularresponsetostimulus0.422.02E-18signaling0.473.96E-18responsetoorganiccycliccompound0.933.26E-17responsetoendogenousstimulus0.813.44E-17positiveregulationofbiologicalprocess0.448.48E-16regulationofbiologicalquality0.541.80E-15signaltransduction0.472.76E-153結(jié)論本研究的結(jié)果顯示，人參中的許多化合物都具有關(guān)鍵意義，并且它有許多可以通過靶基因，信號(hào)通路對(duì)乳腺癌的可能性發(fā)展進(jìn)行一定程度的影響。通過GO富集分析得到人參參與許多有關(guān)乳腺癌的治療反應(yīng)，人參主要參與的生物學(xué)過程（biologicalproceses）包括ChREBP激活代謝基因表達(dá)乙酰輔酶A代謝過程等。相關(guān)靶點(diǎn)主要影響的分子功能（molecularfunctions,MF）富集于ABC運(yùn)輸車、通過河馬和非河馬機(jī)制進(jìn)行YAP/TAZ的機(jī)械調(diào)節(jié)和病理、多細(xì)胞生物體內(nèi)平衡、色氨酸代謝、異源代謝過程、對(duì)類固醇激素的反應(yīng)、病毒性心肌炎、止血效果、化學(xué)突觸傳遞的調(diào)節(jié)、視覺感知等。從該分析中不難得出，人參在治療乳腺癌方面的效果異常顯著，其多種靶基因與乳腺癌有高度的吻合。而其多種關(guān)鍵的靶基因包括TNF、NCOA1、PTGS2、MAPK8、ACHE、PPARG、IL1B、SLC6A4、M4OA、HTR3A、CYP3A4、OPRMI、AR、ADRB2、HTR2A。能夠有效地抑制乳腺癌的發(fā)展。而通過富集分析所得，人參有多種信號(hào)通路對(duì)腫瘤細(xì)胞的部分轉(zhuǎn)移可能性起到了抑制效果。該情況與研究的富集效果是高度一致的。綜上所述，通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究可以有效地歸總所需要的研究目標(biāo)的活性成分，然后與目標(biāo)疾病高效地對(duì)比，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集。而網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)也節(jié)省了一大部分需要花費(fèi)在具體實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，從而更有效地利用閑暇的時(shí)間去進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和糾錯(cuò)。通過該方法，得到了人參在對(duì)抗乳腺癌疾病發(fā)展方面具有特別的作用原理，為以后研究該疾病提供了有效的理論數(shù)據(jù)依據(jù)，從而奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]姚卓汝,劉紅波,唐志書,等.基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討秦七風(fēng)濕方治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的作用機(jī)制[J].世界中醫(yī)藥:2021,1(11):5-10.[2]王雪,人參有效成分對(duì)三陰性乳腺癌的作用機(jī)制及相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究[D].青島大學(xué),2020.[3]李丹,鮑淑紅.基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討人參對(duì)乳腺癌的作用機(jī)制[D].海南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào).2020,26(06):411-417.[4]朱明玥,呂志剛.近代名老中醫(yī)治療乳腺癌經(jīng)驗(yàn)淺析[J],中華中醫(yī)藥雜志.2019,34(07):3162-3166.[5]ChenW,ZhengR,BaadePD,etal.CancerstatisticsinChina,2015[J].CACancerJClin，2016,66(2):115-132.[6]MortadazaSAS,SimJA,NeubrandVE,etalAcriti-calroleofTRPM2channelinAβ42-inducedmicroglialactivationandgenerationoftumornecrosisfactor-a[J].Glia,2017,66(6):562.[7]AbdolahiM,TafakhoriA,ToghaM.Thesynergisticeffectsofwr3fattyacidsandnano-curcuminsupplemen-tationontumornecrosisfactor(TNF)-ageneexpressionandserumlevelinmigrainepatients[J].Immunogenetics,2017,69(6):1-8.[8]JilinYE,AilianwU,DongyanW.Effectsofgambogn-icacidcombinedwithtumornecrosisfactorrelatedap-optosis-inducingligandonapoptosisofhumancoloncancerHT-29cellsandtheirmechanisms[J].ChinaOn-col,2018,28(4):256-262.[9]陳喜全.中藥扶正祛瘤對(duì)乳腺癌干細(xì)胞MDA-MB-231增殖、凋亡的影響及其機(jī)制的研究[J].中國(guó)地方病防治雜志,2017,32(11):1293-1294.[10]宋雪,司徒紅林,林毅.林毅運(yùn)用扶正祛邪法辨治復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移性乳腺癌經(jīng)驗(yàn)介紹[J]..新中醫(yī),2017，49(06):177-178.[11]楊紅艷,龔韋凡,李竣.抗抑郁20(S)-原人參二醇型人參皂苷成分分析[J].現(xiàn)代食品科技,2018(5):251-256.23[12]鄭堯,雷蕾,艾嬌.人參鮮藥干制復(fù)水過程水分狀態(tài)與化學(xué)成分變化規(guī)律研究[J].中草藥,2019(14):3302-3312.MolecularmechanismnetworkpharmacologicalstudyofginsenginthetreatmentofbreastcancerZhengShaoweiClass

1

of

Biotechnology,

Grade

2017,

School

of

Biology

and

Food

EngineeringAdvisor:

Chen

JunAbstract:

Thepotentialtargetsandmechanismsofginsenginthetreatmentoftumorswereanalyzedbynetworkpharmacology.Theresultsshowedthattherewere22activecomponentsinginseng,15ofwhichwererelatedtotargetdiseases,and35ofwhichwereco-actingtargetsoftargetdiseases.Afterenrichmentanalysis,thePPIcoregeneswereTNF,NCOA1,PTGS2,MAPK8,AChE,PPARG,IL1B,SLC6A4,M4OA,HTR3A,CYP3A4,OPRMI,AR,ADRB2,andHTR2A.Aftercomparison,877biologicalprocessesofGOand114KEGG-relatedsignalingpathwayswereidentified,includingtumornecrosisfactorsignalingpathways,interactionsinstimulatingnervetissues,calciumsignalingpathways,fluidshearstressandatherosclerosispathways.Thestudypavesthewayforeffectivetreatmentofbreastcancer.

Key

words:

network

pharmacology;Coregene;

Tumor;

Analysis

of

enrichment致謝寫到致謝的時(shí)候，突然回想起過去大學(xué)四年的生活。以前覺得上完高中之后，到了大學(xué)就會(huì)輕松了，然后呀就心心念念的想著什么時(shí)候能夠到大學(xué)的教堂里，認(rèn)識(shí)不同的人，學(xué)到不一樣的技巧。后來終于走入大學(xué)了，終于可以體味大學(xué)的美好校園生活了，才發(fā)現(xiàn)，其實(shí)上了大學(xué)也并不輕松，說實(shí)話，在大學(xué)中的人很有趣，也碰見了可以交心的好友。我很幸運(yùn)，來到了宿州學(xué)院，也很榮幸，作為生物與食品工程學(xué)院的學(xué)子在大學(xué)里度過了這不虛的四年。在生工院我也遇到了不同的老師，首先要感謝我的輔導(dǎo)員，是她不分日夜的關(guān)心著我們這個(gè)班級(jí)群體，在每一個(gè)同學(xué)遇到困難時(shí)都會(huì)有她通過各種方式表達(dá)自己的擔(dān)心。也依然是她在我們處理班級(jí)事務(wù)和個(gè)人資料時(shí)，提出了寶貴的指導(dǎo)意見。接下來要感