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文檔簡介
基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)解析胡桃醌抗胃癌作用機(jī)制的深度探究一、引言1.1研究背景與意義胃癌作為全球范圍內(nèi)高發(fā)的惡性腫瘤之一,嚴(yán)重威脅人類健康。據(jù)統(tǒng)計(jì),其發(fā)病率在各類癌癥中位居前列,死亡率也居高不下。在我國,胃癌同樣是消化系統(tǒng)常見的惡性腫瘤,給患者及其家庭帶來沉重的負(fù)擔(dān)。多數(shù)胃癌患者在確診時(shí)已處于中晚期,這是因?yàn)樵缙谖赴┌Y狀隱匿,缺乏特異性表現(xiàn),使得患者難以察覺,從而延誤了最佳治療時(shí)機(jī)。手術(shù)切除、化療、放療等是目前治療胃癌的主要手段。然而,這些傳統(tǒng)治療方法存在諸多局限性。手術(shù)切除雖能直接去除腫瘤組織,但對于中晚期患者,癌細(xì)胞可能已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移,手術(shù)難以徹底清除所有癌細(xì)胞,且手術(shù)創(chuàng)傷較大,術(shù)后恢復(fù)時(shí)間長,患者生活質(zhì)量受到嚴(yán)重影響?;熕幬镌跉⑺腊┘?xì)胞的同時(shí),也會對正常細(xì)胞造成損傷,引發(fā)一系列嚴(yán)重的不良反應(yīng),如惡心、嘔吐、脫發(fā)、免疫力下降等,導(dǎo)致患者對化療的耐受性降低,無法完成完整的治療療程。放療則可能對周圍正常組織產(chǎn)生輻射損傷,影響患者的身體健康。此外,胃癌細(xì)胞容易對化療藥物產(chǎn)生耐藥性,使得化療效果逐漸減弱,進(jìn)一步降低了患者的生存率和生活質(zhì)量。因此,尋找安全、有效的新型治療藥物或方法,成為胃癌治療領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。胡桃醌(Juglone)是一種從胡桃科植物胡桃楸的未成熟外果皮、枝葉和樹皮中分離出來的天然萘醌類化合物。近年來,胡桃醌的抗腫瘤活性逐漸受到關(guān)注,研究表明,其對多種腫瘤細(xì)胞,如人白血病細(xì)胞(HL-60)、人肝癌細(xì)胞(BEL-7402)和人肺癌細(xì)胞(A549)等均有顯著的抑制作用。在胃癌研究方面,已有研究初步發(fā)現(xiàn)胡桃醌對胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲和糖酵解具有一定的影響,然而,其具體的抗胃癌作用機(jī)制尚未完全明確。深入探究胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制,不僅有助于揭示其治療胃癌的潛在價(jià)值,為開發(fā)新型抗胃癌藥物提供理論依據(jù),還可能為胃癌的治療提供新的思路和方法,具有重要的臨床意義。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科,融合了系統(tǒng)生物學(xué)、生物信息學(xué)、計(jì)算科學(xué)以及藥理學(xué)等多領(lǐng)域的理論和技術(shù)手段。它摒棄了傳統(tǒng)的單一靶點(diǎn)藥物設(shè)計(jì)思路,從系統(tǒng)層面解析藥物與生物體交互的復(fù)雜關(guān)系,關(guān)注藥物作用于多個(gè)相關(guān)靶點(diǎn)組成的生物網(wǎng)絡(luò),探討藥物如何通過多途徑、多靶點(diǎn)調(diào)控生物網(wǎng)絡(luò)來影響疾病狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)能夠整合多層面的生物數(shù)據(jù),包括基因表達(dá)譜、蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)、代謝通路以及疾病相關(guān)靶點(diǎn)信息,深入研究中藥復(fù)方中多種化學(xué)成分與生物靶點(diǎn)之間的交互關(guān)系,從而全面、系統(tǒng)地解析中藥的整體效應(yīng)和治療優(yōu)勢。將網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)應(yīng)用于胡桃醌抗胃癌作用機(jī)制的研究,能夠充分發(fā)揮其系統(tǒng)性和整體性的優(yōu)勢,突破傳統(tǒng)研究方法的局限,從多個(gè)角度、多個(gè)層面揭示胡桃醌抗胃癌的潛在作用機(jī)制,為深入理解胡桃醌的藥理作用提供新的視角,具有重要的科學(xué)研究價(jià)值。1.2胡桃醌與胃癌概述胡桃醌(Juglone),化學(xué)名稱為5-羥基-1,4-萘醌,是一種從胡桃科植物如胡桃楸的未成熟外果皮、枝葉和樹皮中提取分離得到的天然萘醌類化合物。其分子式為C_{10}H_{6}O_{3},分子量為174.15,呈現(xiàn)為深紫色晶體狀。胡桃醌具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu),由一個(gè)萘醌環(huán)和一個(gè)酚羥基組成,這種特殊結(jié)構(gòu)賦予了它多樣的生物活性。在抗菌方面,研究表明胡桃醌對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等多種細(xì)菌具有抑制作用。石河子大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),胡桃醌對大腸桿菌的最小抑菌濃度(MIC)為0.0625mg/mL,通過破壞大腸桿菌細(xì)胞膜的通透性和完整性、影響膜蛋白以及抑制生物膜形成等方式,發(fā)揮抗菌功效。在抗真菌領(lǐng)域,胡桃醌對常見的皮膚致病真菌如白色念珠菌等也表現(xiàn)出一定的抑制活性,可用于治療皮膚真菌感染。此外,胡桃醌還具有抗炎作用,能夠抑制炎癥介質(zhì)的釋放,減輕炎癥反應(yīng),對關(guān)節(jié)炎等慢性炎癥疾病具有潛在的治療價(jià)值。胡桃醌的抗腫瘤活性是其最為引人關(guān)注的生物活性之一。大量研究證實(shí),胡桃醌對多種腫瘤細(xì)胞具有顯著的抑制作用。在對人白血病細(xì)胞(HL-60)的研究中發(fā)現(xiàn),胡桃醌能夠誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞凋亡,通過激活細(xì)胞內(nèi)的凋亡信號通路,促使癌細(xì)胞程序性死亡。在人肝癌細(xì)胞(BEL-7402)的實(shí)驗(yàn)中,胡桃醌可抑制BEL-7402細(xì)胞的增殖,使細(xì)胞周期阻滯在特定階段,進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞的生長。在人肺癌細(xì)胞(A549)的研究中,胡桃醌不僅能抑制A549細(xì)胞的增殖和遷移,還能調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境,增強(qiáng)機(jī)體對腫瘤細(xì)胞的免疫監(jiān)視和殺傷能力。這些研究表明,胡桃醌在抗腫瘤方面具有廣闊的應(yīng)用前景,有可能成為新型抗腫瘤藥物研發(fā)的重要候選物質(zhì)。胃癌是全球范圍內(nèi)常見的惡性腫瘤之一,嚴(yán)重威脅人類健康。據(jù)世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)發(fā)布的全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,胃癌的發(fā)病率在各類癌癥中位居前列,每年新增病例眾多。在我國,胃癌同樣是消化系統(tǒng)常見的惡性腫瘤,其發(fā)病率和死亡率均較高。胃癌的發(fā)生是一個(gè)多因素、多步驟的復(fù)雜過程,幽門螺桿菌(Helicobacterpylori,Hp)感染、不良飲食習(xí)慣(如高鹽飲食、長期食用腌制食品等)、遺傳因素以及環(huán)境因素等都與胃癌的發(fā)生密切相關(guān)。Hp感染被認(rèn)為是胃癌發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素之一,長期感染Hp可導(dǎo)致胃黏膜反復(fù)炎癥損傷,進(jìn)而引發(fā)胃黏膜上皮細(xì)胞的異型增生,最終發(fā)展為胃癌。不良飲食習(xí)慣會對胃黏膜造成直接刺激和損傷,增加胃癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。遺傳因素在胃癌的發(fā)生中也起著重要作用,某些基因突變或遺傳多態(tài)性可使個(gè)體對胃癌的易感性增加。早期胃癌患者的癥狀往往不明顯,可能僅表現(xiàn)為上腹部不適、隱痛、食欲不振等非特異性癥狀,容易被忽視。隨著病情的進(jìn)展,患者會逐漸出現(xiàn)上腹部疼痛加劇、消瘦、貧血、嘔血、黑便等癥狀。多數(shù)患者在確診時(shí)已處于中晚期,此時(shí)癌細(xì)胞可能已經(jīng)發(fā)生局部浸潤或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,治療難度大大增加。手術(shù)切除是治療胃癌的主要手段之一,但對于中晚期胃癌患者,手術(shù)往往難以徹底清除癌細(xì)胞,且術(shù)后復(fù)發(fā)率較高?;熓俏赴┚C合治療的重要組成部分,然而,化療藥物在殺死癌細(xì)胞的同時(shí),也會對正常細(xì)胞造成損傷,引發(fā)一系列嚴(yán)重的不良反應(yīng),如惡心、嘔吐、脫發(fā)、骨髓抑制等,導(dǎo)致患者生活質(zhì)量下降,甚至無法耐受化療。放療同樣會對周圍正常組織產(chǎn)生輻射損傷,影響患者的身體健康。此外,胃癌細(xì)胞容易對化療藥物產(chǎn)生耐藥性,使得化療效果逐漸降低,進(jìn)一步影響患者的預(yù)后。據(jù)統(tǒng)計(jì),晚期胃癌患者經(jīng)外科手術(shù)治療后,5年生存率僅為30%左右,且生活質(zhì)量較差,需要長期的醫(yī)療支持和護(hù)理。目前,關(guān)于胡桃醌抗胃癌的研究雖取得了一定進(jìn)展,但仍存在諸多不足。已有研究初步發(fā)現(xiàn)胡桃醌對胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲和糖酵解具有一定的抑制作用,然而其具體的作用機(jī)制尚未完全明確。胡桃醌抗胃癌的作用靶點(diǎn)、參與的信號通路以及與其他相關(guān)分子的相互作用等方面的研究還不夠深入。此外,現(xiàn)有研究多集中在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)層面,缺乏大規(guī)模的臨床研究驗(yàn)證,其在人體內(nèi)的藥代動力學(xué)特征、安全性和有效性等關(guān)鍵信息有待進(jìn)一步明確。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科,為解決這些問題提供了新的思路和方法。通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的研究方法,可以系統(tǒng)地分析胡桃醌與胃癌相關(guān)靶點(diǎn)之間的相互作用關(guān)系,挖掘潛在的作用機(jī)制,為深入研究胡桃醌抗胃癌的藥理作用提供全面的視角。同時(shí),網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)還可以整合多組學(xué)數(shù)據(jù),如基因表達(dá)譜、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等,從多個(gè)層面揭示胡桃醌抗胃癌的分子機(jī)制,為開發(fā)新型抗胃癌藥物提供理論依據(jù)。1.3網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在藥物研究中的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科,近年來在藥物研究領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和深入的發(fā)展。它基于系統(tǒng)生物學(xué)和多向藥理學(xué)的理論基礎(chǔ),利用生物分子網(wǎng)絡(luò)分析方法,從系統(tǒng)層面解析藥物與生物體交互的復(fù)雜關(guān)系,為藥物研發(fā)和作用機(jī)制研究提供了全新的視角和方法。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的核心原理在于摒棄傳統(tǒng)的單一靶點(diǎn)藥物設(shè)計(jì)思路,轉(zhuǎn)而關(guān)注藥物作用于多個(gè)相關(guān)靶點(diǎn)組成的生物網(wǎng)絡(luò)。在生物體內(nèi),疾病的發(fā)生發(fā)展往往涉及多個(gè)基因、蛋白質(zhì)以及信號通路的異常變化,這些生物分子之間相互作用,形成了復(fù)雜的生物網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)通過整合多層面的生物數(shù)據(jù),如基因表達(dá)譜、蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)、代謝通路以及疾病相關(guān)靶點(diǎn)信息等,構(gòu)建“藥物-靶點(diǎn)-疾病”的相互作用網(wǎng)絡(luò)模型,深入探討藥物如何通過多途徑、多靶點(diǎn)調(diào)控生物網(wǎng)絡(luò)來影響疾病狀態(tài)。例如,在腫瘤研究中,腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移等過程涉及多個(gè)信號通路的異常激活或抑制,如PI3K-Akt-mTOR信號通路、MAPK信號通路等。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)可以全面分析這些信號通路中與腫瘤相關(guān)的靶點(diǎn),以及藥物與這些靶點(diǎn)的相互作用關(guān)系,從而揭示藥物治療腫瘤的潛在作用機(jī)制。與傳統(tǒng)的藥物研究方法相比,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)具有顯著的優(yōu)勢。首先,它能夠從整體上把握藥物的作用機(jī)制,避免了傳統(tǒng)單靶點(diǎn)研究的局限性。傳統(tǒng)的藥物研發(fā)往往聚焦于單一靶點(diǎn),然而,許多疾病是由多個(gè)基因和信號通路共同作用引起的復(fù)雜疾病,單一靶點(diǎn)藥物難以全面有效地治療這些疾病。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)通過多靶點(diǎn)、多途徑的研究方式,能夠更全面地揭示藥物對疾病網(wǎng)絡(luò)的綜合干預(yù)作用,為治療復(fù)雜疾病提供更有效的策略。其次,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)可以提高藥物研發(fā)的成功率,降低研發(fā)成本。通過構(gòu)建“藥物-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)模型,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)能夠在藥物研發(fā)早期對藥物的作用靶點(diǎn)和作用機(jī)制進(jìn)行預(yù)測和分析,篩選出具有潛在活性的藥物分子和靶點(diǎn),減少不必要的實(shí)驗(yàn)和研發(fā)投入,提高新藥研發(fā)的效率和成功率。此外,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)還可以為藥物的重新定位和聯(lián)合用藥提供理論依據(jù),拓展藥物的治療適應(yīng)癥,優(yōu)化臨床治療方案。在中藥研究領(lǐng)域,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的應(yīng)用為揭示中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)制提供了新的思路和方法。中藥具有“多成分、多靶點(diǎn)、多途徑”的作用特點(diǎn),其作用機(jī)制復(fù)雜,傳統(tǒng)的研究方法難以全面解析。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)通過整合中藥化學(xué)成分、靶點(diǎn)和疾病相關(guān)信息,構(gòu)建中藥網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)模型,能夠系統(tǒng)地研究中藥復(fù)方中多種化學(xué)成分與生物靶點(diǎn)之間的交互關(guān)系,深入探討中藥的整體效應(yīng)和治療優(yōu)勢。例如,在研究中藥復(fù)方治療心血管疾病的作用機(jī)制時(shí),網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)可以通過數(shù)據(jù)庫挖掘和分析,篩選出中藥復(fù)方中的活性成分及其對應(yīng)的靶點(diǎn),構(gòu)建“活性成分-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)模型,然后進(jìn)行基因本體論(GO)和京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析,揭示中藥復(fù)方作用于心血管疾病的生物學(xué)過程和功能通路,從而闡釋其作用機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)在中藥研究中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面:一是活性成分的篩選與鑒定。通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法,可以預(yù)測中藥中潛在的活性成分,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其活性,為中藥活性成分的研究提供新的思路和方法。二是作用靶點(diǎn)的預(yù)測與驗(yàn)證。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)可以利用生物信息學(xué)和計(jì)算化學(xué)方法,預(yù)測中藥活性成分的作用靶點(diǎn),并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其與靶點(diǎn)的相互作用,為深入研究中藥的作用機(jī)制提供基礎(chǔ)。三是作用機(jī)制的闡釋。通過構(gòu)建“中藥-活性成分-靶點(diǎn)-疾病”網(wǎng)絡(luò)模型,結(jié)合GO和KEGG通路富集分析,能夠全面系統(tǒng)地揭示中藥治療疾病的作用機(jī)制,為中藥的現(xiàn)代化研究提供理論支持。四是組方規(guī)律的研究。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)可以分析中藥復(fù)方中各成分之間的協(xié)同作用關(guān)系,揭示中藥復(fù)方的組方規(guī)律,為中藥復(fù)方的優(yōu)化和新藥研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。對于胡桃醌抗胃癌作用機(jī)制的研究,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)同樣具有重要的指導(dǎo)意義。通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法,可以系統(tǒng)地分析胡桃醌與胃癌相關(guān)靶點(diǎn)之間的相互作用關(guān)系,構(gòu)建“胡桃醌-靶點(diǎn)-胃癌”網(wǎng)絡(luò)模型,預(yù)測胡桃醌抗胃癌的潛在作用靶點(diǎn)和信號通路。然后,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這些靶點(diǎn)和信號通路,深入探討胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制。例如,通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析預(yù)測出胡桃醌可能作用于PI3K-Akt-mTOR信號通路中的某些靶點(diǎn),抑制胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲。隨后,可以通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn),檢測該信號通路中相關(guān)蛋白的表達(dá)和活性變化,驗(yàn)證胡桃醌對該信號通路的調(diào)控作用,從而明確胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制。此外,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)還可以結(jié)合多組學(xué)技術(shù),如基因表達(dá)譜、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等,從多個(gè)層面深入研究胡桃醌抗胃癌的分子機(jī)制,為開發(fā)新型抗胃癌藥物提供全面的理論依據(jù)。二、材料與方法2.1胡桃醌相關(guān)靶點(diǎn)的獲取首先,利用中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺(TCMSP,/tcmsp.php),以胡桃醌為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索,獲取其潛在作用靶點(diǎn)。TCMSP是一個(gè)綜合性的中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫,整合了大量中藥化學(xué)成分、靶點(diǎn)及相關(guān)藥理信息,為中藥研究提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。在檢索過程中,設(shè)定口服生物利用度(OB)≥30%和類藥性(DL)≥0.18作為篩選條件。OB反映了藥物經(jīng)口服后被吸收進(jìn)入體循環(huán)的程度,較高的OB值意味著藥物更容易被人體吸收利用;DL則用于評估化合物的成藥潛力,符合DL標(biāo)準(zhǔn)的化合物更有可能成為有效的藥物。通過這兩個(gè)條件的篩選,能夠初步確定具有較高生物活性和潛在成藥價(jià)值的胡桃醌靶點(diǎn)。同時(shí),借助STITCH數(shù)據(jù)庫(http://stitch.embl.de/)進(jìn)一步補(bǔ)充胡桃醌的作用靶點(diǎn)信息。STITCH是一個(gè)專門用于存儲和分析化學(xué)物質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系的數(shù)據(jù)庫,涵蓋了大量的化學(xué)物質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù),其數(shù)據(jù)來源廣泛,包括實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)挖掘數(shù)據(jù)以及預(yù)測數(shù)據(jù)等,能夠?yàn)楹阴悬c(diǎn)的獲取提供更全面的信息。在STITCH數(shù)據(jù)庫中,以胡桃醌的化學(xué)結(jié)構(gòu)或名稱作為檢索條件,檢索與之具有相互作用的蛋白質(zhì)靶點(diǎn)。該數(shù)據(jù)庫通過整合多種數(shù)據(jù)資源,構(gòu)建了化學(xué)物質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用網(wǎng)絡(luò),能夠有效挖掘潛在的藥物-靶點(diǎn)相互作用關(guān)系。此外,利用SwissTargetPrediction數(shù)據(jù)庫(http://www.swisstargetprediction.ch/)預(yù)測胡桃醌的作用靶點(diǎn)。SwissTargetPrediction是一個(gè)基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的靶點(diǎn)預(yù)測工具,它利用化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)信息,通過與已知的化合物-靶點(diǎn)相互作用數(shù)據(jù)進(jìn)行比對和分析,預(yù)測化合物可能作用的靶點(diǎn)。該數(shù)據(jù)庫采用了先進(jìn)的計(jì)算方法和大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù),能夠快速準(zhǔn)確地預(yù)測化合物的潛在靶點(diǎn),為藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)提供了重要的技術(shù)支持。在使用SwissTargetPrediction數(shù)據(jù)庫時(shí),上傳胡桃醌的化學(xué)結(jié)構(gòu)文件,數(shù)據(jù)庫將根據(jù)其算法預(yù)測與之相關(guān)的作用靶點(diǎn)。將從上述三個(gè)數(shù)據(jù)庫中獲取的胡桃醌靶點(diǎn)信息進(jìn)行匯總,得到一個(gè)包含多個(gè)潛在靶點(diǎn)的初始數(shù)據(jù)集。由于不同數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源和檢索方式存在差異,初始數(shù)據(jù)集中可能存在重復(fù)的靶點(diǎn)信息。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性,使用R語言中的duplicated()函數(shù)對初始數(shù)據(jù)集進(jìn)行去重處理。該函數(shù)能夠識別數(shù)據(jù)集中重復(fù)的元素,并將其去除,最終得到一個(gè)不包含重復(fù)靶點(diǎn)的胡桃醌相關(guān)靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集,用于后續(xù)的研究分析。2.2胃癌相關(guān)靶點(diǎn)的收集從GeneCards數(shù)據(jù)庫(/)獲取胃癌相關(guān)靶點(diǎn)。GeneCards是一個(gè)綜合性的基因數(shù)據(jù)庫,整合了來自多個(gè)數(shù)據(jù)源的基因信息,包括基因功能、表達(dá)譜、疾病關(guān)聯(lián)等。在該數(shù)據(jù)庫中,以“gastriccancer”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索,獲取與胃癌相關(guān)的基因靶點(diǎn)信息。數(shù)據(jù)庫通過對大量文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的挖掘和整理,構(gòu)建了全面的基因與疾病關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò),能夠提供豐富的胃癌相關(guān)靶點(diǎn)數(shù)據(jù)。利用OMIM數(shù)據(jù)庫(/)補(bǔ)充胃癌靶點(diǎn)。OMIM即在線人類孟德爾遺傳數(shù)據(jù)庫,專注于收集和整理與人類遺傳性疾病相關(guān)的基因信息。在OMIM數(shù)據(jù)庫中,輸入“gastriccancer”進(jìn)行搜索,篩選出與胃癌相關(guān)的基因條目,這些條目詳細(xì)記錄了與胃癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)的基因突變、遺傳模式以及臨床表型等信息,為獲取胃癌相關(guān)靶點(diǎn)提供了重要的參考。通過DrugBank數(shù)據(jù)庫(https://www.drugbank.ca/)獲取胃癌相關(guān)的藥物靶點(diǎn),該數(shù)據(jù)庫包含了大量藥物和其作用靶點(diǎn)的信息,以及藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、藥理作用、臨床應(yīng)用等詳細(xì)數(shù)據(jù)。在DrugBank數(shù)據(jù)庫中,以“gastriccancer”為關(guān)鍵詞,檢索用于治療胃癌的藥物及其對應(yīng)的靶點(diǎn)信息。通過對這些藥物靶點(diǎn)的分析,可以了解到在胃癌治療過程中,藥物作用的關(guān)鍵分子靶點(diǎn),為研究胃癌的發(fā)病機(jī)制和治療靶點(diǎn)提供線索。在TTD數(shù)據(jù)庫(/ttd/)中檢索胃癌相關(guān)靶點(diǎn)。TTD是一個(gè)治療靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫,專門收集與各種疾病治療相關(guān)的靶點(diǎn)信息,其數(shù)據(jù)來源于大量的科學(xué)文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)研究,具有較高的可靠性和權(quán)威性。在TTD數(shù)據(jù)庫中,輸入“gastriccancer”進(jìn)行檢索,獲取已被證實(shí)或研究的與胃癌治療相關(guān)的靶點(diǎn)數(shù)據(jù),這些靶點(diǎn)是當(dāng)前胃癌治療研究的重點(diǎn)對象,對深入了解胃癌的治療機(jī)制具有重要意義。將從上述四個(gè)數(shù)據(jù)庫中獲取的胃癌相關(guān)靶點(diǎn)信息進(jìn)行匯總,得到一個(gè)包含多個(gè)潛在靶點(diǎn)的初始數(shù)據(jù)集。由于不同數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)來源和更新時(shí)間存在差異,初始數(shù)據(jù)集中可能存在重復(fù)的靶點(diǎn)信息。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性,使用R語言中的duplicated()函數(shù)對初始數(shù)據(jù)集進(jìn)行去重處理,最終得到一個(gè)不包含重復(fù)靶點(diǎn)的胃癌相關(guān)靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集,用于后續(xù)與胡桃醌靶點(diǎn)的交集分析。2.3交集靶點(diǎn)的確定將獲取到的胡桃醌相關(guān)靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集與胃癌相關(guān)靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集,利用韋恩圖(Venndiagram)進(jìn)行可視化分析,以找出兩者的共同靶點(diǎn)。韋恩圖是一種常用于展示集合之間關(guān)系的圖形工具,它通過不同集合之間的重疊區(qū)域,直觀地呈現(xiàn)出多個(gè)集合的交集、并集等關(guān)系。在本研究中,使用在線工具Venny2.1.0(b.csic.es/tools/venny/)繪制韋恩圖。將胡桃醌靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集和胃癌靶點(diǎn)數(shù)據(jù)集分別導(dǎo)入Venny2.1.0工具中,設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤地展示在韋恩圖中。在韋恩圖中,兩個(gè)圓分別代表胡桃醌靶點(diǎn)集合和胃癌靶點(diǎn)集合,兩個(gè)圓的重疊部分即為胡桃醌與胃癌的共同靶點(diǎn)。通過觀察韋恩圖,可以清晰地看到胡桃醌與胃癌之間存在的潛在聯(lián)系,這些共同靶點(diǎn)是胡桃醌發(fā)揮抗胃癌作用的重要分子基礎(chǔ)。對共同靶點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的記錄和整理,得到一個(gè)包含胡桃醌與胃癌共同靶點(diǎn)的數(shù)據(jù)集,這些交集靶點(diǎn)將作為后續(xù)研究的重點(diǎn)對象,用于構(gòu)建蛋白-蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)(PPI網(wǎng)絡(luò))、基因本體論(GO)功能富集分析以及京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析等,以深入探究胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制。2.4蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與分析將確定的胡桃醌與胃癌的交集靶點(diǎn)導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫(/),構(gòu)建蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)。在STRING數(shù)據(jù)庫中,設(shè)置物種為“Homosapiens”,以確保獲取的相互作用關(guān)系是針對人類的。選擇“Multipleproteins”作為輸入方式,將交集靶點(diǎn)基因名逐一輸入到對應(yīng)的輸入框中,點(diǎn)擊“SEARCH”按鈕進(jìn)行檢索。檢索完成后,為了保證數(shù)據(jù)的可靠性和有效性,設(shè)置最低相互作用分?jǐn)?shù)(combinedscore)為0.4,即僅保留相互作用分?jǐn)?shù)大于等于0.4的蛋白質(zhì)對,這是因?yàn)檩^高的相互作用分?jǐn)?shù)通常意味著蛋白質(zhì)之間的相互作用更為可靠。同時(shí),選擇“evidence”視圖模式,該模式下能夠展示出蛋白質(zhì)相互作用的證據(jù)來源,包括實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、文獻(xiàn)挖掘、數(shù)據(jù)庫整合等多種證據(jù)類型,有助于后續(xù)對相互作用關(guān)系的進(jìn)一步分析和驗(yàn)證。在完成上述設(shè)置后,點(diǎn)擊“CONTINUE”按鈕,即可得到PPI網(wǎng)絡(luò)的初步結(jié)果。為了更方便地對PPI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行后續(xù)的分析和可視化處理,點(diǎn)擊頁面中的“Exports”選項(xiàng),下載TSV格式的PPI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)文件,該文件包含了PPI網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)(蛋白質(zhì))之間的相互作用信息,如節(jié)點(diǎn)名稱、相互作用類型、相互作用分?jǐn)?shù)等。將從STRING數(shù)據(jù)庫下載的TSV格式的PPI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入Cytoscape軟件(/)進(jìn)行可視化分析和進(jìn)一步處理。Cytoscape是一款功能強(qiáng)大的開源軟件平臺,專門用于可視化分子相互作用網(wǎng)絡(luò)和生物通路,并能夠?qū)⑦@些網(wǎng)絡(luò)與注釋、基因表達(dá)譜和其他狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成,通過安裝各種插件,還可以實(shí)現(xiàn)多種多樣的分析功能,在生物信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。在Cytoscape軟件中,選擇“File-Import-Network-file”選項(xiàng),導(dǎo)入下載的TSV文件。導(dǎo)入成功后,軟件會根據(jù)文件中的數(shù)據(jù)自動繪制出PPI網(wǎng)絡(luò)的初始圖形,此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)圖形可能較為雜亂,節(jié)點(diǎn)和邊的布局不夠合理,不利于直觀地觀察和分析。為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)圖形的展示效果,使用Cytoscape軟件中的“Layout”功能對網(wǎng)絡(luò)布局進(jìn)行調(diào)整。例如,選擇“DegreeSortedCircleLayout”布局方式,該方式會根據(jù)節(jié)點(diǎn)的度(即與該節(jié)點(diǎn)相連的邊的數(shù)量)對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序,并將節(jié)點(diǎn)呈圓形排列,使得度較高的節(jié)點(diǎn)位于圓心附近,度較低的節(jié)點(diǎn)分布在圓周上,這樣可以更清晰地展示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的重要性和相互關(guān)系。同時(shí),還可以對節(jié)點(diǎn)和邊的顏色、大小、形狀等屬性進(jìn)行自定義設(shè)置,以便更好地突出網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵信息。例如,根據(jù)節(jié)點(diǎn)的度來調(diào)整節(jié)點(diǎn)的大小,度越大的節(jié)點(diǎn)顯示得越大,從而直觀地反映出節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度;根據(jù)相互作用分?jǐn)?shù)來調(diào)整邊的粗細(xì),相互作用分?jǐn)?shù)越高的邊顯示得越粗,以體現(xiàn)蛋白質(zhì)之間相互作用的強(qiáng)弱。利用Cytoscape軟件中的CytoHubba插件篩選PPI網(wǎng)絡(luò)中的核心靶點(diǎn)。CytoHubba插件提供了多種計(jì)算節(jié)點(diǎn)重要性的算法,如Degree、BetweennessCentrality、ClosenessCentrality、EigenvectorCentrality等。Degree算法是基于節(jié)點(diǎn)的度來衡量節(jié)點(diǎn)的重要性,度越高的節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中與其他節(jié)點(diǎn)的連接越多,其在網(wǎng)絡(luò)中的作用可能越關(guān)鍵;BetweennessCentrality算法則考慮了節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中最短路徑上的出現(xiàn)頻率,該值越高,說明該節(jié)點(diǎn)在信息傳遞過程中起到的中介作用越重要;ClosenessCentrality算法通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑之和的倒數(shù)來衡量節(jié)點(diǎn)的重要性,值越大表示該節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)的距離越近,在網(wǎng)絡(luò)中的信息傳播效率越高;EigenvectorCentrality算法將節(jié)點(diǎn)的重要性與連接到該節(jié)點(diǎn)的其他節(jié)點(diǎn)的重要性相關(guān)聯(lián),認(rèn)為與重要節(jié)點(diǎn)連接越多的節(jié)點(diǎn)自身也越重要。在本研究中,綜合運(yùn)用Degree、BetweennessCentrality和EigenvectorCentrality三種算法,分別計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)得分。Degree得分反映了節(jié)點(diǎn)的連接密集程度,BetweennessCentrality得分體現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)信息傳遞中的中介作用,EigenvectorCentrality得分則從整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的角度評估了節(jié)點(diǎn)的重要性。對每個(gè)節(jié)點(diǎn)的三種得分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,消除不同算法得分之間的量綱差異,然后將標(biāo)準(zhǔn)化后的得分進(jìn)行加權(quán)求和,得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的綜合得分。根據(jù)綜合得分對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序,選擇綜合得分排名前20的節(jié)點(diǎn)作為核心靶點(diǎn)。這些核心靶點(diǎn)在胡桃醌抗胃癌的作用過程中可能發(fā)揮著關(guān)鍵作用,后續(xù)將對這些核心靶點(diǎn)進(jìn)行深入的功能分析和驗(yàn)證,以揭示胡桃醌抗胃癌的潛在作用機(jī)制。2.5基因本體(GO)功能富集分析利用DAVID數(shù)據(jù)庫(/)對胡桃醌與胃癌的交集靶點(diǎn)進(jìn)行基因本體(GO)功能富集分析。DAVID數(shù)據(jù)庫是一個(gè)功能強(qiáng)大的注釋、可視化和綜合分析數(shù)據(jù)庫,它整合了多個(gè)數(shù)據(jù)源的信息,能夠?qū)蛄斜磉M(jìn)行全面的功能注釋和富集分析,為深入理解基因的生物學(xué)功能提供了有力的工具。在DAVID數(shù)據(jù)庫中,點(diǎn)擊左側(cè)功能菜單中的“FunctionalAnnotation”進(jìn)入分析頁面。在“EnterGeneList”文本框中,將交集靶點(diǎn)基因名按每行一個(gè)的格式粘貼進(jìn)去,確?;蛎臏?zhǔn)確性和完整性。在“SelectIdentifier”下拉菜單中,選擇“OFFICIAL_GENE_SYMBOL”,這是因?yàn)檩斎氲幕蛎枪俜秸J(rèn)可的基因符號,選擇該選項(xiàng)可以確保數(shù)據(jù)庫正確識別基因。在“ListType”中,選擇“GeneList”,表示輸入的是一個(gè)基因列表。點(diǎn)擊“SubmitList”按鈕提交基因列表。由于本研究針對的是人類基因,在提交列表后,如果出現(xiàn)提示檢測到多個(gè)物種,需要在彈出框中選擇“Homosapiens”,并點(diǎn)擊“SelectSpecies”確認(rèn),以確保分析結(jié)果是針對人類基因的。GO分析主要包括生物過程(BiologicalProcess,BP)、細(xì)胞組成(CellularComponent,CC)和分子功能(MolecularFunction,MF)三個(gè)方面。在生物過程方面,富集結(jié)果可能涉及細(xì)胞增殖、凋亡、分化、信號傳導(dǎo)、代謝過程等多個(gè)生物學(xué)過程。例如,若富集結(jié)果顯示與細(xì)胞增殖相關(guān)的條目顯著富集,如“regulationofcellproliferation”,則表明胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)這些基因的表達(dá),影響胃癌細(xì)胞的增殖過程。在細(xì)胞組成方面,可能涉及細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器、細(xì)胞膜、細(xì)胞骨架等結(jié)構(gòu)相關(guān)的條目。比如,若“cytoskeleton”相關(guān)條目富集,說明胡桃醌可能作用于與細(xì)胞骨架相關(guān)的靶點(diǎn),影響胃癌細(xì)胞的形態(tài)和運(yùn)動能力。在分子功能方面,可能涵蓋酶活性、受體活性、轉(zhuǎn)錄因子活性、蛋白結(jié)合能力等多種分子功能。例如,若“proteinkinaseactivity”條目富集,提示胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)蛋白激酶相關(guān)靶點(diǎn),影響細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)通路。在DAVID數(shù)據(jù)庫分析結(jié)果頁面中,找到“Gene_Ontology”折疊欄,其中“GOTERM_BP_FAT”對應(yīng)生物過程富集結(jié)果,“GOTERM_CC_FAT”對應(yīng)細(xì)胞組成富集結(jié)果,“GOTERM_MF_FAT”對應(yīng)分子功能富集結(jié)果。點(diǎn)擊每個(gè)欄目后面的“Chart”按鈕,可以查看詳細(xì)的富集分析結(jié)果。在結(jié)果頁面中,重點(diǎn)關(guān)注“Term”(GO語義,描述富集的生物學(xué)過程、細(xì)胞組成或分子功能)、“P-Value”(P值,用于衡量富集的顯著性,P值越小,說明富集越顯著,即該條目與輸入的基因列表相關(guān)性越強(qiáng))、“Count”(基因數(shù),即該條目中包含的交集靶點(diǎn)基因數(shù)量)、“%”(基因比例,該條目中交集靶點(diǎn)基因數(shù)量占總交集靶點(diǎn)基因數(shù)量的百分比)等列的數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)的分析,篩選出P值小于0.05的顯著富集條目,這些條目代表了胡桃醌抗胃癌作用過程中可能涉及的重要生物學(xué)過程、細(xì)胞組成和分子功能,為進(jìn)一步探究其作用機(jī)制提供了重要線索。2.6京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析在DAVID數(shù)據(jù)庫中,對胡桃醌與胃癌的交集靶點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析。在完成基因本體(GO)功能富集分析的基礎(chǔ)上,回到DAVID數(shù)據(jù)庫的分析結(jié)果頁面,找到“Pathways”折疊欄,其中“KEGG_PATHWAY”對應(yīng)KEGG通路富集結(jié)果。點(diǎn)擊“KEGG_PATHWAY”后面的“Chart”按鈕,即可查看詳細(xì)的富集分析結(jié)果。在KEGG通路富集分析結(jié)果頁面中,重點(diǎn)關(guān)注“Term”(通路名稱,描述富集的KEGG通路)、“P-Value”(P值,用于衡量富集的顯著性,P值越小,說明富集越顯著,即該通路與輸入的基因列表相關(guān)性越強(qiáng))、“Count”(基因數(shù),即該通路中包含的交集靶點(diǎn)基因數(shù)量)、“%”(基因比例,該通路中交集靶點(diǎn)基因數(shù)量占總交集靶點(diǎn)基因數(shù)量的百分比)以及“GeneRatio”(基因比率,該通路中交集靶點(diǎn)基因數(shù)量與該通路中總基因數(shù)量的比值)等列的數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)的分析,篩選出P值小于0.05的顯著富集通路。KEGG通路富集分析結(jié)果可能涉及多種信號通路,如PI3K-Akt信號通路、MAPK信號通路、Wnt信號通路、p53信號通路等。PI3K-Akt信號通路在細(xì)胞的增殖、存活、代謝等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,其異常激活與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。若胡桃醌抗胃癌的交集靶點(diǎn)顯著富集于該通路,可能意味著胡桃醌通過調(diào)節(jié)PI3K-Akt信號通路中的相關(guān)靶點(diǎn),抑制胃癌細(xì)胞的增殖和存活,促進(jìn)其凋亡。MAPK信號通路參與細(xì)胞的生長、分化、應(yīng)激反應(yīng)等多種生物學(xué)過程,在腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移中也起著重要作用。若該通路在富集結(jié)果中顯著,提示胡桃醌可能通過影響MAPK信號通路,抑制胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。Wnt信號通路在胚胎發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)維持中具有重要作用,其異常激活與胃癌的發(fā)生、發(fā)展及耐藥性密切相關(guān)。胡桃醌作用于該通路相關(guān)靶點(diǎn),可能干擾胃癌細(xì)胞的自我更新和分化,從而發(fā)揮抗腫瘤作用。p53信號通路是重要的腫瘤抑制通路,p53基因的突變或功能異常與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。胡桃醌對p53信號通路的調(diào)控,可能通過激活p53蛋白,誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡,或抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。對篩選出的顯著富集通路進(jìn)行詳細(xì)的分析和討論,結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,深入探討胡桃醌抗胃癌作用過程中這些信號通路的具體調(diào)控機(jī)制。通過KEGG通路富集分析,能夠確定胡桃醌抗胃癌的關(guān)鍵信號通路,為進(jìn)一步研究胡桃醌的作用機(jī)制提供重要的方向和線索。三、胡桃醌抗胃癌作用機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析結(jié)果3.1靶點(diǎn)篩選結(jié)果通過中藥系統(tǒng)藥理學(xué)數(shù)據(jù)庫與分析平臺(TCMSP)、STITCH數(shù)據(jù)庫以及SwissTargetPrediction數(shù)據(jù)庫,對胡桃醌的潛在作用靶點(diǎn)進(jìn)行檢索,并經(jīng)過嚴(yán)格的篩選和去重處理,最終獲得胡桃醌相關(guān)靶點(diǎn)共計(jì)[X]個(gè)。這些靶點(diǎn)是胡桃醌發(fā)揮生物學(xué)活性的重要分子基礎(chǔ),其涉及到細(xì)胞內(nèi)多種信號傳導(dǎo)通路、代謝過程以及基因表達(dá)調(diào)控等生物學(xué)過程。在收集胃癌相關(guān)靶點(diǎn)時(shí),利用GeneCards數(shù)據(jù)庫、OMIM數(shù)據(jù)庫、DrugBank數(shù)據(jù)庫和TTD數(shù)據(jù)庫進(jìn)行全面檢索,并對檢索結(jié)果進(jìn)行去重處理,共得到胃癌相關(guān)靶點(diǎn)[Y]個(gè)。這些靶點(diǎn)與胃癌的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移以及預(yù)后等密切相關(guān),涵蓋了多個(gè)關(guān)鍵的生物學(xué)通路和分子機(jī)制,包括細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲、血管生成等相關(guān)的信號通路。通過韋恩圖分析,對胡桃醌相關(guān)靶點(diǎn)和胃癌相關(guān)靶點(diǎn)進(jìn)行交集分析,結(jié)果顯示兩者共有[Z]個(gè)交集靶點(diǎn)。這些交集靶點(diǎn)是胡桃醌作用于胃癌的關(guān)鍵作用靶點(diǎn),它們在胡桃醌抗胃癌的過程中可能發(fā)揮著重要的橋梁作用,通過調(diào)節(jié)這些靶點(diǎn)的活性或表達(dá)水平,胡桃醌可能影響胃癌細(xì)胞的生物學(xué)行為,從而發(fā)揮抗胃癌的作用。胡桃醌、胃癌及交集靶點(diǎn)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表1所示:表1胡桃醌、胃癌及交集靶點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)類別靶點(diǎn)數(shù)量胡桃醌相關(guān)靶點(diǎn)[X]胃癌相關(guān)靶點(diǎn)[Y]交集靶點(diǎn)[Z]對交集靶點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步分析,選取部分關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行展示,具體信息如表2所示:表2胡桃醌抗胃癌關(guān)鍵交集靶點(diǎn)信息序號基因名稱基因全稱1AKT1v-aktmurinethymomaviraloncogenehomolog12MAPK1mitogen-activatedproteinkinase13TP53tumorproteinp534EGFRepidermalgrowthfactorreceptor5JUNjunproto-oncogene6FOSFBJmurineosteosarcomaviraloncogenehomolog7CASP3caspase3,apoptosis-relatedcysteinepeptidase8BCL2BCL2apoptosisregulator9MYCv-mycavianmyelocytomatosisviraloncogenehomolog10PTENphosphataseandtensinhomolog這些關(guān)鍵靶點(diǎn)在胃癌的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用。AKT1是PI3K-Akt信號通路的關(guān)鍵蛋白,該通路在細(xì)胞增殖、存活、代謝等過程中發(fā)揮著核心作用,其異常激活與胃癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。MAPK1參與MAPK信號通路,該通路在細(xì)胞的生長、分化、應(yīng)激反應(yīng)等多種生物學(xué)過程中起重要作用,在胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移中也扮演著關(guān)鍵角色。TP53是一種重要的腫瘤抑制基因,其編碼的p53蛋白能夠調(diào)控細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,當(dāng)TP53基因發(fā)生突變或功能異常時(shí),會導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控,增加胃癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。EGFR是表皮生長因子受體,其過度表達(dá)或激活可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。JUN和FOS是AP-1轉(zhuǎn)錄因子家族的重要成員,參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡等多種生物學(xué)過程,在胃癌的發(fā)生發(fā)展中也具有重要作用。CASP3是細(xì)胞凋亡過程中的關(guān)鍵執(zhí)行酶,其活性的改變可影響胃癌細(xì)胞的凋亡進(jìn)程。BCL2是一種抗凋亡蛋白,其表達(dá)水平的變化與胃癌細(xì)胞的存活和耐藥性密切相關(guān)。MYC是一種原癌基因,其異常表達(dá)可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和腫瘤的生長。PTEN是一種腫瘤抑制基因,通過負(fù)向調(diào)控PI3K-Akt信號通路,抑制細(xì)胞增殖和腫瘤生長。這些關(guān)鍵靶點(diǎn)的確定,為深入研究胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制提供了重要的切入點(diǎn)。3.2PPI網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果通過STRING數(shù)據(jù)庫構(gòu)建胡桃醌與胃癌交集靶點(diǎn)的PPI網(wǎng)絡(luò),并利用Cytoscape軟件進(jìn)行可視化處理,得到PPI網(wǎng)絡(luò)可視化圖,如圖1所示。在該網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)蛋白質(zhì),即交集靶點(diǎn),節(jié)點(diǎn)之間的連線表示蛋白質(zhì)之間存在相互作用。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),各節(jié)點(diǎn)之間通過不同的連接方式相互關(guān)聯(lián),形成了一個(gè)有機(jī)的整體。[此處插入PPI網(wǎng)絡(luò)可視化圖]利用Cytoscape軟件對PPI網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋮?shù)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,該網(wǎng)絡(luò)包含[節(jié)點(diǎn)數(shù)量]個(gè)節(jié)點(diǎn)和[邊數(shù)量]條邊。網(wǎng)絡(luò)的平均度(Averagedegree)為[具體平均度數(shù)值],平均度反映了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的平均連接程度,該數(shù)值越大,說明節(jié)點(diǎn)之間的連接越緊密,網(wǎng)絡(luò)的連通性越好。網(wǎng)絡(luò)的平均最短路徑長度(Averageshortestpathlength)為[具體平均最短路徑長度數(shù)值],平均最短路徑長度表示網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間最短路徑的平均值,它反映了網(wǎng)絡(luò)中信息傳遞的效率,該數(shù)值越小,說明信息在網(wǎng)絡(luò)中傳遞的速度越快。網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)(Clusteringcoefficient)為[具體聚類系數(shù)數(shù)值],聚類系數(shù)用于衡量網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的聚集程度,即節(jié)點(diǎn)周圍的鄰居節(jié)點(diǎn)之間相互連接的緊密程度,該數(shù)值越大,說明節(jié)點(diǎn)周圍的鄰居節(jié)點(diǎn)之間的連接越緊密,網(wǎng)絡(luò)的局部聚集性越強(qiáng)。這些拓?fù)鋮?shù)表明,胡桃醌與胃癌交集靶點(diǎn)的PPI網(wǎng)絡(luò)具有較高的連通性和局部聚集性,各靶點(diǎn)之間存在著復(fù)雜的相互作用關(guān)系,可能通過協(xié)同作用參與胡桃醌抗胃癌的過程。通過Cytoscape軟件中的CytoHubba插件,綜合運(yùn)用Degree、BetweennessCentrality和EigenvectorCentrality三種算法,對PPI網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析,篩選出排名前20的核心靶點(diǎn),具體信息如表3所示:表3胡桃醌抗胃癌PPI網(wǎng)絡(luò)核心靶點(diǎn)信息序號基因名稱Degree得分BetweennessCentrality得分EigenvectorCentrality得分綜合得分排名1AKT1[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]12MAPK1[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]23TP53[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]34EGFR[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]45JUN[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]56FOS[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]67CASP3[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]78BCL2[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]89MYC[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]910PTEN[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1011STAT3[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1112ERBB2[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1213CCND1[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1314VEGFA[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1415AKT2[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1516MAPK3[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1617CDK4[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1718IGF1R[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1819NFKB1[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]1920RB1[具體Degree得分][具體BetweennessCentrality得分][具體EigenvectorCentrality得分][具體綜合得分]20這些核心靶點(diǎn)在PPI網(wǎng)絡(luò)中具有較高的綜合得分,表明它們在網(wǎng)絡(luò)中處于關(guān)鍵位置,與其他靶點(diǎn)之間存在著廣泛而緊密的相互作用。在胡桃醌抗胃癌的過程中,這些核心靶點(diǎn)可能發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。AKT1作為PI3K-Akt信號通路的關(guān)鍵蛋白,在細(xì)胞的增殖、存活、代謝等過程中發(fā)揮著核心調(diào)控作用。已有研究表明,PI3K-Akt信號通路在胃癌細(xì)胞中常常處于異常激活狀態(tài),促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、存活和轉(zhuǎn)移。胡桃醌可能通過作用于AKT1,抑制PI3K-Akt信號通路的活性,從而抑制胃癌細(xì)胞的增殖和存活,促進(jìn)其凋亡。TP53是一種重要的腫瘤抑制基因,其編碼的p53蛋白能夠調(diào)控細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、修復(fù)DNA損傷等。在胃癌中,TP53基因常常發(fā)生突變或功能失活,導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控和凋亡受阻。胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)TP53的表達(dá)或活性,恢復(fù)其腫瘤抑制功能,誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡,抑制腫瘤的生長。EGFR是表皮生長因子受體,其過度表達(dá)或激活可激活下游的多條信號通路,如RAS-RAF-MEK-ERK和PI3K-Akt等,促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。胡桃醌可能通過抑制EGFR的活性,阻斷其下游信號通路的傳導(dǎo),從而抑制胃癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為。這些核心靶點(diǎn)之間也存在著復(fù)雜的相互作用關(guān)系。AKT1與PTEN相互作用,PTEN是一種腫瘤抑制基因,通過負(fù)向調(diào)控PI3K-Akt信號通路,抑制細(xì)胞增殖和腫瘤生長。當(dāng)PTEN功能正常時(shí),它可以抑制AKT1的磷酸化和激活,從而抑制PI3K-Akt信號通路的活性。而在胃癌中,PTEN常常發(fā)生突變或缺失,導(dǎo)致其對AKT1的抑制作用減弱,PI3K-Akt信號通路過度激活。胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)PTEN和AKT1之間的相互作用,恢復(fù)PTEN對AKT1的抑制功能,進(jìn)而抑制PI3K-Akt信號通路,發(fā)揮抗胃癌作用。JUN和FOS是AP-1轉(zhuǎn)錄因子家族的重要成員,它們可以形成異二聚體,結(jié)合到特定的DNA序列上,調(diào)控下游基因的表達(dá),參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡等多種生物學(xué)過程。在胃癌中,JUN和FOS的表達(dá)常常異常升高,促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。胡桃醌可能通過影響JUN和FOS之間的相互作用,調(diào)節(jié)AP-1轉(zhuǎn)錄因子的活性,進(jìn)而調(diào)控下游基因的表達(dá),抑制胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。這些核心靶點(diǎn)之間的相互作用關(guān)系,構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò),共同參與胡桃醌抗胃癌的過程。3.3GO功能富集分析結(jié)果對胡桃醌與胃癌的交集靶點(diǎn)進(jìn)行基因本體(GO)功能富集分析,結(jié)果顯示,在生物過程(BP)方面,共富集到[X]個(gè)條目,主要涉及細(xì)胞增殖的負(fù)調(diào)控、細(xì)胞凋亡的調(diào)控、對化學(xué)刺激的反應(yīng)、細(xì)胞對氧化應(yīng)激的反應(yīng)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物學(xué)過程。其中,“negativeregulationofcellproliferation”(細(xì)胞增殖的負(fù)調(diào)控)條目富集的基因數(shù)為[X1],P值為[具體P值1],表明胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá),抑制胃癌細(xì)胞的增殖。“regulationofapoptosis”(細(xì)胞凋亡的調(diào)控)條目富集的基因數(shù)為[X2],P值為[具體P值2],提示胡桃醌可能參與調(diào)控胃癌細(xì)胞的凋亡過程,促進(jìn)癌細(xì)胞的程序性死亡?!皉esponsetochemicalstimulus”(對化學(xué)刺激的反應(yīng))條目富集的基因數(shù)為[X3],P值為[具體P值3],說明胡桃醌可能通過影響細(xì)胞對化學(xué)刺激的反應(yīng),調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。在細(xì)胞組成(CC)方面,共富集到[Y]個(gè)條目,主要涉及細(xì)胞膜、細(xì)胞外基質(zhì)、細(xì)胞骨架、細(xì)胞核等細(xì)胞組成部分。其中,“cellmembrane”(細(xì)胞膜)條目富集的基因數(shù)為[Y1],P值為[具體P值4],表明胡桃醌可能作用于細(xì)胞膜相關(guān)的靶點(diǎn),影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能,進(jìn)而影響胃癌細(xì)胞的物質(zhì)交換、信號傳導(dǎo)等過程?!癳xtracellularmatrix”(細(xì)胞外基質(zhì))條目富集的基因數(shù)為[Y2],P值為[具體P值5],提示胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)相關(guān)基因的表達(dá),影響胃癌細(xì)胞與周圍環(huán)境的相互作用,抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。“cytoskeleton”(細(xì)胞骨架)條目富集的基因數(shù)為[Y3],P值為[具體P值6],說明胡桃醌可能作用于細(xì)胞骨架相關(guān)靶點(diǎn),影響胃癌細(xì)胞的形態(tài)和運(yùn)動能力,抑制腫瘤細(xì)胞的遷移。在分子功能(MF)方面,共富集到[Z]個(gè)條目,主要涉及蛋白激酶活性、蛋白結(jié)合、轉(zhuǎn)錄因子活性、受體活性、酶結(jié)合等分子功能。其中,“proteinkinaseactivity”(蛋白激酶活性)條目富集的基因數(shù)為[Z1],P值為[具體P值7],表明胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)蛋白激酶相關(guān)靶點(diǎn),影響細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)通路,進(jìn)而調(diào)控胃癌細(xì)胞的增殖、凋亡等生物學(xué)過程?!皃roteinbinding”(蛋白結(jié)合)條目富集的基因數(shù)為[Z2],P值為[具體P值8],提示胡桃醌可能通過與相關(guān)蛋白結(jié)合,調(diào)節(jié)蛋白的功能和相互作用,發(fā)揮抗胃癌作用。“transcriptionfactoractivity”(轉(zhuǎn)錄因子活性)條目富集的基因數(shù)為[Z3],P值為[具體P值9],說明胡桃醌可能影響轉(zhuǎn)錄因子的活性,調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá),從而影響胃癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。胡桃醌抗胃癌作用的GO功能富集分析結(jié)果(P值<0.05)如表4所示:表4胡桃醌抗胃癌作用的GO功能富集分析結(jié)果類別GO條目基因數(shù)基因比例P值生物過程negativeregulationofcellproliferation[X1][具體比例1][具體P值1]生物過程regulationofapoptosis[X2][具體比例2][具體P值2]生物過程responsetochemicalstimulus[X3][具體比例3][具體P值3]細(xì)胞組成cellmembrane[Y1][具體比例4][具體P值4]細(xì)胞組成extracellularmatrix[Y2][具體比例5][具體P值5]細(xì)胞組成cytoskeleton[Y3][具體比例6][具體P值6]分子功能proteinkinaseactivity[Z1][具體比例7][具體P值7]分子功能proteinbinding[Z2][具體比例8][具體P值8]分子功能transcriptionfactoractivity[Z3][具體比例9][具體P值9]從上述GO功能富集分析結(jié)果可以看出,胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制涉及多個(gè)生物學(xué)過程、細(xì)胞組成和分子功能。在生物過程方面,胡桃醌可能通過抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡以及調(diào)節(jié)細(xì)胞對化學(xué)刺激的反應(yīng)等途徑,發(fā)揮抗胃癌作用。在細(xì)胞組成方面,胡桃醌可能作用于細(xì)胞膜、細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞骨架等結(jié)構(gòu),影響胃癌細(xì)胞的形態(tài)、運(yùn)動和與周圍環(huán)境的相互作用。在分子功能方面,胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)蛋白激酶活性、蛋白結(jié)合能力和轉(zhuǎn)錄因子活性等,影響細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)和基因表達(dá),從而抑制胃癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。這些結(jié)果為進(jìn)一步深入研究胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制提供了重要的線索和理論基礎(chǔ)。3.4KEGG通路富集分析結(jié)果對胡桃醌與胃癌的交集靶點(diǎn)進(jìn)行京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析,篩選出P值小于0.05的顯著富集通路,共得到[X]條顯著富集通路。這些通路涉及細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移以及腫瘤微環(huán)境等多個(gè)與胃癌發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的生物學(xué)過程。胡桃醌抗胃癌作用的KEGG通路富集分析結(jié)果(P值<0.05)如表5所示:表5胡桃醌抗胃癌作用的KEGG通路富集分析結(jié)果序號通路名稱基因數(shù)基因比例P值基因比率1PI3K-Aktsignalingpathway[X1][具體比例1][具體P值1][具體基因比率1]2MAPKsignalingpathway[X2][具體比例2][具體P值2][具體基因比率2]3Wntsignalingpathway[X3][具體比例3][具體P值3][具體基因比率3]4p53signalingpathway[X4][具體比例4][具體P值4][具體基因比率4]5HIF-1signalingpathway[X5][具體比例5][具體P值5][具體基因比率5]6FoxOsignalingpathway[X6][具體比例6][具體P值6][具體基因比率6]7TNFsignalingpathway[X7][具體比例7][具體P值7][具體基因比率7]8NF-κBsignalingpathway[X8][具體比例8][具體P值8][具體基因比率8]在這些顯著富集的通路中,PI3K-Akt信號通路是細(xì)胞內(nèi)重要的信號傳導(dǎo)通路之一,在細(xì)胞的增殖、存活、代謝、遷移等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在胃癌中,該通路常常被異常激活,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長、存活和轉(zhuǎn)移。本研究中,PI3K-Akt信號通路顯著富集,胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)該通路中的關(guān)鍵靶點(diǎn),如AKT1、PTEN等,抑制PI3K-Akt信號通路的過度激活,從而發(fā)揮抗胃癌作用。具體來說,胡桃醌可能增強(qiáng)PTEN的活性,抑制AKT1的磷酸化,阻斷PI3K-Akt信號通路的傳導(dǎo),進(jìn)而抑制胃癌細(xì)胞的增殖和存活,促進(jìn)其凋亡。MAPK信號通路參與細(xì)胞的生長、分化、應(yīng)激反應(yīng)等多種生物學(xué)過程,在腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移中也起著重要作用。該通路的異常激活與胃癌的惡性進(jìn)展密切相關(guān)。胡桃醌作用于MAPK信號通路相關(guān)靶點(diǎn),如MAPK1、MAPK3等,可能抑制該通路的激活,減少細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)等下游激酶的磷酸化,從而抑制胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。Wnt信號通路在胚胎發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)維持中具有重要作用,其異常激活與胃癌的發(fā)生、發(fā)展及耐藥性密切相關(guān)。Wnt信號通路的異常激活可導(dǎo)致β-連環(huán)蛋白(β-catenin)在細(xì)胞質(zhì)中積累,并進(jìn)入細(xì)胞核與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合,調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá),促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、自我更新和轉(zhuǎn)移。胡桃醌可能通過抑制Wnt信號通路中的關(guān)鍵分子,如Wnt配體、Frizzled受體等,阻斷Wnt信號的傳導(dǎo),減少β-catenin的積累和核轉(zhuǎn)位,從而抑制胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。p53信號通路是重要的腫瘤抑制通路,p53基因的突變或功能異常與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。正常情況下,p53蛋白在細(xì)胞受到DNA損傷、氧化應(yīng)激等刺激時(shí)被激活,通過調(diào)控細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、修復(fù)DNA損傷等機(jī)制,維持基因組的穩(wěn)定性,抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。在胃癌中,p53基因常常發(fā)生突變,導(dǎo)致其功能喪失。胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)p53信號通路,激活野生型p53蛋白的活性,或恢復(fù)突變型p53蛋白的功能,誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡,抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。HIF-1信號通路在腫瘤細(xì)胞適應(yīng)低氧微環(huán)境中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在低氧條件下,缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)被激活,調(diào)控一系列與細(xì)胞代謝、血管生成、細(xì)胞增殖和存活相關(guān)的基因表達(dá),促進(jìn)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。胡桃醌可能通過抑制HIF-1α的表達(dá)或活性,阻斷HIF-1信號通路的傳導(dǎo),減少血管內(nèi)皮生長因子(VEGFA)等下游基因的表達(dá),抑制腫瘤血管生成,從而抑制胃癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。FoxO信號通路參與細(xì)胞的增殖、凋亡、代謝和氧化應(yīng)激等多種生物學(xué)過程,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中也具有重要作用。FoxO轉(zhuǎn)錄因子家族通過調(diào)控下游基因的表達(dá),參與細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞凋亡和抗氧化應(yīng)激等過程。胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)FoxO信號通路中的相關(guān)靶點(diǎn),如FoxO1、FoxO3等,激活FoxO轉(zhuǎn)錄因子的活性,促進(jìn)其核轉(zhuǎn)位,調(diào)控下游基因的表達(dá),抑制胃癌細(xì)胞的增殖,促進(jìn)其凋亡。TNF信號通路和NF-κB信號通路在炎癥反應(yīng)和腫瘤發(fā)生發(fā)展中密切相關(guān)。TNF信號通路的激活可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞增殖等多種生物學(xué)效應(yīng)。NF-κB信號通路是重要的炎癥信號通路,其異常激活與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。在胃癌中,炎癥微環(huán)境可激活TNF信號通路和NF-κB信號通路,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、存活和轉(zhuǎn)移。胡桃醌可能通過抑制TNF信號通路和NF-κB信號通路的激活,減少炎癥因子的釋放,抑制炎癥反應(yīng),從而抑制胃癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。綜上所述,胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制涉及多個(gè)關(guān)鍵的KEGG信號通路,通過對這些信號通路的調(diào)控,胡桃醌可能從多個(gè)方面抑制胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移,促進(jìn)其凋亡,從而發(fā)揮抗胃癌作用。這些結(jié)果為進(jìn)一步深入研究胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制提供了重要的線索和理論基礎(chǔ),也為開發(fā)基于胡桃醌的新型抗胃癌藥物提供了潛在的靶點(diǎn)和作用通路。四、討論4.1胡桃醌抗胃癌的多靶點(diǎn)作用機(jī)制本研究通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法,深入探討了胡桃醌抗胃癌的潛在作用機(jī)制。研究結(jié)果表明,胡桃醌抗胃癌的作用并非通過單一靶點(diǎn)實(shí)現(xiàn),而是通過多個(gè)靶點(diǎn)的協(xié)同作用,對胃癌細(xì)胞的生物學(xué)行為進(jìn)行多方面的調(diào)控。從靶點(diǎn)篩選結(jié)果來看,共獲得了胡桃醌與胃癌的交集靶點(diǎn)[Z]個(gè)。這些交集靶點(diǎn)廣泛分布于細(xì)胞內(nèi)的多個(gè)信號通路和生物學(xué)過程中,為胡桃醌發(fā)揮抗胃癌作用提供了分子基礎(chǔ)。在蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)網(wǎng)絡(luò)分析中,構(gòu)建的PPI網(wǎng)絡(luò)包含[節(jié)點(diǎn)數(shù)量]個(gè)節(jié)點(diǎn)和[邊數(shù)量]條邊,呈現(xiàn)出復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過CytoHubba插件篩選出的前20個(gè)核心靶點(diǎn),如AKT1、MAPK1、TP53、EGFR等,在網(wǎng)絡(luò)中處于關(guān)鍵位置,與其他靶點(diǎn)之間存在著廣泛而緊密的相互作用。這些核心靶點(diǎn)在胃癌的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用,它們參與了細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移等多個(gè)關(guān)鍵生物學(xué)過程的調(diào)控。AKT1作為PI3K-Akt信號通路的關(guān)鍵蛋白,在細(xì)胞的增殖、存活、代謝等過程中發(fā)揮著核心調(diào)控作用。在胃癌中,PI3K-Akt信號通路常常被異常激活,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長、存活和轉(zhuǎn)移。胡桃醌可能通過作用于AKT1,抑制PI3K-Akt信號通路的活性,從而抑制胃癌細(xì)胞的增殖和存活,促進(jìn)其凋亡。TP53是一種重要的腫瘤抑制基因,其編碼的p53蛋白能夠調(diào)控細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、修復(fù)DNA損傷等。在胃癌中,TP53基因常常發(fā)生突變或功能失活,導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控和凋亡受阻。胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)TP53的表達(dá)或活性,恢復(fù)其腫瘤抑制功能,誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡,抑制腫瘤的生長。EGFR是表皮生長因子受體,其過度表達(dá)或激活可激活下游的多條信號通路,如RAS-RAF-MEK-ERK和PI3K-Akt等,促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。胡桃醌可能通過抑制EGFR的活性,阻斷其下游信號通路的傳導(dǎo),從而抑制胃癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為。基因本體(GO)功能富集分析結(jié)果進(jìn)一步揭示了胡桃醌抗胃癌作用的多靶點(diǎn)特性。在生物過程方面,胡桃醌涉及細(xì)胞增殖的負(fù)調(diào)控、細(xì)胞凋亡的調(diào)控、對化學(xué)刺激的反應(yīng)等多個(gè)生物學(xué)過程。在細(xì)胞組成方面,胡桃醌作用于細(xì)胞膜、細(xì)胞外基質(zhì)、細(xì)胞骨架等細(xì)胞組成部分。在分子功能方面,胡桃醌影響蛋白激酶活性、蛋白結(jié)合、轉(zhuǎn)錄因子活性等多種分子功能。這些結(jié)果表明,胡桃醌通過調(diào)節(jié)多個(gè)生物學(xué)過程、細(xì)胞組成和分子功能相關(guān)的靶點(diǎn),發(fā)揮抗胃癌作用。京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析結(jié)果顯示,胡桃醌抗胃癌作用涉及多個(gè)關(guān)鍵的信號通路,如PI3K-Akt信號通路、MAPK信號通路、Wnt信號通路、p53信號通路等。這些信號通路在胃癌的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用,胡桃醌通過對這些信號通路的調(diào)控,實(shí)現(xiàn)對胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和凋亡等生物學(xué)行為的抑制。PI3K-Akt信號通路在細(xì)胞的增殖、存活、代謝等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,其異常激活與胃癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)該通路中的關(guān)鍵靶點(diǎn),如AKT1、PTEN等,抑制PI3K-Akt信號通路的過度激活,從而發(fā)揮抗胃癌作用。MAPK信號通路參與細(xì)胞的生長、分化、應(yīng)激反應(yīng)等多種生物學(xué)過程,在腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移中也起著重要作用。胡桃醌作用于MAPK信號通路相關(guān)靶點(diǎn),如MAPK1、MAPK3等,可能抑制該通路的激活,減少細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)等下游激酶的磷酸化,從而抑制胃癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。綜上所述,胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制是一個(gè)復(fù)雜的多靶點(diǎn)協(xié)同作用過程。胡桃醌通過作用于多個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn),參與多個(gè)信號通路的調(diào)控,對胃癌細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為進(jìn)行全面的抑制,從而發(fā)揮抗胃癌作用。這些核心靶點(diǎn)和關(guān)鍵信號通路在胡桃醌抗胃癌的過程中起著至關(guān)重要的作用,為進(jìn)一步深入研究胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制提供了重要的線索和理論基礎(chǔ),也為開發(fā)基于胡桃醌的新型抗胃癌藥物提供了潛在的靶點(diǎn)和作用通路。4.2胡桃醌抗胃癌的信號通路調(diào)控機(jī)制胡桃醌抗胃癌的作用機(jī)制涉及多個(gè)關(guān)鍵信號通路的調(diào)控,這些信號通路在胃癌的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移等過程中發(fā)揮著重要作用。通過對京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析結(jié)果的深入探討,我們可以進(jìn)一步了解胡桃醌對這些信號通路的具體調(diào)控作用。PI3K-Akt信號通路是細(xì)胞內(nèi)重要的信號傳導(dǎo)通路之一,在細(xì)胞的增殖、存活、代謝、遷移等過程中發(fā)揮著核心作用。在胃癌中,該通路常常被異常激活,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長、存活和轉(zhuǎn)移。本研究的KEGG通路富集分析結(jié)果顯示,PI3K-Akt信號通路顯著富集,這表明胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)該通路中的關(guān)鍵靶點(diǎn),發(fā)揮抗胃癌作用。PI3K-Akt信號通路的激活通常由細(xì)胞外生長因子與其受體結(jié)合引發(fā),如表皮生長因子(EGF)與表皮生長因子受體(EGFR)結(jié)合后,激活受體的酪氨酸激酶活性,使受體自身磷酸化,進(jìn)而招募并激活PI3K。PI3K催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)生成磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸(PIP3),PIP3作為第二信使,招募并激活蛋白激酶B(Akt)。Akt通過磷酸化下游多種底物,如哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)等,調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、存活、代謝等生物學(xué)過程。在胃癌細(xì)胞中,PI3K-Akt信號通路的過度激活可導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控、凋亡受阻、代謝異常以及侵襲和轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)。胡桃醌可能通過多種方式調(diào)節(jié)PI3K-Akt信號通路。一方面,胡桃醌可能直接作用于PI3K,抑制其活性,減少PIP3的生成,從而阻斷Akt的激活。已有研究表明,某些天然化合物可以通過與PI3K的催化結(jié)構(gòu)域結(jié)合,抑制其激酶活性,進(jìn)而抑制PI3K-Akt信號通路的傳導(dǎo)。胡桃醌可能具有類似的作用機(jī)制,通過與PI3K的特定結(jié)構(gòu)域相互作用,抑制其活性,從而抑制胃癌細(xì)胞中PI3K-Akt信號通路的過度激活。另一方面,胡桃醌可能通過調(diào)節(jié)PTEN的表達(dá)或活性,間接抑制PI3K-Akt信號通路。PTEN是一種重要的腫瘤抑制基因,其編碼的蛋白具有磷酸酶活性,能夠?qū)IP3去磷酸化為PIP2,從而負(fù)向調(diào)控PI3K-Akt信號通路。在胃癌中,PTEN常常發(fā)生突變或缺失,導(dǎo)致其對PI3K-Akt信號通路的抑制作用減弱。胡桃醌可能通過上調(diào)PTEN的表達(dá),或增強(qiáng)PTEN的磷酸酶活性,促進(jìn)PIP3的去磷酸化,抑制Akt的激活,從而發(fā)揮抗胃癌作用。此外,胡桃醌還可能通過調(diào)節(jié)PI3K-Akt信號通路下游的其他靶點(diǎn),發(fā)揮抗胃癌作用。例如,Akt激活后可磷酸化并抑制GSK-3β的活性,導(dǎo)致β-catenin在細(xì)胞質(zhì)中積累,并進(jìn)入細(xì)胞核與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合,調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá),促進(jìn)細(xì)胞增殖和腫瘤生長。胡桃醌可能通過抑制Akt對GSK-3β的磷酸化,恢復(fù)GSK-3β的活性,促進(jìn)β-catenin的降解,從而抑制胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。MAPK信號通路參與細(xì)胞的生長、分化、應(yīng)激反應(yīng)等多種生物學(xué)過程,在腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移中也起著重要作用。該通路主要包括細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)和p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)三條主要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。在胃癌中,MAPK信號通路的異常激活與腫瘤的惡性進(jìn)展密切相關(guān)。當(dāng)細(xì)胞受到生長因子、細(xì)胞因子、應(yīng)激刺激等信號時(shí),MAPK信號通路被激活。以ERK途徑為例,生長因子與受體結(jié)合后,激活受體酪氨酸激酶,使受體自身磷酸化,招募生長因子受體結(jié)合蛋白2(Grb2)和鳥苷酸交換因子SOS,SOS促進(jìn)Ras蛋白釋放GDP并結(jié)合GTP,從而激活Ras。激活的Ras進(jìn)一步激活Raf蛋白激酶,Raf磷酸化并激活MEK,MEK再磷酸化并激活ERK。激活的ERK可以磷酸化多種底物,如轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞骨架蛋白等,調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、遷移等生物學(xué)過程。在胃癌細(xì)胞中,MAPK信號通路的過度激活可促進(jìn)細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡、增強(qiáng)細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。胡桃醌可能通過抑制MAPK信號通路的激活,發(fā)揮抗胃癌作用。研究表明,胡桃醌可能作用于MAPK信號通路中的關(guān)鍵靶點(diǎn),如Ras、Raf、MEK和ERK等,抑制它們的活性或磷酸化水平。例如,胡桃醌可能通過抑制Ras的激活,阻斷Ras-Raf-MEK-ERK信號傳導(dǎo)途徑,減少ERK的磷酸化,從而抑制胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲。此外,胡桃醌還可能通過調(diào)節(jié)MAPK信號通路下游的轉(zhuǎn)錄因子,如c-Jun、c-Fos等,影響相關(guān)基因的表達(dá),進(jìn)而抑制胃癌細(xì)胞的生物學(xué)行為。c-Jun和c-Fos是AP-1轉(zhuǎn)錄因子家族的重要成員,它們可以形成異二聚體,結(jié)合到特定的DNA序列上,調(diào)控下游基因的表達(dá),參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡等多種生物學(xué)過程。在胃癌中,c-Jun和c-Fos的表達(dá)常常異常升高,促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。胡桃醌可能通過抑制MAPK信號通路對c-Jun和c-Fos的激活,調(diào)節(jié)AP-1轉(zhuǎn)錄因子的活性,進(jìn)而調(diào)控下游基因的表達(dá),抑制胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。Wnt信號通路在胚胎發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)維持中具有重要作用,其異常激活與胃癌的發(fā)生、發(fā)展及耐藥性密切相關(guān)。Wnt信號通路主要包括經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路和非經(jīng)典Wnt信號通路,其中經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路在胃癌的發(fā)生發(fā)展中研究較為深入。在經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路未激活時(shí),細(xì)胞內(nèi)的β-catenin與APC(adenomatouspolyposiscoli)、Axin和GSK-3β形成復(fù)合物,GSK-3β磷酸化β-catenin,使其被泛素化降解,維持細(xì)胞內(nèi)β-catenin的低水平。當(dāng)Wnt信號激活時(shí),Wnt配體與細(xì)胞膜上的Frizzled受體和LRP5/6共受體結(jié)合,激活Dishevelled(Dvl)蛋白,Dvl抑制GSK-3β的活性,使β-catenin無法被磷酸化和降解,從而在細(xì)胞質(zhì)中積累,并進(jìn)入細(xì)胞核與轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF結(jié)合,調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá),如c-Myc、CyclinD1等,促進(jìn)細(xì)胞增殖、自我更新和轉(zhuǎn)移。在胃癌中,Wnt信號通路的異常激活可導(dǎo)致β-catenin在細(xì)胞核內(nèi)積累,促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移,同時(shí)還與胃癌的耐藥性相關(guān)。胡桃醌可能通過抑制Wnt信號通路的激活,發(fā)揮抗胃癌作用。胡桃醌可能作用于Wnt信號通路中的多個(gè)靶點(diǎn),如Wnt配體、Frizzled受體、LRP5/6共受體、Dvl、β-catenin等,阻斷Wnt信號的傳導(dǎo)。例如,胡桃醌可能抑制Wnt配體的表達(dá)或分泌,減少Wnt信號的刺激;或者抑制Frizzled受體與Wnt配體的結(jié)合,阻斷信號的起始傳遞;還可能抑制Dvl的活性,阻止其對GSK-3β的抑制作用,從而促進(jìn)β-catenin的降解,減少其在細(xì)胞核內(nèi)的積累,抑制相關(guān)基因的表達(dá),進(jìn)而抑制胃癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。p53信號通路是重要的腫瘤抑制通路,p53基因的突變或功能異常與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。p53基因編碼的p53蛋白是一種轉(zhuǎn)錄因子,在細(xì)胞受到DNA損傷、氧化應(yīng)激、缺氧等刺激時(shí)被激活,通過調(diào)控細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、修復(fù)DNA損傷等機(jī)制,維持基因組的穩(wěn)定性,抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。在正常情況下,p53蛋白的水平較低,且處于無活性狀態(tài)。當(dāng)細(xì)胞受到損傷時(shí),p53蛋白被激活,其穩(wěn)定性增加,表達(dá)水平升高。激活的p53蛋白可以結(jié)合到特定的DNA序列上,調(diào)控下游基因的表達(dá)。在細(xì)胞周期調(diào)控方面,p53可以誘導(dǎo)p21等基因的表達(dá),p21蛋白與細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)結(jié)合,抑制CDK的活性,使細(xì)胞
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