基于網絡藥理學和分子對接的肉豆蔻抗結直腸癌機制研究

摘要：目的" 利用網絡藥理學和分子對接技術研究肉豆蔻治療結直腸癌的潛在治療靶點與作用機制。方法 通過中藥及生物信息學數據庫獲取肉豆蔻有效成分及相關靶點，并采用Cytoscape軟件構建“成分-靶點-通路”網絡模型，利用AutoDock軟件進行分子對接。結果" 綜合中藥成分數據庫，篩選得到肉豆蔻的9個活性成分，主要作用于24個核心靶點；KEGG分析結果顯示，肉豆蔻抗結直腸癌的作用機制涉及內分泌抵抗等多種生物學過程和信號通路。肉豆蔻活性成分與核心靶點的分子對接結果顯示，加爾巴辛與Src、AKT1、MAPK3對接的評分最高。結論" 肉豆蔻可通過多種信號轉導通路發揮緩解結直腸癌的作用，Src、AKT1、MAPK3可能為肉豆蔻抗結直腸癌的治療靶點，而加爾巴辛可作為后續深入研究的主要活性成分之一。

關鍵詞：肉豆蔻；網絡藥理學；分子對接

中圖分類號：R285.5" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2023.14.003

文章編號：1006-1959（2023）14-0016-06

Mechanism of Myristica Fragrans Houtt. Against Colorectal Carcinoma Based on

Network Pharmacology and Molecular Docking

CHEN Xi，XU Hong，LI Ruo-nan，LI Xin-lei，ZHAO Li-na，XU Zhi-li

（College of Pharmacy，Liaoning University of Traditional Chinese Medicine，Dalian 116600，Liaoning，China）

Abstract：Objective" To study the potential therapeutic target and pharmacological mechanism of Myristica fragrans Houtt. in the treatment of colorectal carcinoma （CRC） based on network pharmacology and molecular docking.Methods" The effective components and related targets of Myristica fragrans Houtt. were obtained from the database of Traditional Chinese Medicine and Bioinformatics. The component-target-pathway network model was constructed with Cytoscape software， and the molecular docking was carried out with AutoDock software.Results" The 9 active components of Myristica fragrans Houtt. were screened from the database of traditional Chinese medicine ingredients， which mainly acted on 24 core targets. KEGG analysis showed that the mechanism of Myristica fragrans Houtt. against colorectal cancer involves many biological processes and signal pathways such as endocrine resistance. The results of molecular docking between the active components and the core target showed that the score of galbacin docking with Src， AKT1， MAPK3 was the highest.Conclusion" Myristica fragrans Houtt. can alleviate CRC through a variety of signal transduction pathways. Src， AKT1 and MAPK3 may be the anti-CRC therapeutic targets of Myristica fragrans Houtt.， and galbacin may be one of the main active ingredients for further study.

Key words：Myristica fragrans Houtt.;Network pharmacology;Molecular docking

目前，在全球及我國范圍內，結直腸癌（colorectal carcinoma，CRC）均為發病率第3高的惡性腫瘤，并且患病率和死亡率仍在逐年增加[1，2]。與CRC相關的致病因素包括不合理的飲食結構、超重、缺乏運動、吸煙、紫外線輻射和感染等[3]。對于CRC的臨床治療，手術切除、術前化療、免疫治療等已取得良好療效，但仍存在復發、轉移或嚴重并發癥等風險[4]。肉豆蔻是藥食兩用中藥，為肉豆蔻科植物肉豆蔻（Myristica fragrans Houtt.）的成熟種仁，其味辛、微苦、性溫，具有溫中行氣、澀腸止瀉等功效，可用于脾胃虛寒、久瀉不止、脘腹脹痛、食少嘔吐等病癥的治療中[5，6]。現代藥理學研究表明[7，8]，肉豆蔻具有抗炎、抗氧化、降糖、降脂、抗腫瘤等多種藥理活性，但其作用機制與物質基礎仍未完全清楚。本研究采用網絡藥理學與分子對接方法分析肉豆蔻治療CRC的有效成分及作用機制，為肉豆蔻的深入研究和開發提供初步藥理學依據。

1資料與方法

1.1肉豆蔻主要成分檢索" 通過TCMSP數據庫（https：//old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）、SymMap數據庫（http：//www.symmap.org/），在搜索框中輸入“ROUDOUKOU”檢索，收集肉豆蔻含有的所有化合物，根據口服生物利用度（OB）和類藥性（DL）設置條件，篩選肉豆蔻的的活性成分，包括結構名稱及SMILE結構式[9，10]。

1.2化學成分靶點預測" 將篩選后所得活性化合物的SMILE結構式上傳至Swiss Target Prediction數據庫（http：//swisstargetprediction.ch/），選擇人源基因Homo sapiens，其余參數系統默認，下載獲得肉豆蔻抗結CRC的藥物潛在作用靶點[11]。

1.3 CRC相關基因靶點分析" 通過OMIM數據庫（http：//www.omim.org），DisGeNet數據庫（http：//www.disgenet.org/search），以“Colorectal Carcinoma”為檢索詞，搜索得到與CRC相關的分子靶點[12，13]。與化學成分靶點比對后，得到肉豆蔻抗結直腸癌潛在靶點。

1.4蛋白質相互作用網絡及“成分-靶點-通路”模型構建" 利用String數據庫（https：//cn.string-db.org）分析靶蛋白相互作用，Cytoscape3.8.2軟件構建肉豆蔻“成分-靶點-通路”網絡模型。

1.5基因富集分析" 將藥效靶點輸入KEGG數據庫（https：//www.genome.jp）進行基因KEGG富集分析。

1.6有效成分與關鍵靶點基因分子對接" 在RSCB PDB數據庫（https：//www.rcsb.org/）中下載關鍵靶點的分子結構，在TCMSP數據庫中下載肉豆蔻有效成分的3D結構，利用AutoDock4.2軟件對基因分子結構進行半柔性結合分子對接，記錄、比較對接評分。

2結果

2.1篩選的活性化合物" 通過數據庫獲得肉豆蔻中小分子化合物131個，以口服生物利用度（OB）≥30%和類藥性（DL）≥0.18為標準，納入9種化學成分，見圖1、表1。

2.2活性成分的潛在靶點" 經Swiss Target Prediction數據庫預測及TCMSP數據庫計算，獲得肉豆蔻潛在作用靶點455個。OMIM及DisGeNet數據庫檢索到CRC相關靶點5832個，設基因疾病相關性評分（Score_gda）大于0.01，可提取3204個靶點。比對肉豆蔻各活性成分作用靶點與CRC相關靶點，去重，獲得肉豆蔻各活性成分抗CRC潛在作用靶點219個。

2.3肉豆蔻抗CRC靶點的蛋白質相互作用" 肉豆蔻抗CRC潛在作用靶點輸入String數據庫即得到蛋白質相互作用網絡，網絡中的219個節點（靶點），形成了679條邊，網絡中節點連接度（Degree）平均為6.2。取Degree大于15的靶點為核心靶點，得到24個蛋白質，為肉豆蔻各活性成分抗CRC的核心靶點，其中熱休克蛋白90Aa1（ heat shock protein 90 alpha family class A member 1，HSP90AA1），Src原癌基因（非受體酪氨酸激酶；SRC proto-oncogene， non-receptor tyrosine kinase Src），絲裂原活化蛋白激酶1（mitogen-activated protein kinase 1，MAPK1），絲裂原活化蛋白激酶3（mitogen-activated protein kinase 3，MAPK3），AKT絲氨酸/蘇氨酸激酶1（AKT serine/threonine kinase 1，AKT1），磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶催化亞單位α（phosphatidylinositol-4，5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit alpha，PIK3CA）排名前6位，可能是肉豆蔻抗CRC的潛在治療靶點，見圖2、表2。

2.4肉豆蔻的“成分-核心靶點-通路”網絡模型" 通過Cytoscape3.8.2軟件構建肉豆蔻的“成分-核心靶點-通路”網絡模型，見圖3。肉豆蔻9種活性成分的核心靶點可作用于不同代謝通路，涉及多種機制，表明其抗CRC作用的多成分、多靶點、多機制的特點與優勢。

2.5肉豆蔻抗CRC靶點的KEGG通路分析" 肉豆蔻可通過多種通路緩解CRC，且與10條KEGG通路密切相關，包括內分泌抵抗（Endocrine resistance），腫瘤蛋白多糖（Proteoglycans in cancer），腫瘤通路（Pathways in cancer），化學致癌-受體激活（Chemical carcinogenesis-receptor activation）等，見表3。

2.6分子對接" 選擇肉豆蔻抗CRC核心靶點中的潛在治療靶點，分別與肉豆蔻9種活性成分進行分子對接，結果表明加爾巴辛（Galbacin），5-[（2S，3S）-7-methoxy-3-methyl-5-[（E）-prop-1-enyl]-2，3-dihydrobenzofuran-2-yl]-1，3-benzodioxole，β-谷甾醇（β-sitosterol）這3種成分與該6個靶點對接評分相對較高，結合能均小于-5 kcal/mol，其中加爾巴辛與Src、AKT1、MAPK3的對接評分最好，見表4。

3討論

目前，網絡藥理學已成為研究中醫藥作用機制與物質基礎的熱門工具，研究成果為系統研究中藥，提高其分析結果的科學性、規范性具有重要的指導意義[14]。

本研究通過檢索中藥成分數據庫，篩選得到肉豆蔻含有的9個活性化合物；然后經比對肉豆蔻的活性成分潛在靶點與CRC相關靶點，發現肉豆蔻的9個活性化合物可能主要作用于24個核心靶點；最后，通過分子對接技術進行理論計算虛擬篩選，結果顯示加爾巴辛與Src、AKT1、MAPK3對接的評分最高，結合自由能最低，提示加爾巴辛可以作為進一步深入研究的有效物質基礎之一，而該3個分子靶點可能是肉豆蔻抗CRC的潛在作用位點。Src是一種分子質量為60 kDa的非受體酪氨酸激酶（non-receptor tyrosine kinases，NRTKs），并且在乳腺癌、結直腸癌和胰腺癌等多種腫瘤機體內均顯示Src激酶活性明顯提高，另外促進Src的自噬降解可抑制結直腸癌的發生和進展。Akt是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，可抑制細胞凋亡，調節糖原代謝，促進癌癥進展；而磷酸化Akt的過表達是惡性腫瘤治療靶點之一。MAPK是炎癥向癌癥惡性轉化的重要信號通路和基因標志物，MAPK可調節許多細胞功能，包括細胞增殖、分化、遷移和凋亡[15-18]。且既往研究也證實[19]，Src、AKT1、MAPK3及其參與信號通路的激活與CRC的發生、發展密切相關。

綜上所述，肉豆蔻可通過多種信號轉導通路發揮緩解CRC的作用，Src、AKT1、MAPK3可能為肉豆蔻抗CRC的治療靶點，而加爾巴辛可作為后續深入研究的主要活性成分之一。

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收稿日期：2022-09-19；修回日期：2022-09-30

編輯/杜帆

基金項目：遼寧省自然科學基金項目（編號：2019-ZD-0441）

作者簡介：陳喜（1996.8-），女，黑龍江牡丹江人，碩士研究生，主要從事中藥藥理學研究

通訊作者：徐志立（1972.3-），男，河南駐馬店人，博士，副教授，碩士生導師，主要從事藥理學及中藥藥理學的教學與科研工作