荷葉堿通過(guò)HSP90AA1減輕癌性惡病質(zhì)誘導(dǎo)的小鼠肌肉病變
各位讀者好,,今天為大家?guī)?lái)一篇使用整合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、分子對(duì)接,、分子動(dòng)力學(xué)模擬(MD),、藥物親和力響應(yīng)靶點(diǎn)穩(wěn)定性(DARTS)、表面等離子共振(SPR)策略來(lái)研究荷葉堿(NF)在癌癥惡病質(zhì)(CC)中的作用,、潛在靶點(diǎn)和機(jī)制的高分文章,,是由石河子大學(xué)藥學(xué)院和北京大學(xué)天然與仿生藥物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)2025年4月在Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle發(fā)表的,題為“Nuciferine Attenuates Cancer Cachexia-Induced Muscle Wasting in Mice via HSP90AA1”,。發(fā)現(xiàn)荷葉活性成分荷葉堿(NF)可改善癌癥惡病質(zhì)(CC)小鼠的肌肉功能障礙和骨骼肌萎suo,,為抗擊癌癥惡病質(zhì)帶來(lái)了新的希望。
發(fā)表雜志:
《Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle》是一本聚焦于惡病質(zhì),、肌肉減少癥及肌肉相關(guān)疾病的國(guó)際期刊,,涵蓋多個(gè)研究領(lǐng)域,由 Wiley-Blackwell 出版,,創(chuàng)刊于2010年,,隸屬于國(guó)際肌肉減少癥-惡病質(zhì)-消耗性疾病學(xué)會(huì)(SCWD)的期刊。
2024 年影響因子:12.7在老年醫(yī)學(xué)(Geriatrics & Gerontology)領(lǐng)域排名 5%(Q1)
ISSN:2190-5991
中科院分區(qū):醫(yī)學(xué)大類 1 區(qū),,老年醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué):內(nèi)科小類 1 區(qū)
發(fā)文量:近年發(fā)文量呈上升趨勢(shì),,2023 年發(fā)表 248 篇,接受率約 23%,,審稿嚴(yán)格且注重創(chuàng)新性
發(fā)表成本:APC的全價(jià)為4,910美元 / 3,120英鎊 / 3,920歐元
審稿周期:平均約 16 周,,但實(shí)際案例顯示從投稿到接收可能需 3-8 個(gè)月,具體取決于研究復(fù)雜性
《Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle》期刊致力于發(fā)表與惡病質(zhì),、肌肉減少癥及身體成分變化相關(guān)的基礎(chǔ)與臨床研究,,憑借高影響力、嚴(yán)格的審稿標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)前沿領(lǐng)域的關(guān)注,,成為肌肉健康研究領(lǐng)域的平臺(tái),,尤其適合探討肌肉減少癥與慢性疾病關(guān)聯(lián)機(jī)制及干預(yù)策略的學(xué)者投稿。
研究背景:
癌癥惡病質(zhì)(CC)是一種多因素綜合征,,表現(xiàn)為骨骼肌質(zhì)量持續(xù)丟失,,約80%的晚期癌癥患者受其影響,可直接導(dǎo)致多達(dá)40%的癌癥相關(guān)死亡,。目前,,尚無(wú)FDA批準(zhǔn)的有效治療方法來(lái)恢復(fù)CC患者的肌肉萎suo。CC的病理機(jī)制復(fù)雜,,蛋白質(zhì)合成和降解失衡在其發(fā)展中起重要作用,。激活核因子 - κB(NF - κB)等蛋白降解途徑或介質(zhì)與骨骼肌質(zhì)量丟失相關(guān),,而Akt–mTOR途徑則主要通過(guò)增加蛋白質(zhì)合成來(lái)控制骨骼肌質(zhì)量。荷葉堿(NF)是荷葉的主要活性成分,,具有抗炎,、抗腫瘤等多種藥理作用,此前研究發(fā)現(xiàn)其可通過(guò)NF - κB信號(hào)通路抑制腦缺血-再灌注損傷引起的炎癥,。這些特性使其有可能緩解CC并提高患者生活質(zhì)量,,但NF對(duì)CC的治療效果和機(jī)制尚不明確。計(jì)算機(jī)模擬可預(yù)測(cè)藥物候選物與靶受體的潛在相互作用,,網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué),、分子對(duì)接、分子動(dòng)力學(xué)模擬等技術(shù)可用于探索藥物成分,、靶點(diǎn)與疾病之間的聯(lián)系,。
本文旨在探究荷葉堿(NF)預(yù)防癌癥惡病質(zhì)(CC)所致肌肉萎suo的靶點(diǎn)和機(jī)制。通過(guò)構(gòu)建動(dòng)物模型,,結(jié)合行為測(cè)試,、H&E染色等實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)NF可提升荷瘤小鼠肌肉力量,,改善體重,、肌肉質(zhì)量和萎suo情況。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接預(yù)測(cè)NF主要靶向AKT1,、TNF和HSP90AA1,,調(diào)節(jié)相關(guān)信號(hào)通路。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)NF通過(guò)抑制HSP90AA1/NF-κB通路減少炎癥,,激活A(yù)KT–mTOR通路減緩肌肉萎suo,且直接結(jié)合HSP90AA1發(fā)揮作用,,提示NF或可成為治療CC的有效藥物,。
研究框架:
1. 提出問(wèn)題
CC是晚期癌癥常見(jiàn)且嚴(yán)重的并發(fā)癥,目前缺乏有效治療方法,。NF具有抗炎,、抗腫瘤等多種藥理活性,但對(duì)CC的治療效果和機(jī)制尚不明確,,因此提出探究NF防治CC誘導(dǎo)的肌肉萎suo的靶點(diǎn)和機(jī)制這一問(wèn)題,。
2. 研究框架
先通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀察NF對(duì)荷瘤小鼠肌肉功能和質(zhì)量的影響,再利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)和分子對(duì)接預(yù)測(cè)NF作用的靶點(diǎn)和通路,,最后用分子動(dòng)力學(xué)模擬,、DARTS和SPR等方法驗(yàn)證關(guān)鍵靶點(diǎn)。
3. 研究方法
動(dòng)物實(shí)驗(yàn):構(gòu)建荷瘤小鼠模型,,進(jìn)行行為學(xué)測(cè)試,、H&E染色和相關(guān)標(biāo)志物檢測(cè),。
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué):從多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)收集NF和CC的作用靶點(diǎn),構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò),,進(jìn)行KEGG和GO富集分析,。
分子對(duì)接:預(yù)測(cè)NF與關(guān)鍵靶點(diǎn)的結(jié)合親和力和模式。
其他方法:用Western blotting驗(yàn)證機(jī)制,,MD,、DARTS和SPR驗(yàn)證關(guān)鍵靶點(diǎn)。
4. 分析數(shù)據(jù)
用Prism 8.4軟件進(jìn)行單因素或雙因素方差分析,,以p < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,。
5. 得出結(jié)論
NF可通過(guò)直接結(jié)合HSP90AA1,調(diào)節(jié)AKT - mTOR和NF - κB信號(hào)通路,,抑制炎癥反應(yīng),,促進(jìn)蛋白質(zhì)合成,從而緩解CC誘導(dǎo)的肌肉萎suo,,有望成為治療CC的有效藥物,。
Figure 8.潛在機(jī)制示意圖。
結(jié)果解析:
1. NF改善荷瘤小鼠肌肉力量
連續(xù)13天給予荷瘤小鼠NF(30mg/kg/d,,腹腔注射),,對(duì)荷瘤小鼠的體重、食物攝入量,、腫瘤體積和腫瘤重量無(wú)顯著改善,。
行為測(cè)試顯示,與對(duì)照組相比,,LLC組在給藥第7天和第13天的肢體握力顯著下降,,第12天的前肢懸掛時(shí)間和虛弱評(píng)分明顯降低;而NF治療顯著改善了這些變化,,表明NF能增強(qiáng)荷瘤小鼠的肌肉力量,。
2. NF緩解荷瘤小鼠體重、肌肉質(zhì)量和骨骼肌萎suo的損失
LLC組的無(wú)腫瘤體重,、腓腸肌質(zhì)量,、股四頭肌質(zhì)量和附睪脂肪質(zhì)量均顯著低于對(duì)照組,NF治療后這些指標(biāo)的損失得到顯著改善,。
HE染色結(jié)果表明,,LLC組骨骼肌橫截面積顯著低于對(duì)照組,NF治療顯著增加了荷LLC腫瘤小鼠的橫截面積,。
NF治療顯著降低了MyHC降解以及Atrogin1和MuRF1(參與蛋白質(zhì)降解的肌肉特異性E3泛素連接酶)的激活,,說(shuō)明NF可有效預(yù)防荷瘤小鼠的骨骼肌萎suo。
3. 網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析
靶點(diǎn)預(yù)測(cè):從多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)收集到NF的360個(gè)靶點(diǎn)和CC的2407個(gè)疾病靶點(diǎn),,通過(guò)Venn圖映射得到143個(gè)活性成分-疾病共同靶點(diǎn),。
PPI網(wǎng)絡(luò)分析:構(gòu)建“蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)”,,發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中有146個(gè)節(jié)點(diǎn)和2030條邊,確定AKT1,、TNF,、BCL2等為關(guān)鍵靶點(diǎn)。
KEGG通路富集分析和靶點(diǎn)-通路網(wǎng)絡(luò)分析:篩選出10條KEGG通路,,包括癌癥相關(guān)通路,、PI3K - Akt和MAPK通路,提示NF可能通過(guò)調(diào)節(jié)多個(gè)基因和信號(hào)通路減輕CC誘導(dǎo)的肌肉萎suo,。
基因本體(GO)富集分析:預(yù)測(cè)關(guān)鍵靶點(diǎn)參與的生物過(guò)程,、細(xì)胞成分和分子活動(dòng),表明炎癥反應(yīng)和細(xì)胞增殖的正調(diào)控是NF對(duì)抗CC的主要生物過(guò)程,。
4. 分子對(duì)接
NF與篩選出的主要靶點(diǎn)的結(jié)合能在- 9.5至- 6.3 kcal/mol之間,,表明NF與這些靶點(diǎn)有良好的結(jié)合。其中,,NF與HSP90AA1的結(jié)合親和力強(qiáng),,其次是EGFR、AKT1等,。
5. NF通過(guò)HSP90AA1/NF-κB通路抑制荷瘤小鼠肌肉的炎癥反應(yīng)
與對(duì)照組相比,,模型組中HSP90AA1、p-IKKβ/IKKβ,、p-NF-κB/NF-κB,、TNF-α和IL-6的表達(dá)增加,而NF成功降低了荷瘤小鼠中這些蛋白的表達(dá),,表明NF可通過(guò)抑制HSP90AA1/NF-κB信號(hào)通路減輕CC誘導(dǎo)的肌肉萎suo,。
6. NF通過(guò)AKT-mTOR通路減輕CC誘導(dǎo)的肌肉損失
與LLC組相比,LLC+NF組中p-AKT/AKT和p-mTOR/mTOR蛋白水平顯著增加,,提示NF可能通過(guò)激活A(yù)KT-mTOR信號(hào)通路延緩小鼠CC誘導(dǎo)的肌肉萎suo,。
7. NF直接結(jié)合HSP90AA1
分子動(dòng)力學(xué)模擬(MD):HSP90AA1-NF系統(tǒng)的RMSD在模擬過(guò)程中小于0.22 nm,復(fù)合物結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,,波動(dòng)更小,關(guān)鍵結(jié)合殘基可能在29-38位,。結(jié)合自由能為-77.281 kJ/mol,,范德華力是主要貢獻(xiàn)者,LEU-32和ASN-35可能是關(guān)鍵結(jié)合位點(diǎn),。
DARTS實(shí)驗(yàn):NF干預(yù)以濃度依賴的方式抑制了鏈霉蛋白mei誘導(dǎo)的HSP90AA1蛋白降解,,表明NF特異性結(jié)合HSP90AA1蛋白。
SPR親和力測(cè)定:Kd為187.9 μM,,表明NF與HSP90AA1有很強(qiáng)的結(jié)合關(guān)系,,提示NF通過(guò)直接靶向HSP90AA1延緩CC誘導(dǎo)的肌肉萎suo,。
研究結(jié)論:
本研究發(fā)現(xiàn)荷葉活性成分荷葉堿(NF)可改善癌癥惡病質(zhì)(CC)小鼠的肌肉功能障礙和骨骼肌萎suo。NF通過(guò)直接靶向HSP90AA1,,一方面抑制NF-κB通路,,調(diào)節(jié)IL-6和TNF-α等促炎細(xì)胞因子的釋放;另一方面促進(jìn)AKT-mTOR通路的激活,,從而減輕CC誘導(dǎo)的肌肉萎suo,,表明NF可能是治療CC的潛在先導(dǎo)化合物。
研究的創(chuàng)新性:
發(fā)現(xiàn)NF可通過(guò)直接結(jié)合HSP90AA1,,調(diào)節(jié)AKT-mTOR和NF-κB信號(hào)通路,,延緩CC誘導(dǎo)的肌肉萎suo。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué),、分子對(duì)接,、分子動(dòng)力學(xué)模擬等多技術(shù)手段,全面深入探究NF治療CC的靶點(diǎn)和機(jī)制,,為CC治療藥物研發(fā)提供新思路,。
研究的不足之處:
研究?jī)H使用雄性小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn),未探究NF對(duì)雌性小鼠CC的作用,,可能存在性別差異導(dǎo)致的結(jié)果偏差,。此外,不清楚NF是調(diào)節(jié)細(xì)胞外還是細(xì)胞內(nèi)的HSP90AA1來(lái)減輕CC肌肉萎suo,,需要進(jìn)一步研究,。
研究展望:
后續(xù)可開(kāi)展NF對(duì)雌性小鼠CC作用的研究,以明確性別差異對(duì)治療效果的影響,。利用抑制劑或基因敲除技術(shù),,深入研究NF調(diào)節(jié)HSP90AA1的具體方式,是細(xì)胞外還是細(xì)胞內(nèi)調(diào)節(jié),。還可進(jìn)行臨床試驗(yàn),,驗(yàn)證NF在人體中治療CC的有效性和安全性,推動(dòng)其向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化,。
研究意義:
本研究為CC治療提供了新的潛在藥物NF,,揭示了其作用靶點(diǎn)和機(jī)制,有助于深入理解CC的發(fā)病機(jī)制,。為開(kāi)發(fā)治療CC的新藥提供理論依據(jù),,有望改善CC患者的肌肉萎suo癥狀,提高患者生活質(zhì)量,,具有重要的臨床應(yīng)用前景,。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載,、摘編或利用其它方式使用上述作品,。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,,并注明“來(lái)源:化工儀器網(wǎng)”,。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任,。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源(非化工儀器網(wǎng))的作品,,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),,不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任,。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),,必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源,,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)等問(wèn)題,,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利,。