通过网络药理学方法研究艾叶（Herba Epimedii）对甲状腺癌的潜在抗癌机制

《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》：Investigating the potential anti-cancer mechanism for thyroid cancer: Role of Herba Epimedii via network pharmacology approach

本研究采用网络药理学方法，系统解析Herba Epimedii（HE）治疗甲状腺癌（TC）的活性成分、关键靶点及信号通路。通过TCMSP数据库筛选出23种活性成分，与TC共有靶点145个；PPI网络分析确定53个核心靶点（如AKT1、JUN、MAPK1）；GO/KEGG分析显示PI3K-Akt、IL-17、TNF等通路显著富集，揭示HE多靶点、多通路协同抗甲状腺癌的机制。

　　本文围绕Herba Epimedii（HE）在甲状腺癌（TC）治疗中的潜在作用展开研究，采用了网络药理学的方法，系统分析了HE中的有效成分、关键分子靶点及其潜在的分子机制。通过整合多个生物信息学数据库，研究者识别出HE中的23种生物活性成分，并进一步筛选出与TC相关的145个靶点。这些靶点中，包括AKT1、JUN、MAPK1、RELA和IL6等核心靶点，显示出HE在TC治疗中的多靶点作用特性。此外，研究还揭示了HE可能通过多种信号通路，如TNF、IL-17和PI3K-Akt等，发挥其抗癌作用。这些发现不仅加深了对HE抗癌机制的理解，也为未来TC的治疗策略提供了新的思路。

甲状腺癌作为内分泌系统中最常见的恶性肿瘤之一，近年来发病率显著上升。在女性中，其发病率位居第五，占全球所有新诊断肿瘤病例的大约2.1%。TC的发病机制复杂，涉及多种致病因素，如儿童时期的辐射暴露、遗传易感性、既往甲状腺疾病以及碘摄入失衡等。尽管现有的治疗手段如甲状腺切除术、放射性碘治疗、甲状腺刺激激素（TSH）抑制疗法以及分子靶向治疗在一定程度上有效，但仍有约20%-30%的患者在初始治疗后出现复发或远处转移。这些临床挑战促使研究人员不断探索新的治疗策略，以期提高治疗效果并减少副作用。

在传统医学中，中药以其多成分、多靶点的特性在肿瘤治疗中占据重要地位。据文献记载，中药种类繁多，超过3000种，其中许多具有良好的治疗效果且副作用较小。Herba Epimedii作为一种被收录于《中国药典》的中药，来源于Epimedium brevicornu Maxim的干燥叶片，具有广泛的药理活性，包括抗氧化、抗炎、保护骨骼和神经等作用。近年来的研究表明，HE对多种癌症具有显著的抗肿瘤效果，其作用机制涉及细胞增殖、凋亡、血管生成和转移等多个生物学过程。HE中的主要活性成分之一是icariin，它已被证实能够通过调控关键信号通路，如MAPK/ERK、JAK2/STAT3和PI3K/AKT/mTOR等，抑制恶性细胞的生长、迁移和侵袭能力。

尽管HE在抗癌方面展现出良好的前景，但其在TC治疗中的具体分子机制尚未完全阐明。网络药理学作为一种新兴的系统研究方法，能够帮助研究人员更全面地理解中药与复杂生物网络之间的相互作用。通过构建“化合物-疾病-靶点”网络和“化合物-疾病-通路-靶点”网络，研究者能够从整体上揭示HE在TC治疗中的作用模式。这种方法不仅有助于预测潜在的治疗靶点，还能为未来的新药开发提供理论依据。

研究过程中，首先利用传统中药系统药理学数据库（TCMSP）筛选出HE中的23种候选活性成分，这些成分满足口服生物利用度（OB）≥30%和类药性（DL）指数≥0.18的标准。随后，通过整合GeneCards、NCBI基因数据库和OMIM数据库，研究人员获得了与TC相关的2491个靶点。通过Venn图分析，确定了HE与TC之间的145个共同靶点，这些靶点被认为是HE治疗TC的潜在分子靶点。为了进一步研究这些靶点的功能，研究者构建了蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络，并利用Cytoscape 3.8.0进行可视化和拓扑分析。分析结果显示，HE在TC治疗中涉及的53个核心靶点中，AKT1、JUN、MAPK1、RELA和IL6等分子具有较高的网络中心性，表明它们在HE的抗癌机制中起着关键作用。

为了更深入地理解这些核心靶点的功能，研究者进行了基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。GO分析显示，这些靶点主要参与氧化应激反应、药物反应、细胞对化学应激的响应、细菌来源分子的反应、脂多糖反应、类固醇激素反应、氧气水平反应、活性氧代谢过程以及细胞对氧化应激的反应等生物学过程。KEGG分析则揭示了多个与癌症发生发展相关的信号通路，包括TNF、IL-17和PI3K-Akt等通路。这些通路的异常激活通常与肿瘤的侵袭性和转移能力增强有关，因此HE可能通过调控这些通路，发挥其抗癌作用。

在构建的“化合物-疾病-靶点”网络中，HE的23种活性成分与145个共同靶点之间形成了复杂的相互作用关系。网络拓扑分析表明，其中6种成分（如quercetin、luteolin、kaempferol、anhydroicaritin、8-(3-methylbut-2-enyl)-2-phenyl-chromone和8-Isopentenyl-kaempferol）具有较高的连接度，可能在HE的抗癌作用中发挥重要作用。此外，研究者还构建了“化合物-疾病-通路-靶点”网络，该网络整合了HE的活性成分、TC相关的20条通路以及145个靶点，进一步揭示了HE在TC治疗中的多成分、多靶点和多通路作用模式。这一网络结构直观地展示了HE如何通过不同的生物活性成分影响多种信号通路，从而发挥其抗癌作用。

在对这些网络进行深入分析后，研究者进一步探讨了HE中某些关键成分的具体作用机制。例如，quercetin作为一种天然的黄酮类化合物，已被广泛研究其在多种癌症中的抗癌作用。研究表明，quercetin能够诱导人乳头状甲状腺癌（B-CPAP）细胞的凋亡，并促进其对分化型甲状腺癌细胞中NAG-1/GDF15的表达。此外，quercetin还能够增强药物（如sorafenib）对甲状腺癌细胞生长和迁移的抑制作用，显示出其在预防甲状腺癌方面的潜力。luteolin作为另一种黄酮类化合物，同样在多种癌症中表现出抗癌活性。它已被证实能够诱导乳腺癌细胞凋亡并抑制其转移能力，同时在前列腺癌和胃癌细胞中也能抑制其增殖。研究还发现，luteolin能够通过调控lncRNA BANCR和下游TSHR/CCND1信号通路，抑制甲状腺癌的进展。kaempferol作为HE中的另一关键成分，同样在多种癌症中显示出抗肿瘤效果，包括胃癌、膀胱癌、胰腺癌和宫颈癌。然而，关于kaempferol在甲状腺癌中的具体作用机制，目前研究仍较为有限，需要进一步的实验验证。

通过PPI网络分析，研究者发现HE的多个靶点之间存在复杂的相互作用关系。这些靶点不仅参与TC的发病过程，还可能在肿瘤的侵袭和转移中发挥重要作用。例如，AKT1在TC小鼠模型中被证实能够促进肿瘤的发展和进展，而MAPK1作为MAP激酶家族的成员，其表达可能影响TC细胞的迁移和代谢能力。JUN则与TC的发生密切相关，而IL-6作为一种炎症因子，已被证明能够促进TC干细胞的生长和增殖。这些发现表明，HE可能通过调控这些关键分子，影响TC的多个生物学过程，从而发挥其抗癌作用。

研究结果还显示，HE的活性成分可能通过多种信号通路影响TC的发展。例如，TNF信号通路的异常激活通常与炎症反应和肿瘤进展有关，而IL-17信号通路则可能在TC的免疫调节和肿瘤微环境形成中发挥作用。PI3K-Akt信号通路作为细胞增殖、存活和代谢的重要调控通路，其抑制可能有助于减少TC细胞的生长和扩散。此外，p53介导的通路在细胞凋亡和DNA修复中起着关键作用，HE可能通过增强p53的活性，促进TC细胞的凋亡并抑制其增殖。MAPK信号通路同样与细胞增殖、分化和迁移密切相关，其调控可能有助于抑制TC的侵袭性和转移能力。

尽管本研究通过网络药理学方法揭示了HE在TC治疗中的潜在作用机制，但仍存在一定的局限性。首先，研究结果依赖于多个数据库的整合，这些数据库的覆盖范围和更新频率可能影响分析的准确性。其次，研究中采用的OB/DL筛选标准虽然广泛使用，但其阈值设置可能存在一定的局限性，可能导致一些具有潜在治疗价值的成分被遗漏。此外，网络药理学的预测结果需要通过后续的实验验证，以确保其生物学活性的真实性。因此，未来的研究应结合体外和体内实验，进一步验证HE中活性成分的作用机制，并探索其在临床中的应用潜力。

综上所述，本研究通过系统分析，揭示了Herba Epimedii在甲状腺癌治疗中的潜在作用机制。研究结果表明，HE可能通过多种生物活性成分作用于多个关键分子靶点，并调控多个信号通路，从而发挥其抗癌作用。这些发现不仅为HE在TC治疗中的应用提供了理论依据，也为未来相关研究提供了新的方向。然而，由于网络药理学方法的局限性，研究结果仍需通过实验验证，以进一步明确HE的治疗机制，并推动其在临床中的应用。