《Kuwait Journal of Science》：In silico and in vivo study of bisdemethoxycurcumin: Modulation of hormone receptor expression and oxidative stress in 7,12-dimethylbenz(a)thracene-induced mammary gland lesions
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摘要：双去甲氧基姜黄素（BDMC）表现出多种生物学特性，例如抗肿瘤作用。本研究探索了双去甲氧基姜黄素（BDMC）在7,12-二甲基苯并[a]蒽（DMBA）诱导的乳腺异常雌性大鼠中的实验方法和分子对接分析。将40只未交配雌性大鼠随机分为5组，每组8只。第1组接受
摘要：双去甲氧基姜黄素（BDMC）表现出多种生物学特性，例如抗肿瘤作用。本研究探索了双去甲氧基姜黄素（BDMC）在7,12-二甲基苯并[a]蒽（DMBA）诱导的乳腺异常雌性大鼠中的实验方法和分子对接分析。将40只未交配雌性大鼠随机分为5组，每组8只。第1组接受玉米油作为对照；第2组接受DMBA，剂量为50 mg/kg；第3组先用DMBA处理，随后用BDMC（50 mg/kg）处理；第4组仅给予BDMC（50 mg/kg）；第5组先用DMBA处理，随后用长春新碱（0.5 mg/kg）处理。DMBA给药增加了乳酸脱氢酶、丙二醛和一氧化氮水平。此外，观察到抗氧化酶活性显著降低，其中谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶分别下降33%和31%。在DMBA处理的大鼠中，BCL-2相关X蛋白的表达显著受到抑制。免疫组织化学结果显示，雌激素受体和人表皮生长因子受体2（HER2）均有强烈的明确表达。DMBA诱导大鼠的乳腺组织组织学检查显示，腺体具有活跃增殖的导管。分子对接结果显示，与参考药物长春新碱相比，BDMC对雌激素受体（-6.7 kcal/mol）、孕激素受体（-6.8 kcal/mol）和人表皮生长因子受体（-6.7 kcal/mol）表现出中等结合亲和力。此外，ADMET分析表明，使用标准计算机模拟工具，BDMC比长春新碱具有更有利的理化和药代动力学特征。总之，BDMC可减轻炎症、增强抗氧化活性、促进细胞凋亡并调节激素水平。双去甲氧基姜黄素通过影响炎症、凋亡和抗氧化信号通路来对抗乳腺病变。
论文解读文章
**研究背景与问题**
乳腺癌的发生发展涉及增殖、迁移、侵袭和转移等多个复杂过程。2020年，乳腺癌在全球女性中导致约68.5万例死亡，占所有女性癌症相关死亡的约16%。尽管乳腺癌的确切病因尚不明确，但已确定多个主要潜在风险因素，包括年龄增长、遗传易感性、暴露于环境污染物（如多环芳烃PAHs）以及激素影响（如雌激素）。为此，世界卫生组织（WHO）于2021年启动了全球乳腺癌倡议，旨在提高全球生存率，并预期超过80%的发达国家将通过改善早期诊断、综合治疗、以患者为中心的护理和健康教育取得显著进展。乳腺癌的治疗需要多学科协作，包括手术、放疗、化疗和内分泌治疗。由于这些复杂的治疗方案，发现具有独特作用机制、高效且低毒性的新型抗癌药物至关重要。天然产物如姜黄素类化合物（姜黄素、去甲氧基姜黄素和双去甲氧基姜黄素BDMC）已成为有前景的新型抗癌药物来源。姜黄素作为姜黄中的主要生物活性化合物，已在多种人类疾病中广泛研究，显示出强大的治疗潜力。然而，姜黄素、去甲氧基姜黄素和BDMC的化学组成和生物利用度不同：姜黄素尽管以其抗炎和抗氧化特性著称，但生物利用度低；而BDMC被证明具有更高的生物利用度，且更耐碱性降解。BDMC因此成为一种有前景的抗癌剂，在生理介质中表现出更高的稳定性，比去甲氧基姜黄素少一个甲氧基，比姜黄素少两个。大量研究证实，BDMC具有显著的抗炎、抗阿尔茨海默病、抗氧化和抗肿瘤活性，能有效抑制多种肿瘤细胞系的生长，并在体内抑制肿瘤发展。已有实验研究表明，BDMC能降低化学诱导癌症模型中的氧化应激并阻止致癌过程。先前研究（包括研究人员的最新发现）表明，BDMC纳米制剂增强了其在DMBA诱导的乳腺致癌作用中的有效性。此外，已发现BDMC通过改变氧化应激途径和阻止肿瘤形成来减轻DMBA引起的乳腺毒性。尽管有这些进展，仍存在显著空白：大多数先前研究主要集中在生化和组织学发现上，对BDMC与激素受体（在乳腺肿瘤形成中起关键作用）之间的分子相互作用研究甚少。此外，将计算机模拟受体结合研究体内验证相结合的研究不足，限制了BDMC生物学效应的分子解释。为了填补这一空白，本研究通过结合计算预测和实验验证，评估了BDMC对DMBA诱导的乳腺病变中激素受体表达和氧化应激的影响。该方法提供了对BDMC在修饰与乳腺癌相关通路中可能作用的更全面理解。因此，本研究旨在探讨BDMC在7,12-二甲基苯并(a)蒽（DMBA）诱导的乳腺病变雌性大鼠中的实验效果和分子对接相互作用。
**研究人员开展的研究、结论与意义**
研究人员将40只未交配雌性Wistar大鼠随机分为5组：对照组（玉米油）、DMBA组（50 mg/kg）、DMBA+BDMC组（50 mg/kg）、BDMC单独组（50 mg/kg）和DMBA+长春新碱组（0.5 mg/kg）。DMBA单次腹腔注射，12周后连续3周口服BDMC，长春新碱每周腹腔注射3次。研究检测了血清和乳腺组织中的生化指标（转氨酶、乳酸脱氢酶LDH、丙二醛MDA、一氧化氮NO、抗氧化酶等），进行了组织病理学检查、免疫组织化学（检测BCL-2、Bax、雌激素受体ER、孕激素受体PR、人表皮生长因子受体2 HER-2）以及分子对接和ADMET分析。结论是：BDMC能减轻炎症、增强抗氧化活性、促进细胞凋亡并调节激素水平，通过影响炎症、凋亡和抗氧化信号通路来对抗乳腺病变。BDMC的作用更符合化学预防和调节作用，而非完全治疗性缓解。该研究发表在《Kuwait Journal of Science》。
**主要关键技术与方法**
研究人员使用了以下关键技术方法：1）分子对接（Molecular Docking）：使用AutoDock Wizard（集成于PyRx软件）评估BDMC与人类雌激素受体（HER，PDB ID: 4J24）、人类孕激素受体（HPR，PDB ID: 1A28）和人类表皮生长因子受体2（HER-2，PDB ID: 1N8Z）的结合亲和力，以长春新碱为参考药物。2）ADMET分析：使用标准计算机模拟工具预测BDMC的理化性质、药代动力学和毒性。3）生化分析：检测血清和乳腺组织匀浆后线粒体组分（PMF）中的酶活性（如ALT、AST、LDH、SOD、GPx、GST、MPO）和代谢物（MDA、NO、GSH）。4）免疫组织化学（Immunohistochemistry）：使用针对BCL-2、Bax、ER、PR和HER-2的抗体检测蛋白表达。5）组织病理学检查：对乳腺组织进行苏木精-伊红（H&E）染色。样本来源于40只雌性Wistar大鼠（购自尼日利亚伊巴丹大学兽医学系）。
**研究结果**
**3.1 BDMC对DMBA给药大鼠体重和乳腺器官-体比重的影响**
通过测量体重和器官重量发现，DMBA暴露导致大鼠体重增加显著下降（P<0.05），乳腺器官-体比重增加。与对照组相比，DMBA组体重增加减少33%，乳腺器官-体比重增加65%。BDMC后处理使体重增加相对于DMBA组提高64%。
**3.2 BDMC对DMBA大鼠血清生化参数的影响**
通过检测血清转氨酶（ALT、AST）和LDH活性，DMBA组血清转氨酶和LDH活性非显著升高（P<0.05），分别比对照组增加约7%、3%和2倍。BDMC和长春新碱后处理分别使ALT降低10%和14%，AST降低10%和9%，LDH降低32%和14%。DMBA暴露还导致血清NO水平升高10%，MDA水平升高2.4倍。BDMC处理后NO和MDA分别降低10%和43%。
**3.3 BDMC对DMBA大鼠炎症标志物和抗氧化指标的影响**
通过检测乳腺组织中的NO、MDA、髓过氧化物酶（MPO）以及抗氧化酶（GPx、GST、GSH、SOD）活性，DMBA组乳腺组织中NO、MDA和MPO活性分别升高13%、10%和24%。BDMC后处理分别降低7%、10%和38%。DMBA暴露导致GPx、GST、GSH和SOD活性分别下降38%、33%、44%和31%。BDMC后处理使这些指标分别提高17%、20%、18%和57%。
**3.4 BDMC对DMBA处理大鼠凋亡指标和激素受体的影响**
通过免疫组织化学检测，DMBA处理的大鼠乳腺组织中BCL-2表达显著，Bax活性轻微降低。BDMC后处理抑制了BCL-2表达并增强Bax水平。DMBA组乳腺组织中ER和HER-2表达强烈，PR表达低。BDMC处理后观察到ER、PR和HER-2的中等表达水平。
**3.5 BDMC对DMBA给药大鼠乳腺组织结构的影响**
通过组织病理学检查，DMBA暴露大鼠乳腺组织显示增殖性导管结构和纤维胶原间质，伴有炎性细胞浸润。BDMC处理后显示非增殖性导管和纤维胶原间质。DMBA+BDMC组显示导管上皮增生，伴有梭形细胞、核增大和胞质空泡化，以及嗜酸性分泌物，提示低级别腺癌。
**3.6 BDMC与激素受体的分子对接**
通过分子对接分析，BDMC对人类孕激素受体（HPR）、人类雌激素受体（HER）和人类表皮生长因子受体2（HER-2）的结合能分别为-6.8、-6.7和-6.7 kcal/mol，优于长春新碱（-6.4、-6.0、-5.9 kcal/mol）。BDMC与HPR的GLN752、ILE751、ILE748、VAL730、GLN747等残基形成氢键、Pi-烷基、Pi-σ等相互作用；与ER的TYR488、THR299、LYS300、VAL487、MET296等残基形成Pi-Pi堆积、Pi-烷基、Pi-硫、氢键等；与HER-2的SER176、SER174形成碳氢和常规氢键。
**3.7 ADMET分析**
通过ADMET预测，BDMC符合所有Lipinski五规则（RO5），分子量308.33 g/mol，氢键供体3，氢键受体6，旋转键4，iLog Po/w 1.75，TPSA 74.60 ?2，生物利用度评分0.55。BDMC具有高胃肠道吸收、血脑屏障透过性，是P-糖蛋白（Pgp）底物，抑制CYP1A2和CYP3A4，皮肤渗透性Log kp为-5.87 cm/s。毒性分类为5类（可能吞入有害，LD50为2560 mg/kg），无细胞毒性、神经毒性、致癌性和免疫毒性。相比之下，长春新碱分子量824.96 g/mol，生物利用度0.17，毒性分类2类（吞入致命，LD50为68 mg/kg），具有细胞毒性和神经毒性。
**讨论与结论**
讨论部分指出，DMBA诱导的大鼠体重下降和器官-体比重增加表明DMBA导致食欲减退，而BDMC后处理恢复体重，提示BDMC增强食欲和能量代谢。DMBA轻微升高转氨酶活性，BDMC轻度降低，提示对肝脏的轻微影响。LDH活性升高反映乳腺病变进展，BDMC降低LDH表明抗肿瘤作用。MDA升高证实氧化应激，BDMC降低MDA显示抗氧化潜力。DMBA破坏谷胱甘肽代谢和超氧化物歧化酶活性，BDMC恢复抗氧化水平。MPO和NO升高表明DMBA诱导促炎反应，BDMC降低这些指标确认抗炎作用。BCL-2升高和Bax降低表明凋亡抑制，BDMC后处理增强Bax活性，促进凋亡。ER和HER-2阳性表达在DMBA组中显著，BDMC下调其表达，表明调节激素受体信号。分子对接显示BDMC与激素受体中度结合，优于长春新碱。ADMET分析显示BDMC更优的理化和药代动力学特征。组织学显示BDMC部分减轻肿瘤变化，但未能完全纠正已建立的异常，提示BDMC作为化学预防剂在早期或中期病变中的潜力，但需要更长治疗时间或联合策略。
**结论**：在DMBA诱导的乳腺病变中，BDMC后处理显著增强了抗氧化防御系统，降低了氧化应激，抑制了炎症反应，并改变了凋亡通路。生化和计算机模拟分析证实了这些效应，表明与激素受体调节相关通路的潜在相互作用。然而，由于保留了部分组织学特征，本研究观察到的BDMC效应更符合化学预防和调节作用，而非完全治疗性缓解。这些结果表明BDMC作为乳腺肿瘤发生预防或早期干预策略的潜力，但需进一步研究其长期疗效、剂量优化和分子机制。此外，缺乏体内毒理学评价是本研究的局限性，需要进行进一步体内研究以验证安全性并评估毒理学终点。
