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基于生物信息學(xué)的十二指腸腺瘤核心致病基因及其靶向治療中藥活性成分篩選

2021-03-24 11:41馮瑤陳新怡宋厚盼劉濤楊燾劉恒銘仇婧玥曾梅艷
關(guān)鍵詞:脂蛋白顯著性膽固醇

馮瑤,陳新怡,宋厚盼,劉濤,楊燾,劉恒銘,仇婧玥,曾梅艷

(湖南中醫(yī)藥大學(xué) 1.中醫(yī)診斷學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;2.醫(yī)學(xué)院;3.中醫(yī)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410208)

十二指腸腺瘤(duodenal adenoma, DA)是一類發(fā)生在十二指腸黏膜上皮的良性腫瘤,為十二指腸息肉最常見的一種表現(xiàn)形式。據(jù)報(bào)道,在接受食管胃十二指腸鏡檢查的患者中,DA發(fā)病率約0.4%,其中男性高于女性[1-2]。DA是最容易可視化的小腸增生性病變,也是唯一可以在早期階段通過傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡檢查方法檢出、切除和隨訪的病變。DA作為一種癌前病變,??稍谀[瘤中同時(shí)觀察到良性組織與惡性組織,目前已廣泛接受十二指腸腺瘤-腺癌發(fā)展假說[3]?,F(xiàn)有研究表明,DA發(fā)生可能與Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路或鼠類肉瘤病毒癌基因(KRAS)、腫瘤抑制基因(APC)異常表達(dá)密切相關(guān)[4-5],但其具體發(fā)病機(jī)制目前仍不清楚。因此,本研究利用生物信息學(xué)方法,從GEO數(shù)據(jù)庫(kù)獲取DA基因表達(dá)芯片數(shù)據(jù),并應(yīng)用DAVID和STRING等數(shù)據(jù)庫(kù)從分子水平對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,通過比較毒物基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)(Comparative Toxicogenomics Database, CTD)篩選出潛在的靶向治療DA的藥物,旨在獲得更多與DA發(fā)生發(fā)展過程相關(guān)分子機(jī)制的生物學(xué)信息。

1 材料與方法

1.1 十二指腸腺瘤芯片數(shù)據(jù)采集

輸入網(wǎng)址“http:∥www.ncbi.nlm.nih.gov/gds”,進(jìn)入GEO數(shù)據(jù)庫(kù),在搜索欄輸入檢索詞“Duodenal Adenoma”,搜索后獲得符合研究需求的基因表達(dá)芯片數(shù)據(jù)集GSE102208。該數(shù)據(jù)集基于GPL21185芯片分析平臺(tái),由Sakaguchi 等[6]于2017年提交。GSE102208包含8個(gè)樣本,其中4例DA患者十二指腸組織樣本和4例健康者十二指腸組織樣本。

1.2 GSE102208芯片數(shù)據(jù)的均一化處理

使用統(tǒng)計(jì)軟件R3.2.1,運(yùn)用affy程序包,采用相對(duì)對(duì)數(shù)表達(dá)(relative logarithmic expression, RLE)法進(jìn)行質(zhì)量控制,通過對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)健多陣列平均值模型(robust multi-array average, RMA)背景校正、標(biāo)準(zhǔn)化處理,再利用芯片平臺(tái)的注釋包將芯片數(shù)據(jù)集的所有探針符號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)基因名,采用KNN法補(bǔ)充基因缺失值,將探針的平均值作為基因表達(dá)值,匯總后獲取均一化表達(dá)水平數(shù)據(jù)。

1.3 GSE102208芯片數(shù)據(jù)的主成分分析

主成分分析(principal component analysis, PCA)主要功能是將多維特征映射到方差最大的多維空間,有助于簡(jiǎn)化分析和可視化多維數(shù)據(jù),計(jì)算樣本與樣本之間的差異性。將芯片各樣本矩陣數(shù)據(jù)導(dǎo)入OmicShare網(wǎng)站,繪制PCA圖,觀察DA患者和健康者十二指腸組織基因表達(dá)數(shù)據(jù)的分層狀況。

1.4 差異表達(dá)基因篩選

對(duì)DA組與健康組基因樣本芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾和標(biāo)準(zhǔn)化處理后,利用GEO2R分析工具對(duì)GSE102208中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,獲取全部差異表達(dá)基因(differentially expressed genes, DEGs)。以調(diào)整后P值≤0.05且|log2FC|≥1為篩選條件,利用ggplots包制作可視化DA組與健康組十二指腸黏膜DEGs火山圖;進(jìn)一步以調(diào)整后P值≤0.01且|log2FC|≥2為篩選條件,獲得DA組與健康組十二指腸黏膜顯著性DEGs,繪制可視化DA患者與健康者十二指腸組織顯著性DEGs層次聚類熱圖。

1.5 顯著性DEGs基因本體論功能富集分析

基因本體論(gene ontology, GO)是將DEGs從生物學(xué)過程、細(xì)胞組成和分子功能三個(gè)方面進(jìn)行生物學(xué)功能注釋的一種方法。將顯著性DEGs輸入DAVID 6.8數(shù)據(jù)庫(kù),Identifier選擇“Official gene symbol”,物種選擇“Homo sapiens”,點(diǎn)擊“submit list”后收集“Biological process”、“Cell component”、“Molecular function”三個(gè)部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性DEGs的GO功能富集分析。

1.6 顯著性DEGs京都基因與基因組百科全書通路富集分析

京都基因與基因組百科全書(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)通路富集分析常用來分析靶點(diǎn)蛋白在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的作用,尋找DEGs所富集的關(guān)鍵通路。將顯著性DEGs輸入DAVID 6.8數(shù)據(jù)庫(kù),Identifier選擇“Official gene symbol”,物種選擇“Homo sapiens”,點(diǎn)擊“submit list”后收集KEGG項(xiàng)下的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性DEGs的信號(hào)通路富集分析。

1.7 DEGs涉及的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

將獲得的DGEs導(dǎo)入STRING數(shù)據(jù)庫(kù),構(gòu)建DA組與健康組十二指腸黏膜DEGs蛋白質(zhì)相互作用(protein-protein interaction, PPI)網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)出tsv格式的PPI數(shù)據(jù),通過網(wǎng)絡(luò)圖像化軟件Cytoscape 3.7.2(http:∥www.cytoscape.org/)對(duì)構(gòu)建的生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的區(qū)域進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析并導(dǎo)出可視化結(jié)果。

1.8 核心DEGs篩選

Cytohubba插件可提供11種分析PPI網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治龇椒ǎ院Y選生物網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵基因。常用的拓?fù)浞治龇椒òɑ谧疃搪窂降亩戎?degree)、邊緣滲透分量、最大鄰域分量、最大鄰域分量密度、最大集團(tuán)中心度和六個(gè)中心點(diǎn)等。采用cytohubba分析“1.7”獲得的PPI網(wǎng)絡(luò),選擇最常用的“度值”算法,獲取核心DEGs。

1.9 靶向作用于DA核心致病基因的中藥活性成分篩選

CTD涵蓋了化學(xué)成分、基因、表型和疾病關(guān)系的人工策劃信息,通過化學(xué)成分-基因相互作用,化學(xué)成分-疾病與基因-疾病關(guān)聯(lián),化學(xué)成分-表型相互作用和環(huán)境暴露數(shù)據(jù)四個(gè)領(lǐng)域幫助研究者了解疾病的易感性和潛在的防治策略[7]。在Search下拉列表中點(diǎn)擊“Chemical-Gene Interaction”選項(xiàng),依次在“Gene”輸入框中將“1.8”獲得的核心DEGs輸入,獲得可能靶向治療DA的中藥活性成分。

2 結(jié)果

2.1 芯片數(shù)據(jù)均一化處理結(jié)果

運(yùn)用R軟件對(duì)基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)集GSE102208進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化正態(tài)處理,并繪制芯片數(shù)據(jù)相對(duì)表達(dá)值均一化箱線圖(圖1)。結(jié)果顯示,8個(gè)樣本的中位數(shù)基本位于一條水平直線(5.0左右),提示基因芯片質(zhì)量良好,無異常表達(dá),兩分組之間的數(shù)據(jù)具有比較意義,可繼續(xù)用于下一步分析研究。

圖1 DA患者與健康者十二指腸組織基因芯片數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

2.2 芯片數(shù)據(jù)主成分分析結(jié)果

如圖2所示,圖中每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)樣本,樣本間距離遠(yuǎn)近反映樣本差異。經(jīng)過批次校正后將遺傳背景相似的個(gè)體聚類在一起,DA組與健康組樣本之間可見明顯分層,提示處理之后的芯片數(shù)據(jù)分布效果較好。DEGs能夠有效地代表DA患者與健康者十二指腸組織樣本間基因表達(dá)譜的差異。

圖2 DA患者與健康者十二指腸組織基因芯片數(shù)據(jù)主成分分析圖

2.3 DA患者與健康者十二指腸組織DEGs分析結(jié)果

通過分析基因芯片GSE102208中的數(shù)據(jù),共篩選出DEGs 36 866個(gè)。利用GEO 2R分析工具,以調(diào)整后P值≤0.05,|log2FC|≥1為初步篩選條件繪制火山圖(圖3),圖中每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)基因,紅色為上調(diào)表達(dá)基因,綠色為下調(diào)表達(dá)基因,灰色代表無明顯差異的表達(dá)基因。獲得DA組與健康組DEGs 2 335個(gè),其中上調(diào)基因1 379個(gè)(59.06%),下調(diào)基因956個(gè)(40.94%)。

圖3 DA患者與健康者十二指腸組織DEGs分布火山圖

2.4 DA患者與健康者十二指腸組織顯著性DEGs篩選結(jié)果

以調(diào)整后P值≤0.01,|log2FC| ≥2為篩選條件,對(duì)GSE102208數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析,共得到DA組與健康組十二指腸黏膜顯著性DEGs 373個(gè)。其中顯著上調(diào)基因270個(gè)(72.39%),顯著下調(diào)基因103個(gè)(27.61%)。圖4中每個(gè)方格代表一個(gè)基因,紅色代表上調(diào)基因,綠色代表下調(diào)基因,方格顏色越深表示基因表達(dá)值越高。熱圖的每一行代表同一基因在不同樣本中的表達(dá)情況,每一列代表所有顯著性DEGs在同一樣本中的表達(dá)情況。由此提示,DA患者與健康者十二指腸組織存在顯著的DEGs。

圖4 DA患者與健康者十二指腸組織顯著性DEGs層次聚類熱圖

2.5 顯著性DEGs GO功能富集分析結(jié)果

進(jìn)行GO功能富集分析共獲得GO條目358條,其中生物學(xué)過程34條(9.50%),細(xì)胞組成294條(82.13%),分子功能30條(8.37%)。選取差異最顯著的8個(gè)功能進(jìn)行排序分析。結(jié)果顯示(圖5),生物學(xué)過程變化主要涉及膽固醇流出、膽固醇穩(wěn)態(tài)、膽固醇輸入、脂蛋白生物合成、三酰甘油穩(wěn)態(tài)等功能簇;分子功能變化主要涉及高密度脂蛋白顆粒結(jié)合、金屬內(nèi)肽酶活性、化學(xué)排泄物活性、氧轉(zhuǎn)運(yùn)體活性、細(xì)胞因子受體活性等功能簇;細(xì)胞組分變化主要涉及質(zhì)膜組成成分、外泌體、刷狀緣、極低密度脂蛋白顆粒、細(xì)胞表面等功能簇。

圖5 DA患者與健康者十二指腸組織顯著性DEGs GO功能富集分析

2.6 顯著性DEGs KEGG通路分析結(jié)果

KEGG通路富集分析結(jié)果顯示(圖6),DA患者與健康者十二指腸組織顯著性DEGs主要富集于20條信號(hào)通路,分別為維生素消化吸收相關(guān)通路、碳水化合物消化吸收相關(guān)通路、蛋白質(zhì)消化吸收相關(guān)通路、膽汁分泌相關(guān)通路、礦物吸收相關(guān)通路、非洲錐蟲病、脂肪消化吸收相關(guān)通路、細(xì)胞色素P450對(duì)外源物質(zhì)代謝的相關(guān)通路、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相關(guān)通路、PPAR信號(hào)通路、脂肪細(xì)胞因子信號(hào)通路、PI3K-Akt信號(hào)通路、神經(jīng)活性配體-受體相互作用通路、瘧疾、心肌細(xì)胞腎上腺素能信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、胰高血糖素相關(guān)信號(hào)通路、胰島素抵抗相關(guān)信號(hào)通路、腎素-血管緊張素系統(tǒng)相關(guān)通路、AMPK信號(hào)通路、脂肪細(xì)胞脂解調(diào)節(jié)相關(guān)信號(hào)通路。

2.7 DEGs的PPI網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果

將篩選出的顯著性DEGs導(dǎo)入STRING在線分析軟件,得到由269個(gè)基因構(gòu)成的PPI網(wǎng)絡(luò),再將PPI網(wǎng)絡(luò)信息導(dǎo)入Cytoscape 3.7.2,得到由106個(gè)特征性基因靶點(diǎn)和196條蛋白互作關(guān)系構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)圖,對(duì)上調(diào)表達(dá)基因和下調(diào)表達(dá)基因分別進(jìn)行顏色標(biāo)記,粉色表示上調(diào)基因,藍(lán)色表示下調(diào)基因(圖7)。其中,上調(diào)基因77個(gè)(72.64%),下調(diào)基因29個(gè)(27.36%)。

圖6 DA患者與健康者十二指腸組織顯著性DEGs KEGG通路分析

2.8 核心DEGs篩選結(jié)果

應(yīng)用Cytohubba插件篩選DA組與健康組十二指腸黏膜核心DEGs,以度值為篩選標(biāo)準(zhǔn),共得到載脂蛋白B(APOB)、表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(EGF)、載脂蛋白A1(APOA1)、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(SLC2A2)、麥芽糖酶糖化酶(MGAM)、載脂蛋白A4(APOA4)、二肽基肽酶- 4(DPP4)、磷酸烯醇式丙酮羧激酶-1(PCK1)、神經(jīng)肽Y(NPY)、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PC)等10個(gè)關(guān)鍵基因。這10個(gè)基因的度值分別為26、26、21、21、16、14、14、14、13、13。其中,度值最大的基因?yàn)锳POB和EGF。分析發(fā)現(xiàn)APOB、EGF、APOA1、SLC2A2、MGAM、APOA4、PCK1、NPY、G6PC為上調(diào)表達(dá)基因,DPP4為下調(diào)表達(dá)基因。見圖8。

圖7 DA患者與健康者十二指腸組織顯著性DEGs PPI網(wǎng)絡(luò)

圖8 DA患者與健康者十二指腸組織核心DEGs

2.9 靶向治療DA的中藥活性成分篩選結(jié)果

將上述得到的10個(gè)核心DEGs導(dǎo)入CTD數(shù)據(jù)庫(kù),以Count數(shù)為篩選條件,得到作用于APOB、EGF、APOA1、SLC2A2、MGAM、APOA4、DPP4、PCK1、NPY、G6PC的中藥活性成分分別為6、5、5、5、1、2、3、5、3、3個(gè),結(jié)果見表1。

表1 靶向作用于DA核心致病基因的中藥活性成分

續(xù)表1

3 討論

本文通過對(duì)GEO數(shù)據(jù)庫(kù)GSE102208芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,獲得DA組與健康組十二指腸黏膜DEGs,其中顯著性DEGs共373個(gè),包含270個(gè)上調(diào)基因和103個(gè)下調(diào)基因。GO功能富集分析顯示,這些基因主要富集于膽固醇輸入、膽固醇穩(wěn)態(tài)、膽固醇流出、脂蛋白合成、三酰甘油穩(wěn)態(tài)等生物學(xué)過程。膽固醇是細(xì)胞膜的基本組成部分,在細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)中具有不可或缺的作用??焖僭鲋车哪[瘤細(xì)胞往往需要大量的膽固醇和脂肪酸,這反映了DA組織中細(xì)胞增殖旺盛[8]。近年來研究也已證實(shí),腫瘤的發(fā)生與膽固醇維持質(zhì)膜的流動(dòng)性和滲透性有關(guān),膜膽固醇外流可通過推動(dòng)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞再變性促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[9]。脂蛋白是一類富含固醇脂和三酰甘油的球狀微粒。在腫瘤患者中經(jīng)??梢杂^察到脂蛋白的異常,高脂血癥可為腫瘤進(jìn)展提供足夠的致瘤脂質(zhì)[10]。但當(dāng)前對(duì)于高密度脂蛋白和癌癥發(fā)病率之間的關(guān)系仍存在爭(zhēng)議,二者關(guān)系可能與腫瘤類型有關(guān)[11]。本研究發(fā)現(xiàn),顯著性DEGs在分子功能中主要富集在高密度脂蛋白顆粒結(jié)合過程,提示高密度脂蛋白可能會(huì)促進(jìn)DA的發(fā)生。

KEGG結(jié)果顯示,DA顯著性DEGs主要富集在PI3K-Akt、PPAR、碳水化合物消化吸收、蛋白質(zhì)消化吸收、脂肪消化吸收、膽汁分泌等信號(hào)通路。PI3K-Akt是一條調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)的信號(hào)通路,在蛋白質(zhì)翻譯、細(xì)胞凋亡調(diào)控中均發(fā)揮重要作用,已證實(shí)在多種癌癥中過度激活[12]。PPAR信號(hào)通路過表達(dá)時(shí),腫瘤生長(zhǎng)能力增強(qiáng),血管密度增高,且更易轉(zhuǎn)移[13]。同時(shí),這些信號(hào)途徑也富集在三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝過程,與DA患者腸道功能紊亂密切相關(guān)。另有研究表明,腺瘤的腫瘤轉(zhuǎn)化可能由十二指腸中高濃度膽汁酸和胰液誘發(fā),在膽囊切除后,這種表現(xiàn)更加明顯[14]。本文結(jié)果結(jié)合上述已有的研究結(jié)果表明,我們所預(yù)測(cè)的信號(hào)通路異常表達(dá)與DA發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),提示針對(duì)上述信號(hào)通路開展靶向治療可能具有較好的可行性。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),DA組與健康組核心DEGs與其他DEGs之間存在大量的相互作用,這些基因與DA發(fā)生、發(fā)展、浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。其中,APOB、APOA1和APOA4屬載脂蛋白家族,其生物學(xué)功能主要富集在膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)、脂蛋白生物合成及三酰甘油三酯穩(wěn)態(tài)等功能簇。APOB是在肝臟和小腸中合成的主要載脂蛋白,對(duì)促進(jìn)飲食和內(nèi)源性合成脂質(zhì)在體內(nèi)的運(yùn)輸中發(fā)揮重要作用。雖然沒有確切證據(jù)證明APOB與DA的相關(guān)性,但Kim等[15]指出,結(jié)腸腺瘤的發(fā)生隨葡萄糖代謝水平升高而增加,同時(shí)伴隨著APOB水平升高,這可能與APOB的糖基化作用相關(guān)。低密度脂蛋白可通過促使葡萄糖與APOB賴氨酸形成共價(jià)鍵而進(jìn)行糖基化,APOB糖基化與細(xì)胞異常增殖有關(guān),且與腫瘤關(guān)系密切。Al-Jawadi等[16]研究發(fā)現(xiàn),果糖攝入過多可特異性刺激小腸APOB表達(dá),進(jìn)而誘發(fā)高三酰甘油血癥并促進(jìn)小腸腫瘤生長(zhǎng),以上機(jī)制同樣適用于DA,提示通過改善生活方式如限制糖的攝入以改善血糖代謝參數(shù)可抑制DA發(fā)展。APOA1是高密度脂蛋白的主要成分,具有抗炎、抗凋亡和抗氧化功能并參與膽固醇運(yùn)輸以及免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)。Zhang等[17]研究指出,APOA1可通過促進(jìn)膽固醇外流抑制腸道腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。本文預(yù)測(cè)結(jié)果與上述研究結(jié)果相符,預(yù)示APOA1異常表達(dá)可能誘導(dǎo)DA發(fā)生與發(fā)展。

EGF是人體分泌的一種重要的細(xì)胞生長(zhǎng)因子,其主要功能是促進(jìn)表皮細(xì)胞分裂。在結(jié)腸癌患者中,EGF通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生而激活血管內(nèi)皮細(xì)胞,促進(jìn)腫瘤血管生成,并與其受體EGFR作用以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[18]。E-鈣黏蛋白屬鈣黏蛋白超家族經(jīng)典成員,是維持上皮細(xì)胞間連接和上皮表型的必需蛋白,其在各種腫瘤中表達(dá)降低并與癌的分化、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[19]。新近研究證明,E-鈣黏蛋白在結(jié)腸腫瘤的發(fā)展中具有促進(jìn)作用,E-鈣黏蛋白乙?;赏ㄟ^上調(diào)β-連環(huán)蛋白通路促進(jìn)結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[20-21]。同時(shí),EGF可通過下調(diào)E-鈣黏蛋白誘導(dǎo)大腸癌細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化,從而促使癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移,促進(jìn)腫瘤發(fā)展[22]。由此提示EGF-E-鈣黏蛋白通路在DA惡性進(jìn)展中發(fā)揮重要作用,通過抑制EGF表達(dá)或能阻止腺瘤進(jìn)一步惡化。SLC2A2是一種可運(yùn)輸葡萄糖的脂溶載體,屬SLC2A家族,對(duì)葡萄糖具有較高親和力。SLC2A高表達(dá)可滿足癌細(xì)胞的高葡萄糖代謝,促使腺瘤惡化[23]。Jeppsson等[24]研究指出,神經(jīng)肽Y可通過上調(diào)腸上皮細(xì)胞PI3k-Akt途徑調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞增殖與凋亡,從而促使腫瘤發(fā)生,而G6PC則在葡萄糖代謝和細(xì)胞周期調(diào)控起重要作用[25]。

通過CTD數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)靶向作用于DA核心致病基因的中藥活性成分進(jìn)行篩選,發(fā)現(xiàn)結(jié)合度較高的成分有白藜蘆醇、槲皮素、人參皂苷、姜黃素和雷公藤甲素等。白藜蘆醇是一種葡萄、漿果、花生及其他植物來源的天然多酚化合物,已廣泛用于治療和預(yù)防癌癥的各種研究。白藜蘆醇可通過調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞相關(guān)信號(hào)通路發(fā)揮抑瘤作用,同時(shí)保護(hù)細(xì)胞免于氧化損傷和維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[26]。在結(jié)直腸癌中,白藜蘆醇可增強(qiáng)E-鈣黏蛋白表達(dá),并通過AKT/GSK3β/Snail信號(hào)通路抑制腫瘤細(xì)胞侵襲和遷移[27]。槲皮素屬黃酮醇類化合物,普遍存在于水果和蔬菜中。槲皮素可通過調(diào)節(jié)P13K/Akt/mTOR、Wnt/β-catenin等途徑使細(xì)胞活力喪失,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡和自噬[28]。雖然目前沒有臨床證據(jù)表明槲皮素可以用于預(yù)防和治療人類癌癥,但可作為飲食補(bǔ)充劑和低毒性治療分子用于腫瘤的預(yù)防。人參皂苷是一種主要存在于人參屬藥材中的固醇類化合物。人參皂苷Rg3R可通過顯著下調(diào)大腸癌干細(xì)胞基因表達(dá)和抑制其上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化治療結(jié)直腸癌[29]。已證明人參皂苷Rb2可通過抑制TGF-β/Smad信號(hào)通路抑制大腸癌細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[30]。姜黃素是從姜黃根部獲取的活性物質(zhì),已被證實(shí)可通過多種方式抑制結(jié)直腸腫瘤發(fā)展。Telang等[31]研究指出,姜黃素可減少家族性腺瘤性息肉病患者的腺瘤數(shù)和復(fù)發(fā),這為DA治療提供了一定理論依據(jù)。雷公藤甲素是一種從中草藥雷公藤中分離出的化合物,可抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)并在包括急性髓細(xì)胞白血病在內(nèi)的多種癌癥如結(jié)腸癌、卵巢癌、肺癌中表現(xiàn)出臨床前抗腫瘤活性,其抗腫瘤基礎(chǔ)側(cè)重于對(duì)細(xì)胞凋亡、自噬和上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的調(diào)節(jié)[32]。

綜上所述,本研究采用生物信息學(xué)方法深入挖掘十二指腸腺瘤芯片數(shù)據(jù),獲得 373個(gè)顯著性DEGs及其相關(guān)通路,這些顯著性DEGs涉及膽固醇穩(wěn)態(tài)、膽固醇流出、脂蛋白合成、三酰甘油穩(wěn)態(tài)、高密度脂蛋白顆粒結(jié)合等多個(gè)生物學(xué)過程和分子功能,參與PI3K-Akt、PPAR、膽汁分泌等多條信號(hào)通路。研究還表明,APOB、EGF、APOA1、SLC2A2、MGAM、APOA4、DPP4、PCK1、NPY、G6PC異常表達(dá)可能在DA發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇、槲皮素、人參皂苷、姜黃素、雷公藤甲素等中藥活性成分可能是有效治療DA的靶向藥物。

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