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这篇中药顶刊研究,太值得学习了

生信人  · 公众号  · 生物  · 2025-03-09 07:02

正文

导读: 慢性萎缩性胃炎(CAG) 往往充当着胃癌发病的前兆。尽管目前有相应的治疗策略,但如何预防从胃炎向癌症的转变仍然是一个挑战。中药复方 益气化瘀解毒方(YQHYJD) 在慢性萎缩性胃炎(CAG)的治疗中展现出了优越的临床疗效。然而,其药理学机制仍不清楚。该研究旨在阐明YQHYJD治疗CAG的药理机制及其抑制胃癌转化的分子机制。通过对YQHYJD的血清进行质谱分析,研究确定了CAG治疗中所涉及的潜在活性化合物。进一步使用脱氧胆酸和氨水溶液的组合诱导CAG大鼠模型,并通过将GES-1细胞暴露于脱氧胆酸来构建胃癌前病变细胞模型。两种模型均用不同浓度的YQHYJD治疗,进而评估其 对JAK2/STAT3信号介导的上皮间质转化(EMT)途径的影响 。结果上,质谱分析鉴定出YQHYJD配方中的80种活性化合物,包括槲皮素等。网络药理学分析表明,这些活性化合物可能通过JAK/STAT信号通路对CAG发挥治疗作用。使用CAG的大鼠和细胞模型,研究者进一步发现JAK/STAT通路在部分上皮间质转化(pEMT)的同时被激活,而YQHYJD治疗有效减轻了JAK2/STAT3和pEMT的活化。总之, YQHYJD可通过抑制JAK2/STAT3介导的pEMT来治疗CAG,从而抑制胃“炎症-癌症”转化 。该研究为YQHYJD治疗CAG的疗效提供了机制上的见解,并为预防胃癌的发展提出了新的治疗策略。


各位同学大家好!今天分享的文献是在2024年12月30日发表在 中药复方SCI顶刊 Phytomedicine (IF = 6.7, 中科院一区、JCR Q1区) 的一篇中药复方相关研究,该研究探索了益气化瘀解毒方(YQHYJD)在治疗慢性萎缩性胃炎(CAG)方面的作用及其分子机制,发现 YQHYJD可通过作用于JAK2/STAT3通路抑制胃“炎症-癌症”转化 ,运用到了多种 生物信息学分析 手段,下面请看进一步解读:

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1、研究背景

CAG是引起胃癌的重要前兆之一,其特征在于 胃黏膜持续炎症和固有腺萎缩 。而胃癌作为当前全球第二大常见的癌症相关死亡原因,如何防范CAG,并进一步阻止其向胃癌的转化不断引起人们的关注。CAG的流行受到多方因素的影响,包括个人饮食习惯、吸烟、微生物感染等等,对于CAG的治疗方法主要包括使用胃黏膜保护类药物或维生素C、内镜手术、幽门螺旋杆菌等微生物治疗等等,但这些很难完全阻止CAG向胃癌转化,且可能带来一定的副作用。因此,亟需推动对CAG的发病机制的理解,并开发更多潜在的治疗药物及手段。


在CAG的发病机理方面,有研究团队发现 JAK/STAT通路可扮演重要角色 ,并参与了胃癌的发病,但相关研究仍处于起步阶段,还未进一步阐明。与此同时,上皮-间充质转化(EMT)可能发挥潜在作用,有研究显示胃粘膜内激活的炎症反应导致促炎细胞因子和趋化因子的释放,如TNF-α、IL-6和IL-8等,进而可诱导EMT,这可能进一步导致CAG向胃癌转化。


那么,如何有效预防、治疗CAG,并阻止其向胃癌转化呢?中医药为其提供了很好的思路。 YQHYJD是一类中医临床上沿用较为广泛的复方,对于脾弱综合征、气滞血瘀的患者具有良好的临床疗效,可缓解胃黏膜萎缩以及肠上皮转化。然而 ,YQHYJD抗CAG的药理学分子机理目前仍不明确。 为此,该团队开展了一系列研究工作。


2、鉴定YQHYJD中的生物活性成分

正如我们在先前几篇中药及其复方相关的研究推送中所讲到的一样,中药(尤其是中药复方)由于其复杂的化学成分组成,为深入的分子机制研究带来了不小的困难,且在质量控制的标准化等方面提出了较大的挑战。想要发表高水平SCI,没有化学成分表征是比较困难的。因此,作为一篇高质量的复方药理学论文,该研究首先 对含YQHYJD血清中的生物活性成分进行了基于高效液相色谱-质谱(UPLC-Q-Orbitrap HRMS/MS)的检测与定性分析, 结果鉴定到了80种潜在的生物活性成分,并基于CompositeScores评分对那些可能发挥抗CAG作用的重要成分,如Morusin和Kaempferol等挑选出来,用作进一步解析。

图1:通过UPLC-Q-Orbitrap HRMS/MS鉴定YQHYJD中的潜在生物活性成分

3、探索YQHYJD抗CAG的潜在信号分子及通路

基于上一步所筛选出的生物活性成分,尤其是那些评分较高的成分,研究者基于这些化学成分的结构进行了 网络药理学预测 ,得到了一系列可能与这些配体互作的靶蛋白。所筛选出的高分靶点包括STAT1、EGFR、MAPK8、JUN等等,因此研究者假设YQHYJD是否可能通过作用于与这些靶点关系密切的JAK/STAT通路、MAPK通路等发挥抗CAG作用。


为了初步验证这一点,研究者使用了 基于GEO的临床数据挖掘 ,对于CAG相关的转录组数据集进行分析,比较了CAG患者和健康对照者之间基因表达谱的差异,结果发现,CAG患者存在JAK/STAT3通路的过度活化,且该通路的激活与EMT活化呈显著的正相关,同时一些与EMT发生相关的分子,如E-cadherin、Vimentin、ZEB1等也与CAG发病相关。


研究者进一步将网络药理学所预测到的靶点和上述GEO临床数据分析中所得到的差异表达基因求取交集,共得到51个共有基因,进一步进行KEGG和GO生物富集分析,发现这些基因富集在JAK/STAT通路、MAPK信号通路和细胞凋亡相关通路上。这些结果显示, YQHYJD很有可能通过作用于JAK/STAT3通路发挥抗CAG及胃癌转化功能

图2:结合临床数据挖掘和网络药理学发现YQHYJD可能通过作用于JAK/STAT3通路发挥抗CAG作用

4、YQHYJD通过调节JAK/STAT信号通路,影响EMT发生,进而改善大鼠胃黏膜萎缩

研究者选取雄性SD大鼠作为实验对象开展实验,通过16周的时间构建大鼠CAG模型,即通过每隔一天给予20 mM的去氧胆酸和0.1%氨水溶液完成实验造模。


在实验分组上,由于研究者首先考虑到了JAK/STAT通路的作用,因此增加了该通路的抑制剂Ag490和激动剂Colivelin的使用,即在对照组、模型组、低/高剂量YQHYJD治疗组的基础上,增加了Ag490、Ag490+YQHYJD、Colivelin和Colivelin+YQHYJD四组,以考察JAK/STAT信号通路在YQHYJD抗CAG方面所发挥的作用。


对各组小鼠的胃组织进行基于HE染色的组织病理学检查,发现相较于对照组, CAG模型组大鼠的胃腺体数量减少,而在YQHYJD给药后数量得到部分恢复。 其余检测,如血清生物标志物GAS17、胃黏膜屏障标志物TFF1、TTF2、MUC5AC等相关检测,也呈现出与上述结果一致的变化趋势。而JAK/STAT抑制剂给药后CAG得到缓解、激动剂给药后CAG则进一步加强,这些实验结果均符合研究者的预期。


进一步对JAK/STAT通路相关分子p-Jak2、p-Stat3,以及EMT相关分子E-cadherin、Vimentin、β-catenin、Snail进行Western Blot和免疫组织化学检测,以在蛋白层面揭示JAK/STAT通路以及EMT在YQHYJD抗CAG方面所发挥的作用。实验结果显示,除了E-cadherin变化不够明显(即在各组间无显著差异)以外,其余分子 在CAG大鼠胃组织中的水平均显著上调、且在YQHYJD给药后得到逆转 ,上述实验结果均提示 YQHYJD很有可能通过作用于JAK2/STAT3通路,调节EMT,进而改善大鼠CAG的发生与发展。

图3:YQHYJD对CAG大鼠JAK2/STAT3信号通路及EMT的影响

5、基于去氧胆酸处理GES-1细胞建立胃癌前病变的细胞模型

正如我们在研究背景中所介绍的,研究者不光关注于YQHYJD是否能预防和治疗CAG,同时也想关注 YQHYJD是否能抑制CAG向胃癌的转化 。因此,研究者基于去氧胆酸处理GES-1细胞在体外 建立了胃癌前病变的细胞模型 ,以检测YQHYJD的作用。对于胃癌前病变细胞模型的表征,研究者首先进行了细胞形态学的评估,发现造模给药后细胞生长模式不规律,细胞呈现分散的“岛状”簇和散发性细胞死亡。而后通过Western Blot检测GSE-1细胞造模前后CDX2、KLF4、VILLIN的蛋白水平,这些分子在细胞早期癌变时可充当生物标志物,结果在0~400 µM范围内,其表达与去氧胆酸浓度呈正相关,浓度在400 µM时这些标志物的表达水平最高。通过免疫荧光分析也得到了相同的实验结果。通过上述实验,研究者 建立并表征了基于去氧胆酸处理的GSE-1胃癌前病变体外模型,可用于后续实验

图4:去氧胆酸诱导了GES-1细胞的胃癌前病变表型

6、YQHYJD通过靶向JAK/STAT通路并影响EMT调节胃癌前细胞状态

采用上述胃癌前病变细胞模型,研究者进一步设定了对照、模型和YQHYJD高/低剂量给药组,同时添加了GL180 STAT3过表达组,以及对应的H26733空载体对照组。检测手段及相关的检测指标与上述第4、5部分大同小异,如Western Blot检测p-Jak2、p-Stat3,以及EMT相关分子E-cadherin、Vimentin、β-catenin;免疫荧光检测Vimentin、β-catenin等,此处就不再赘述了。从实验结果上来看, 去氧胆酸处理的GSE-1细胞JAK/STAT通路活化,且EMT上调,而这些变化可被YQHYJD逆转。 在STAT3过表达的细胞系GL180中,YQHYJD处理同样可显著降低STAT3水平,并逆转相关的促CAG表型,体现了YQHYJD调节胃癌前细胞病变的药理活性,也在体外水平完成了对分子机制的验证。

图5:YQHYJD通过靶向GES-1细胞中JAK2/STAT3信号通路的激活状态和EMT生物标志物的表达改善细胞的胃癌前病变表型

7、总结

该文章以中药复方YQHYJD为研究对象,通过体内、体外两种模型证实了YQHYJD抗CAG及胃癌转化的药理活性。在机制上,研究者通过 网络药理学和临床数据挖掘 确定了JAK/STAT通路重点关注,并进一步验证了YQHYJD通过作用于JAK2/STAT3通路,减少EMT,最终改善CAG。文章的结构、层次完整,表型明显且对分子机制的预测和验证得当,值得我们参考和借鉴。存在的一些瑕疵则在于没有说清YQHYJD中的哪一种或哪几种成分, 如何直接/间接作用于JAK2/STAT3通路 ,如结合到该通路上游某个分子的哪个活性口袋、与哪些氨基酸残基互作,并结合一些基因编辑的手段加以验证等等,这些仍然值得进一步研究和探讨。总之,该研究为YQHYJD抗CAG的临床应用和基础研究提供了参考,期待该团队进一步的研究成果。

图6:全文的研究框架(图形摘要)

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参考文献:

Yu, W., Chen, S., Guan, X., He, G., Zhang, W., Zhang, H., Huang, S., Ye, Z., Pan, H., & Zhong, Z. (2024). Yiqi Huayu Jiedu formula inhibits JAK2/STAT3-mediated partial EMT in treating chronic atrophic gastritis. Phytomedicine : international journal of phytotherapy and phytopharmacology, 137, 156356. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.phymed.2024.156356


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