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荷葉堿通過HSP90AA1減輕癌性惡病質誘導的小鼠肌肉病變
發布時間： 2025-06-04 點擊次數： 1402次各位讀者好，今天為大家帶來一篇使用整合網絡藥理學、分子對接、分子動力學模擬（MD）、藥物親和力響應靶點穩定性（DARTS）、表面等離子共振（SPR）策略來研究荷葉堿（NF）在癌癥惡病質（CC）中的作用、潛在靶點和機制的高分文章，是由石河子大學藥學院和北京大學天然與仿生藥物國家重點實驗室團隊2025年4月在Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle發表的，題為“Nuciferine Attenuates Cancer Cachexia-Induced Muscle Wasting in Mice via HSP90AA1”。發現荷葉活性成分荷葉堿（NF）可改善癌癥惡病質（CC）小鼠的肌肉功能障礙和骨骼肌萎suo，為抗擊癌癥惡病質帶來了新的希望。
發表雜志：
《Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle》是一本聚焦于惡病質、肌肉減少癥及肌肉相關疾病的國際期刊，涵蓋多個研究領域，由 Wiley-Blackwell 出版，創刊于2010年，隸屬于國際肌肉減少癥-惡病質-消耗性疾病學會（SCWD）的期刊。
2024 年影響因子：12.7在老年醫學（Geriatrics & Gerontology）領域排名 5%（Q1）
ISSN：2190-5991
中科院分區：醫學大類 1 區，老年醫學和醫學：內科小類 1 區
發文量：近年發文量呈上升趨勢，2023 年發表 248 篇，接受率約 23%，審稿嚴格且注重創新性
發表成本：APC的全價為4,910美元 / 3,120英鎊 / 3,920歐元
審稿周期：平均約 16 周，但實際案例顯示從投稿到接收可能需 3-8 個月，具體取決于研究復雜性
《Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle》期刊致力于發表與惡病質、肌肉減少癥及身體成分變化相關的基礎與臨床研究，憑借高影響力、嚴格的審稿標準及對前沿領域的關注，成為肌肉健康研究領域的平臺，尤其適合探討肌肉減少癥與慢性疾病關聯機制及干預策略的學者投稿。
研究背景：
癌癥惡病質（CC）是一種多因素綜合征，表現為骨骼肌質量持續丟失，約80%的晚期癌癥患者受其影響，可直接導致多達40%的癌癥相關死亡。目前，尚無FDA批準的有效治療方法來恢復CC患者的肌肉萎suo。CC的病理機制復雜，蛋白質合成和降解失衡在其發展中起重要作用。激活核因子 - κB（NF - κB）等蛋白降解途徑或介質與骨骼肌質量丟失相關，而Akt–mTOR途徑則主要通過增加蛋白質合成來控制骨骼肌質量。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，此前研究發現其可通過NF - κB信號通路抑制腦缺血-再灌注損傷引起的炎癥。這些特性使其有可能緩解CC并提高患者生活質量，但NF對CC的治療效果和機制尚不明確。計算機模擬可預測藥物候選物與靶受體的潛在相互作用，網絡藥理學、分子對接、分子動力學模擬等技術可用于探索藥物成分、靶點與疾病之間的聯系。
本文旨在探究荷葉堿（NF）預防癌癥惡病質（CC）所致肌肉萎suo的靶點和機制。通過構建動物模型，結合行為測試、H&E染色等實驗，發現NF可提升荷瘤小鼠肌肉力量，改善體重、肌肉質量和萎suo情況。網絡藥理學和分子對接預測NF主要靶向AKT1、TNF和HSP90AA1，調節相關信號通路。進一步實驗證實NF通過抑制HSP90AA1/NF-κB通路減少炎癥，激活AKT–mTOR通路減緩肌肉萎suo，且直接結合HSP90AA1發揮作用，提示NF或可成為治療CC的有效藥物。
研究框架：
1. 提出問題
CC是晚期癌癥常見且嚴重的并發癥，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CC的治療效果和機制尚不明確，因此提出探究NF防治CC誘導的肌肉萎suo的靶點和機制這一問題。
2. 研究框架
先通過動物實驗觀察NF對荷瘤小鼠肌肉功能和質量的影響，再利用網絡藥理學和分子對接預測NF作用的靶點和通路，最后用分子動力學模擬、DARTS和SPR等方法驗證關鍵靶點。
3. 研究方法
動物實驗：構建荷瘤小鼠模型，進行行為學測試、H&E染色和相關標志物檢測。
網絡藥理學：從多個數據庫收集NF和CC的作用靶點，構建PPI網絡，進行KEGG和GO富集分析。
分子對接：預測NF與關鍵靶點的結合親和力和模式。
其他方法：用Western blotting驗證機制，MD、DARTS和SPR驗證關鍵靶點。
4. 分析數據
用Prism 8.4軟件進行單因素或雙因素方差分析，以p < 0.05為差異有統計學意義。
5. 得出結論
NF可通過直接結合HSP90AA1，調節AKT - mTOR和NF - κB信號通路，抑制炎癥反應，促進蛋白質合成，從而緩解CC誘導的肌肉萎suo，有望成為治療CC的有效藥物。
Figure 8.潛在機制示意圖。
結果解析：
1. NF改善荷瘤小鼠肌肉力量
連續13天給予荷瘤小鼠NF（30mg/kg/d，腹腔注射），對荷瘤小鼠的體重、食物攝入量、腫瘤體積和腫瘤重量無顯著改善。
行為測試顯示，與對照組相比，LLC組在給藥第7天和第13天的肢體握力顯著下降，第12天的前肢懸掛時間和虛弱評分明顯降低；而NF治療顯著改善了這些變化，表明NF能增強荷瘤小鼠的肌肉力量。
2. NF緩解荷瘤小鼠體重、肌肉質量和骨骼肌萎suo的損失
LLC組的無腫瘤體重、腓腸肌質量、股四頭肌質量和附睪脂肪質量均顯著低于對照組，NF治療后這些指標的損失得到顯著改善。
HE染色結果表明，LLC組骨骼肌橫截面積顯著低于對照組，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（參與蛋白質降解的肌肉特異性E3泛素連接酶）的激活，說明NF可有效預防荷瘤小鼠的骨骼肌萎suo。
3. 網絡藥理學分析
靶點預測：從多個數據庫收集到NF的360個靶點和CC的2407個疾病靶點，通過Venn圖映射得到143個活性成分-疾病共同靶點。
PPI網絡分析：構建“蛋白質-蛋白質網絡”，發現網絡中有146個節點和2030條邊，確定AKT1、TNF、BCL2等為關鍵靶點。
KEGG通路富集分析和靶點-通路網絡分析：篩選出10條KEGG通路，包括癌癥相關通路、PI3K - Akt和MAPK通路，提示NF可能通過調節多個基因和信號通路減輕CC誘導的肌肉萎suo。
基因本體（GO）富集分析：預測關鍵靶點參與的生物過程、細胞成分和分子活動，表明炎癥反應和細胞增殖的正調控是NF對抗CC的主要生物過程。
4. 分子對接
NF與篩選出的主要靶點的結合能在- 9.5至- 6.3 kcal/mol之間，表明NF與這些靶點有良好的結合。其中，NF與HSP90AA1的結合親和力強，其次是EGFR、AKT1等。
5. NF通過HSP90AA1/NF-κB通路抑制荷瘤小鼠肌肉的炎癥反應
與對照組相比，模型組中HSP90AA1、p-IKKβ/IKKβ、p-NF-κB/NF-κB、TNF-α和IL-6的表達增加，而NF成功降低了荷瘤小鼠中這些蛋白的表達，表明NF可通過抑制HSP90AA1/NF-κB信號通路減輕CC誘導的肌肉萎suo。
6. NF通過AKT-mTOR通路減輕CC誘導的肌肉損失
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可能通過激活AKT-mTOR信號通路延緩小鼠CC誘導的肌肉萎suo。
7. NF直接結合HSP90AA1
分子動力學模擬（MD）：HSP90AA1-NF系統的RMSD在模擬過程中小于0.22 nm，復合物結構更穩定，波動更小，關鍵結合殘基可能在29-38位。結合自由能為-77.281 kJ/mol，范德華力是主要貢獻者，LEU-32和ASN-35可能是關鍵結合位點。
DARTS實驗：NF干預以濃度依賴的方式抑制了鏈霉蛋白mei誘導的HSP90AA1蛋白降解，表明NF特異性結合HSP90AA1蛋白。
SPR親和力測定：Kd為187.9 μM，表明NF與HSP90AA1有很強的結合關系，提示NF通過直接靶向HSP90AA1延緩CC誘導的肌肉萎suo。
研究結論：
本研究發現荷葉活性成分荷葉堿（NF）可改善癌癥惡病質（CC）小鼠的肌肉功能障礙和骨骼肌萎suo。NF通過直接靶向HSP90AA1，一方面抑制NF-κB通路，調節IL-6和TNF-α等促炎細胞因子的釋放；另一方面促進AKT-mTOR通路的激活，從而減輕CC誘導的肌肉萎suo，表明NF可能是治療CC的潛在先導化合物。
研究的創新性：
發現NF可通過直接結合HSP90AA1，調節AKT-mTOR和NF-κB信號通路，延緩CC誘導的肌肉萎suo。運用網絡藥理學、分子對接、分子動力學模擬等多技術手段，全面深入探究NF治療CC的靶點和機制，為CC治療藥物研發提供新思路。
研究的不足之處：
研究僅使用雄性小鼠進行實驗，未探究NF對雌性小鼠CC的作用，可能存在性別差異導致的結果偏差。此外，不清楚NF是調節細胞外還是細胞內的HSP90AA1來減輕CC肌肉萎suo，需要進一步研究。
研究展望：
后續可開展NF對雌性小鼠CC作用的研究，以明確性別差異對治療效果的影響。利用抑制劑或基因敲除技術，深入研究NF調節HSP90AA1的具體方式，是細胞外還是細胞內調節。還可進行臨床試驗，驗證NF在人體中治療CC的有效性和安全性，推動其向臨床應用轉化。
研究意義：
本研究為CC治療提供了新的潛在藥物NF，揭示了其作用靶點和機制，有助于深入理解CC的發病機制。為開發治療CC的新藥提供理論依據，有望改善CC患者的肌肉萎suo癥狀，提高患者生活質量，具有重要的臨床應用前景。
