癌症相关性疲乏(CRF)为肿瘤治疗过程中的常见并发症,探究其有效临床干预方法及发生机制已成为现代医学研究的重要课题
[1]。该病症以持续性体力不佳和主观疲劳感为特征,表现为与活动强度不匹配且无法通过休息改善的病理状态,典型症状包括持续超过2周的倦怠感,常合并认知功能损害及情感障碍,严重影响患者生活质量
[2]。临床数据显示,65%~100%接受化疗的患者群体可发生CRF
[3]。一项大型队列研究证实CRF程度与乳腺癌患者无复发生存期及总体生存期呈负相关
[4],由于CRF的病理生理机制尚未完全阐明,西药尚存一定副作用,通常不被推荐
[5]。因此,寻找有效的替代治疗方法具有重要的临床意义。
中医药治疗CRF具有一定疗效且无明显不良反应
[6-8],是CRF的潜在替代疗法
[9]。化疗期乳腺癌CRF以正气亏虚为本,药毒瘀血为标,应攻补兼施,扶正祛邪。有学者应用此法治疗乳腺癌CRF取得了良好的临床效果
[10]。扶正消岩颗粒是黑龙江省名中医王宽宇教授科研及经验方,具有扶正祛邪的功效,前期研究证实该方可明显改善乳腺癌术后生存质量,具有调节肿瘤微环境、抑制乳腺癌细胞增殖、迁移等作用
[11-13]。但针对其治疗化疗期乳腺癌CRF尚缺乏相关临床数据及机制研究。基于此,本研究通过临床对照探究扶正消岩颗粒治疗化疗期乳腺癌 CRF 的临床疗效,运用网络药理学生信技术分析其潜在机制,并以动物实验进行验证,现报道如下。
1 资料和方法
1.1 扶正消岩颗粒临床研究
1.1.1 一般资料
选取2023年4月~2025年6月于本院就诊的化疗期正虚毒瘀型乳腺癌CRF的患者共90例,采用随机数字表法将患者分为对照组、研究组,45例/组,本研究已通过医院伦理委员会审批(伦理批号:HZYLLKT202319201)。
1.1.2 诊断标准
乳腺癌诊断标准参照《中国临床肿瘤学会(CSCO)乳腺癌诊疗指南(2020版)》
[14];CRF诊断标准参照国际疾病分类标准第10版(ICD-10)
[15]。
1.1.3 辨证标准
参照《中华人民共和国国家标准中医临床诊疗术语》
[16]及《癌症相关性疲乏诊断与治疗中国专家共识(2020版)》
[17]辨证为正虚毒瘀型。主症:神疲乏力、气短懒言、食少纳呆、恶心呕吐、头晕眼花、面色淡白或萎黄;次症:心悸失眠、手足麻木、月经延期、月经量少色淡或闭经,焦虑、潮热、少气懒言、声音低微、心烦、口燥、咽干。舌脉:舌淡黯或有瘀点、脉细涩或沉细无力。符合舌脉表现且主症2项或主症1项伴次症2项及以上即符合正虚毒瘀型。
1.1.4 纳入标准
符合乳腺癌诊断标准;癌因性疲乏筛查量表符合中重度;预估生存期6个月以上;患者年龄18~75岁,女性;已接受化疗至少1个疗程;患者及家属对该研究均知情,签署书面知情同意书。
1.1.5 排除标准
合并其他器官恶性肿瘤;合并严重心、肺、肝、肾功能异常;服用其他中药或者保健品;有精神疾病史或智能障碍者;存在药物、酒精、毒品依赖者;与疲劳症状产生相关疾病(如甲状腺功能减退、自身免疫性疾病、炎症、血液系统疾病等)。
1.1.6 治疗方法
对照组予以化疗及相应对症治疗,研究组于对照组基础上加服扶正消岩颗粒治疗。配方组成:党参20 g、白术15 g、茯苓10 g、当归15 g、白芍10 g、枸杞子15 g、山萸肉15 g、女贞子15 g、半枝莲10 g、莪术5 g、陈皮15 g、半夏10 g,由本院配方颗粒药房提供,1剂/d,2次/d开水冲服,从化疗第1天开始服用,连服2周。
1.1.7 观察指标
利用Piper疲乏量表评价疲乏状况,每个条目采取0~10视觉模拟评分,量表各条目得分相加除以条目个数即为量表得分;采用卡氏评分评价生活质量
[18];中医证候评分:神疲乏力、恶心呕吐、头晕眼花、心悸失眠等症状按照无、轻、中、重分计0、1、2、3分,记录各项症状评分。
1.1.8 观察节点
分别于治疗前、治疗2周后进行。
1.2 网络药理学、分子对接及分子动力学模拟研究方法
1.2.1 扶正消岩汤活性成分 - 疾病交集靶点的获取
在TCMSP数据库以 OB≥30%,DL≥0.18筛选12味中药活性成分及靶点,Uniport 数据库规范靶点为gene name;GeneCards、OMIM数据库收集“breast cancer”和 “cancer-related fatigue”疾病靶点;Venny 2.1在线网站取药物与疾病靶点交集并绘制韦恩图。
1.2.2 成分-靶点-疾病网络图的绘制
Cytoscape3.9.1 软件导入药物活性成分、靶点和交集基因构建网络图,Centi ScaPe 2.2 插件计算degree 筛选核心活性成分。
1.2.3 蛋白互作网络(PPI)的构建
STRING在线网站输入交集基因,设人源物种、0.7高置信度评分并隐藏脱离靶点,下载PPI数据导入Cytoscape 3.9.1可视化;Centi ScaPe 2.2插件筛选核心靶点,设置节点与边缘可视化参数,构建PPI网络图。
1.2.4 GO和KEGG 通路富集分析
DAVID 数据库对交集靶点进行 GO 注释和 KEGG 富集分析,以P<0.05 为显著条件;微生信在线平台绘制GO注释前10条目和 KEGG 前 20 通路气泡图与柱状图。
1.2.5 分子对接
应用PDB 数据库下载蛋白 3D 结构,PyMOL 2.3.0 检查;PubChem 下载 Quercetin 3D 结构,OpenBabel3.1.1 优化;AutoDock Tools1.5.6 处理蛋白和小分子为 pdbqt 文件,Grid 板块设对接参数,半柔性对接,exhaustiveness为25,拉马克遗传算法,Auto Dock Vina 1.2.0 运行对接。
1.2.6 分子动力学模拟
利用Gromacs2024.4 软件对AKT1蛋白与Quercetin 复合物模拟,选 Amber14sb 蛋白力场、Gaff2 配体力场,TIP4P 水模型添加溶剂建水盒子,PME 计算静电,蒙特卡罗法中和电荷;经能量最小化、两步预平衡后,2 fs步长100 ns模拟,10 ps保存坐标;分子动力学模拟分析 RMSD、RMSF等多项指标及 MM/GBSA计算平均结合自由能。
1.3 动物实验
1.3.1 动物
雌性SPF级BALB/c小鼠40只,7~8周龄,体质量15~25 g,由本校实验动物中心提供,饲养于SPF级动物实验室。小鼠在室温20~25 ℃,相对湿度50%~60%,12 h 光照/黑夜循环,自由进食、饮水,适应性喂养1周。本研究实验动物管理及福利伦理已审批通过[实验动物使用许可证号:SYXK(黑)2021-010;实验动物生产许可证号:SCXK(黑)2023-001]。
1.3.2 实验细胞
4T1-Luciferase 小鼠乳腺癌细胞购自广州德为生物科技有限公司。细胞常规培养于RPMI 1640 培养液中,在37 ℃、5%二氧化碳条件下常规培养,2~3 d传代 1 次,实验取对数生长期细胞。
1.3.3 药物、试剂与仪器
注射用阿霉素(ASTA Medica AG),RPMI 1640培养基(Solarbio),特级胎牛血清(Procell system),辣根过氧化物酶标记山羊抗兔IgG(H+L) A0208、辣根过氧化物酶标记山羊抗小鼠IgG(H+L) A0216(Beyotime) ,p-AKT1 WL02908、AKT1 WL0003b、BAD WL02140、Bcl-2 WL01556(Wan lei bio),GAPDH 60004-1-lg(Proteintech),Western blotting 显影仪、蛋白垂直电泳槽(BioRad)。
1.3.4 分组、造模和给药
选取40只小鼠,将小鼠置于高30 cm、直径 30 cm游泳桶,在25±1 ℃水温下适应性游泳训练2 d,5 min/d。剔除游泳时间过长或者过短及行为状态过兴奋或过安静的小鼠(剔除4只)。最终将36只小鼠分为正常对照组(
n=9)、乳腺癌CRF模型组(荷瘤加化疗模型制备,
n=27)。对于乳腺癌CRF模型组给予各小鼠第4乳垫区皮下接种 0.1 mL4T1乳腺癌细胞(浓度为2×10
6/mL),7~10 d后,当肿瘤体积约 0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm 时,将阿霉素(Henry Schein,Melville,NY)用无菌盐水(0.9%)稀释至 浓度1 mg/4 mL。在第 1~3天和第10~12天腹腔注射阿霉素(2.5 mg/kg),致阿霉素组的累积剂量为 15 mg/kg
[19, 20],对照组同时给予等量生理盐水,以次日观察乳腺癌CRF模型组小鼠一般状态欠佳,力竭游泳实验中游泳时间缩短为模型成功标准。将造模成功的18只小鼠(死亡9只)随机分为模型组(CRF组)和扶正消岩颗粒灌胃治疗组(FZXY治疗组),9只/组。根据 《药理实验方法学》
[21]人与动物体表面积比值剂量表换算每只小鼠扶正消岩颗粒剂给药剂量。造模成功后于次日开始给药,共2周,每次给予扶正消岩颗粒剂(溶于水)等效剂量灌胃,2次/d,CRF组与对照组小鼠给予相同体积的生理盐水灌胃。
1.3.5 实验方法及观察指标
1.3.5.1 取材
最后1次给药后1 h,随机抽取3只/组小鼠,ELISA法检测小鼠血清中IL-1β、IL-6水平,取腓肠肌称质量并进行Western blotting检测。
1.3.5.2 ELISA
麻醉后采用眼球摘除法采集血液,室温静置后于3000 r/min离心10 min,使用酶标仪读取吸光度值A450 nm,根据试剂盒提供的标准品测定值绘制标准曲线,据此计算样品中目标细胞因子的含量。
1.3.5.3 Western blotting
取腓肠肌组织称质量,按比例加入RIPA裂解液提取总蛋白并调平蛋白样品浓度,Western blotting法检测凋亡相关蛋白(AKT1、p-AKT1、BAD、BCL-2)表达,GAPDH条带作为内参。
1.3.5.4 小鼠行为学
力竭游泳实验(EST):于最后1次给阿霉素后次日进行,每组剩余6只小鼠在之前相同条件游泳环境进行游泳实验,小鼠尾中部固定一小鼠体质量7%的铅块并记录小鼠鼻尖没入水中10 s的时间,实验后立即将小鼠擦干。旷场实验(OFT):于力竭游泳实验后次日进行,在光线较暗的环境中安置摄像系统,为避免前测动物残留气味的影响,每次均清洁箱体
[22],将小鼠置于方形箱体中央,记录其后5 min内的运动轨迹,包括总移动距离和步行时间。悬尾实验(TST):完成旷场实验后进行,将小鼠尾部(距尾尖2 cm处)固定于TS-200 悬尾测试仪上,使小鼠头部距测试仪底部 5 cm,监测其 5 min内的绝对静止时间。
1.4 统计学分析
运用 SPSS27.0 软件进行数据统计分析。计量资料以均数±标准差表示,正态分布时,两组比较采用独立样本 t 检验、多组比较采用单因素方差分析;非正态分布时,两组比较采用 Mann-Whitney U 检验、多组比较采用 Kruskal-Wallis H检验。组内比较,正态分布用配对t检验和重复测量方差分析,非正态分布用 Wilcoxon 和 Friedman 检验,P<0.05为差异有统计学意义。所有实验均独立重复3次。
2 结果
2.1 临床研究结果
2.1.1 患者年龄、病程、病理分型比较
研究组年龄50.55±10.37岁;浸润性癌43例,非浸润性癌2例。对照组年龄50.64±9.87岁;浸润性癌42例,非浸润性癌3例。两组一般资料均衡(P>0.05)。
2.1.2 两组临床患者治疗前后的CRF 、Karnofsky 功能状态(KPS)、中医证候评分
治疗前,两组患者疲乏程度差异无统计学意义(
P>0.05);治疗后,研究组与对照组疲乏程度均较治疗前改善(
P<0.05),且研究组改善程度优于对照组(
P<0.05,表
1~
3)。治疗前后两组患者KPS及中医证候评分比较(表
2、
3)。
2.2 网络药理学、分子对接及分子动力学模拟结果
2.2.1 扶正消岩颗粒活性成分筛选及靶点预测
扶正消岩颗粒获得110个活性成分和291个靶点数据,4189个乳腺癌相关靶点,342个CRF相关靶点,药物与疾病交集靶点57个(
图1)。
2.2.2 “扶正消岩颗粒-靶点-乳腺癌CRF”网络的构建及可视化
将12味中药、110个活性成分及57个交集基因导入Cytoscape3.9.1构建网络图,去除无关活性成分后,获得含130个节点、485条边的网络。利用CentiScaPe 2.2 插件计算活性成分 degree 值,筛选核心成分。结果显示,degree 值前5的成分为:MOL000098 槲皮素、MOL0000672 木犀草素、MOL000173 汉黄芩素、MOL000422 山柰酚、MOL002714 黄芩素(
图2)。
2.2.3 PPI网络构建
将57个交集靶点导入STRING数据库获取PPI网络,经Cytoscape 3.9.1可视化后,网络含57个节点、483条边。计算得Closeness中心值0.00989、Betweenness中心值47.93、Degree中心值16.25,筛选三参数均高于均值的15个核心靶点,对应网络含15个节点、86条边。其中Degree值前5的核心靶点为:IL6、TP53、EGFR、AKT1、IL1β(图
3~
5)。
2.2.4 GO和KEGG通路富集分析
将57个交集靶点导入DAVID数据库进行GO和KEGG富集分析,获得123个生物过程(BP)、16个细胞组分(CC)、64个分子功能(MF)结果及113条KEGG通路。GO注释中,BP前10条目涉及DNA损伤修复、细胞周期调控等;CC富集于受体复合物、核膜等;MF涵盖RNA聚合酶II特异性、DNA结合转录因子结合等功能。KEGG通路分析显示,主要涉及细胞凋亡、鞘脂信号、神经营养因子等通路,前20条通路(
图6)。
2.2.5 扶正消岩颗粒主要成分与核心靶点分子对接
根据扶正消岩颗粒“成分-靶点-疾病网络图”分析结果,选取度值最高的槲皮素作为配体,与核心靶点(AKT1、EGFR、IL1β、IL6、TP53)进行对接。分子间结合能越低,对接活性越大。AutoDock Vina结果显示槲皮素与核心靶点的结合能分别为-9.4、-8.7、-7.0、-7.1、-7.7 kcal/mol,均呈现较强结合力。其中,槲皮素与 AKT1 的结合自由能低于-9 kcal/mol,该值低于蛋白 - 配体有效结合阈值(-5 kcal/mol),提示槲皮素或为 AKT1 的高效配体分子(
图 7)。
2.2.6 分子动力学模拟结果
通过多项指标评估AKT1蛋白与槲皮素复合物的稳定性及相互作用发现AKT1蛋白与槲皮素形成的复合物在结构稳定性、能量分布及结合相互作用方面表现优异,具有较强的结合稳定性,其中TRP-80(-3.49 kcal/mol)、TYR-272(-3.45 kcal/mol)为主要结合位点(
图8)。
2.3 动物实验结果
2.3.1 一般情况观察及力竭游泳
相较于对照组,CRF 组小鼠出现毛发稀疏、精神萎靡、摄食饮水减少、行动迟缓及体质量下降等异常表现;力竭游泳实验显示,CRF组、FZXY治疗组游泳时间缩短(
P<0.01),乳腺癌 CRF小鼠模型构建成功(
图9A)。中药治疗2周后,与CRF组比较,FZXY组小鼠力竭游泳时间延长(
P<0.05,
图9B)。
2.3.2 旷场实验、悬尾实验
旷场实验显示,与正常对照组相比,CRF组小鼠的移动距离和步行时间均下降(
P<0.001),与CRF组相比,FZXY治疗组小鼠的移动距离和步行时间均增加(
P<0.05,
图10)。悬尾实验结果显示,与正常对照组比较,CRF组小鼠悬尾不动时间增加(
P<0.05);与CRF组比较,FZXY治疗组缩短了小鼠悬尾不动时间(
P<0.05,
图10)。
2.3.3 小鼠体质量、腓肠肌重量比较
造模成功后至中药治疗2周结束,与正常对照组相比,CRF小鼠体质量有下降趋势,第26天时(注射阿霉素起为第1天),CRF组体质量低于对照组(
P<0.01),而FZXY组可以改善体质量下降趋势,第26天时体质量较CRF组增加(
P<0.01,
图11)。相较于对照组,CRF组的腓肠肌重量减少(
P<0.01),与CRF组相比,FZXY组增加(
P<0.05,
图11)。
2.3.4 各组小鼠血清IL-6、IL-1β水平比较
ELISA检测结果显示,与对照组相比,CRF组小鼠血清促炎细胞因子IL-6、IL-1β升高(
P<0.05),而FZXY组较CRF组降低(
P<0.05,
图12)。
2.3.5 扶正消岩颗粒对CRF相关蛋白表达的影响
Western blotting结果显示,与对照组相比,CRF模型组中小鼠腓肠肌中凋亡相关蛋白BCL-2和p-AKT1/AKT1比值下降,而促凋亡蛋白BAD表达升高,经扶正消岩颗粒治疗后,这些异常表达的蛋白水平均得到明显改善,差异有统计学意义(
P<0.05,
图13)。
3 讨论
化疗期乳腺癌CRF的中医核心病机在于脾胃亏虚、肝肾不足、癌毒与药毒搏结,导致气血生化乏源,筋脉失养,治宜扶正补虚、祛瘀解毒
[23]。扶正消岩颗粒正是基于此理论组方,方中扶正类药党参、白术、茯苓、当归、白芍补后天之本以健肺脾;枸杞子、山茱萸、女贞子滋先天之精以益心肾,气血生则神疲乏力减,水火济则心悸失眠消;祛邪类药半夏、陈皮辛开苦降,莪术、半枝莲逐瘀解毒,降逆以止呕,通络解晕眩,全方亦补亦攻,契合正虚毒瘀之病机。研究发现扶正祛邪理论指导下联合化疗治疗脾虚瘀毒型胃癌术后癌因性疲乏疗效肯定
[24]。本研究发现,扶正消岩颗粒在改善患者中医症侯的同时,能显著降低疲乏评分,临床疗效明显。随着临床样本量采集的不断充实,在后续的研究中,拟将同一化疗方案的病例进行研究,深入探索扶正消岩颗粒对不同疾病分型或不同治疗方案影响下的CRF的治疗效果。
CRF 的发病机制较为复杂,目前尚未完全明确,可能涉及中枢性和外周性两种机制:中枢性机制包括细胞因子紊乱、下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴功能异常等;外周性机制则与肌肉正常生理功能受损相关
[25]。为进一步探讨扶正消岩颗粒的潜在治疗机制,本研究通过网络药理学获得其对乳腺癌CRF的可能核心靶点:AKT1、EGFR、IL1β、IL6、TP53,通过构建“成分-靶点-疾病网络图”发现发挥作用的主要单体为槲皮素,进一步使用分子对接和动力学模拟方法证实了槲皮素与AKT1存在较高的结合力。研究表明,槲皮素可以通过小鼠 HPA 轴和MCP-1信号传导下调相关的机制来减弱顺铂诱导的CRF
[26]。有研究发现,槲皮素可能通过AKT1调节肾细胞炎症因子和RAF/MEK/ERK信号通路,促进肾功能恢复,从而减轻阿霉素诱导的小鼠肾损伤
[27]。由此可见,槲皮素具有修复化疗后引起的组织损伤的潜力,在后续的研究中,将基于二者间的结合位点对槲皮素干预AKT1改善CRF的机制进行更加深入的研究。
结合上述靶点及GO和 KEGG富集分析结果,本文将研究目标进一步聚焦于凋亡通路及细胞因子,故检测小鼠腓肠肌中凋亡相关蛋白p-AKT1、AKT1、BCL-2、BAD表达及血清IL-6、IL-1β的水平。研究表明,细胞凋亡是骨骼肌损伤的关键机制,中医药可以通过调节PI3K/AKT信号通路抑制骨骼肌细胞凋亡
[28]。AKT1(蛋白激酶B1)是PI3K-AKT信号通路的核心分子,作为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其主要生物学功能为调控细胞存活与凋亡,p-AKT1在肌肉生长受阻的小鼠模型中的表达水平呈现明显下调
[29]。中药单体姜黄素可以通过调节小鼠PI3K/AKT/AMPK/mTOR通路减轻运动疲劳,其中姜黄素可以增加疲劳小鼠模型股四头肌中AKT蛋白的表达
[30]。这与本研究结果相似,模型小鼠相较于健康小鼠中腓肠肌p-AKT1蛋白表达水平降低,而扶正消岩颗粒可以改善其低表达情况。BCL-2 家族作为调控细胞凋亡的关键蛋白家族,包含抗凋亡和促凋亡两类成员,共同维持细胞生死平衡。其中,BCL-2 属于抗凋亡蛋白,而 BAD 则是促凋亡蛋白
[31]。 PI3K/AKT 信号通路的激活可抑制BAD的释放,促进BCL-2的表达。金银花浆果多酚提取物通过抑制BAX、促进BCL-2蛋白表达,提高BCL-2/BAX比值,减少骨骼肌细胞凋亡和增加细胞增殖来缓解小鼠的运动疲劳
[32]。BAD和 BAX 均是BCL-2 家族中的促凋亡蛋白,在细胞凋亡中发挥协同作用。与本研究相似,相较于对照组,模型组小鼠骨骼肌BCL-2 表达下降,而经扶正消岩颗粒治疗可以改善BCL-2的表达下降,BAD相较于健康对照组在模型组的表达升高,在扶正消岩治疗组表达降低。另有研究显示阿霉素可通过干扰胰岛素信号通路,抑制 AKT(蛋白激酶 B)的激活,进而减少骨骼肌蛋白质合成,最终导致骨骼肌萎缩
[33]。本研究采用荷瘤加阿霉素诱发的乳腺癌CRF小鼠模型,结合力竭游泳、旷场、悬尾实验等行为学研究及比较各组小鼠体质量及腓肠肌重量变化,发现扶正消岩治疗组可以逆转模型组的疲乏状态,增加小鼠体质量及腓肠肌重量,说明扶正消岩颗粒可改善因阿霉素诱导的骨骼肌萎缩,其作用机制可能是通过改善骨骼肌凋亡通路实现的。研究证实,肿瘤病变及化疗所致的组织损伤均可能激活促炎细胞因子网络,促使炎症介质释放,进而诱发或加剧中枢性疲乏症状
[34-36]。本研究血清检测发现相较模型组,扶正消岩治疗组可显著降低细胞因子 IL-6、IL-1β水平,提示扶正消岩颗粒既可以降低细胞因子改善CRF小鼠中枢性疲乏,又可以扭转CRF小鼠骨骼肌细胞凋亡状态改善外周性疲乏。相较于既往CRF研究细胞因子调控、骨骼肌线粒体功能改善及免疫调节
[37-39],本研究首次提出扶正消岩颗粒通过靶向骨骼肌凋亡通路AKT1/BAD/BCL-2轴改善外周性疲乏。
综上所述,本研究采用临床样本分析、网络药理学、分子对接、分子动力学模拟及动物实验初步证明扶正消岩颗粒可显著改善乳腺癌患者的CRF症状,优化中医证候表现并提高生活质量水平,并深入挖掘了扶正消岩颗粒治疗乳腺癌CRF的复杂网络关系,探索了主要成分槲皮素与核心靶点AKT1的分子动力学结合情况;在乳腺癌CRF小鼠模型中,该药物能明显改善行为学指标,其作用机制可能通过介导AKT1/BAD/BCL-2 信号通路进而抑制外周性疲乏相关的骨骼肌细胞凋亡,同时降低中枢性疲乏相关细胞因子 IL-6、IL-1β 的水平而发挥综合疗效。