稀莶草中黄酮类化合物通过多靶点调控PI3K-Akt信号通路抑制胰腺癌的机制研究

　　本研究针对胰腺癌治疗药物匮乏的难题，从传统中药稀莶草中分离鉴定20种化合物（含1个新化合物），发现黄酮类成分16（8,3'-二羟基-3,7,4'-三甲氧基-6-O-β-D-吡喃葡萄糖苷）和17（槲皮素-3-甲基醚）对PANC-1细胞具显著细胞毒性（IC50分别为4.48±0.74μg/mL和52.04±5.24μg/mL）。通过网络药理学筛选出182个关键靶点（如AKT1、PIK3CA、SRC、HRAS），富集分析揭示其通过PI3K-Akt、Ras、HIF-1等信号通路调控肿瘤增殖、迁移与凋亡。分子对接证实化合物16与HRAS、PIK3CB等靶点具有强结合亲和力（<-7.8 kcal/mol），为胰腺癌治疗提供了新型候选药物及机制框架。

　　

胰腺癌被称为"癌中之王"，其5年生存率在美国仅为13%，在中国东南部低至6.5%。这种严峻预后主要源于癌细胞对化疗药物的耐药性和高转移率。面对这一临床困境，传统中药成为发现新型抗癌先导化合物的重要源泉。稀莶草（Siegesbeckiae Herba）作为唐代以来公认的重要中药材，在风湿治疗、关节功能改善和解毒方面具有显著疗效，但其抗胰腺癌活性成分及作用机制尚未明确。

为解决这一科学问题，研究团队从稀莶草中系统分离鉴定化学成分，并评估其抗胰腺癌活性。研究人员采用色谱分离技术结合核磁共振（NMR）和质谱分析，从稀莶草中成功分离得到20个化合物，包括1个全新化合物——3-羟基-1,3-双(4-羟基-3,5-二甲氧基苯基)-丙烷-1-酮（化合物7）。通过CCK-8法检测这些化合物对人胰腺癌PANC-1细胞的细胞毒性，发现两个黄酮类成分表现出显著活性：化合物16（8,3'-二羟基-3,7,4'-三甲氧基-6-O-β-D-吡喃葡萄糖苷）的IC₅₀达到4.48±0.74μg/mL，与一线化疗药物吉西他滨（2.15±0.17μg/mL）相当；化合物17（槲皮素-3-甲基醚）显示中等活性（IC₅₀=52.04±5.24μg/mL）。

鉴于化合物分离得率较低，研究采用网络药理学方法预测其作用机制。通过Swiss Target Prediction和Similarity Ensemble Approach数据库预测获得515个潜在靶点，与GeneCards、OMIM和TTD数据库中的1650个胰腺癌相关靶点取交集，得到182个共同靶点。蛋白互作网络分析识别出SRC、PIK3R1、PIK3CA、AKT1、STAT3等10个核心靶点。基因本体（GO）富集分析显示这些靶点显著富集于氮化合物细胞响应、磷酸化、细胞迁移正调控等生物学过程；京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析表明PI3K-Akt信号通路、Ras信号通路、HIF-1信号通路等癌症相关通路被显著激活。

分子对接结果显示，化合物16和17与关键靶点均具有较强的结合亲和力（<-6.6 kcal/mol），其中化合物16对HRAS（-8.76 kcal/mol）、PIK3CB（-8.46 kcal/mol）、PIK3CA（-7.96 kcal/mol）和HSP90AA1（-7.83 kcal/mol）的结合能力尤为突出。值得注意的是，虽然两个化合物都与HRAS结合在同一活性口袋，但对其他三个靶蛋白（PIK3CB、PIK3CA和HSP90AA1）则结合于不同位点，提示它们可能通过不同机制发挥作用。

主要技术方法

研究采用75%乙醇浸提稀莶草，经石油醚和乙酸乙酯分段萃取，通过硅胶柱色谱、MCI凝胶、Sephadex LH-20和半制备型HPLC进行化合物分离。结构鉴定使用600 MHz NMR和高分辨质谱（HR-ESI-MS）。细胞毒性采用CCK-8法检测。网络药理学分析使用STP、SEA、STRING、Metascape等平台，分子 docking通过DockThor平台完成。

化合物分离与结构鉴定

从稀莶草中分离得到20个化合物，包括1个新化合物（化合物7）和19个已知化合物。新化合物7通过HR-ESI-MS、¹H-NMR和¹³C-NMR鉴定为3-羟基-1,3-双(4-羟基-3,5-二甲氧基苯基)-丙烷-1-酮。所有化合物结构均通过光谱数据解析确认，涵盖木脂素、苯丙素、萜类和黄酮类等多种结构类型。

细胞毒性评价

CCK-8实验显示，化合物1-15和18-20对PANC-1细胞无明显毒性（IC₅₀>100μg/mL），而黄酮类化合物16和17表现出显著细胞毒性。化合物16活性最强，IC₅₀值为4.48±0.74μg/mL，与阳性对照药吉西他滨相当；化合物17活性中等，IC₅₀为52.04±5.24μg/mL。

网络药理学分析

构建"成分-靶点-疾病"网络包含200个节点和390条边，平均节点度为3.90。化合物17与55个靶点相互作用，包括EGFR、AKT1、CDK1等关键肿瘤相关靶点；化合物16虽只与12个靶点相互作用，但包括TNF、PTGS2、ALOX5等与炎症和耐药性相关的靶点。PPI网络分析识别出SRC、PIK3R1、PIK3CA、AKT1、STAT3等10个核心靶点，这些基因在胰腺癌增殖、迁移、炎症信号转导和肿瘤免疫应答中起关键调控作用。

GO与KEGG富集分析

GO分析在生物过程类别中鉴定2003个条目，主要富集于氮化合物细胞响应、磷酸化、细胞迁移正调控等过程；细胞组分类别中103个条目显著富集于膜筏、蛋白激酶复合物等区域；分子功能类别中256个条目主要涉及蛋白激酶活性、酪氨酸激酶活性等。KEGG分析发现84条显著富集通路，其中"癌症通路"（p=6.98×10^-61）最为显著，涉及61个基因，包含PI3K-Akt、Ras、HIF-1等经典肿瘤信号通路。

分子对接验证

分子对接表明化合物16和17与10个核心靶点均能稳定结合，结合能均<-6.6 kcal/mol。化合物16对HRAS、PIK3CB、PIK3CA和HSP90AA1表现出特别强的结合亲和力（<-7.8 kcal/mol）。两个化合物与HRAS结合于相同活性口袋，但与其他靶蛋白结合位点不同，提示机制差异。

研究结论与意义

本研究首次从稀莶草中分离得到具有显著抗胰腺癌活性的黄酮类化合物，其中化合物16表现出与一线化疗药物吉西他滨相当的细胞毒性。通过网络药理学和分子对接，揭示了这些化合物可能通过多靶点调控PI3K-Akt、Ras和HIF-1等信号通路发挥抗胰腺癌作用。特别值得注意的是，化合物16与HRAS、PIK3CB等关键靶点具有极强的结合亲和力，为开发新型胰腺癌治疗药物提供了重要先导化合物。

该研究不仅发现了一个新天然产物和两个具有抗胰腺癌活性的黄酮类化合物，还展示了网络药理学在天然产物机制研究中的实用价值。研究成果发表于《Scientific Reports》，为后续药理验证提供了理论指导，也为从传统中药中发现抗胰腺癌药物开辟了新途径。未来研究应重点关注化合物16的化学合成与结构优化，并通过体内外模型进行全面机制验证和安全性评价，推动其向临床转化。