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本研究通过整合网络药理学、RNA测序及实验验证，系统阐明了天然化合物姜黄素（Curcumin）治疗结直肠癌（CRC）的多靶点作用机制。研究发现姜黄素可调控11个核心靶点，并显著富集于铁死亡（Ferroptosis）和Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-catenin）信号通路。实验证实姜黄素通过促进糖原合成酶激酶3β（GSK3β）Ser9位点磷酸化、下调溶质载体家族7成员11（SLC7A11）和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX5）表达，诱导脂质活性氧（ROS）积累和线粒体形态改变，进而激活铁死亡并抑制Wnt通路。体内实验表明姜黄素单用或与奥沙利铂（Oxaliplatin）联用均能显著抑制肿瘤生长（p<0.05），为姜黄素的临床转化提供新见解。
背景
姜黄素是一种从姜黄根茎中提取的天然多酚化合物（化学式C21H20O6），具有显著的抗肿瘤活性，尤其对结直肠癌（CRC）展现出治疗潜力。然而，其多靶点作用机制尚未完全阐明。本研究旨在通过整合网络药理学、生物信息学分析及实验验证，系统揭示姜黄素抗CRC的分子机制。
方法
研究首先通过公共数据库获取姜黄素和CRC相关靶点，并结合姜黄素处理的DLD1细胞RNA测序（RNA-seq）数据筛选差异表达基因（DEGs）。利用蛋白互作（PPI）网络和拓扑分析鉴定核心靶点，并通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析核心基因在CRC肿瘤微环境（TME）中的表达特征。采用最小绝对收缩和选择算子（LASSO）Cox回归构建预后模型，并通过分子对接和分子动力学（MD）模拟验证姜黄素与核心靶点的相互作用。体外实验通过透射电镜（TEM）、脂质ROS检测和蛋白质印迹（Western blot）分析姜黄素对铁死亡和Wnt/β-连环蛋白通路的影响；体内实验通过裸鼠异种移植模型评估姜黄素单用及与奥沙利铂联用的抗肿瘤效果。
结果
靶点筛选与通路富集
共获得46个潜在作用靶点。基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析显示，这些靶点显著富集于铁死亡和Wnt/β-连环蛋白信号通路。PPI网络分析鉴定出11个核心靶点：ESR1、JUN、SIRT1、SERPINE1、ICAM1、HMOX1、CHUK、EP300、MMP3、PTGS1和WNT5A。
免疫微环境与预后模型
单细胞分析揭示核心靶点在CRC免疫细胞亚群中呈现特异性表达模式，例如PTGS1与肥大细胞浸润呈正相关（r=0.495）。基于LASSO回归构建的四基因（SIRT1、SERPINE1、MMP3、WNT5A）预后模型能有效区分患者生存风险（p<0.05）。
分子相互作用验证
分子对接表明姜黄素与所有11个核心靶点均具有强结合力（结合能≤-6 kcal/mol），其中与WNT5A和SIRT1的复合物在100 ns分子动力学模拟中保持稳定（RMSD<0.4 nm）。
实验验证机制
体外实验表明，姜黄素处理诱导CRC细胞线粒体皱缩和膜密度增加（p<0.05），并呈剂量依赖性促进脂质ROS积累（最高3.1倍）。机制上，姜黄素下调SLC7A11和GPX4蛋白表达，同时促进GSK3β Ser9位点磷酸化并降低β-连环蛋白水平。体内实验显示，姜黄素单用（p=0.039）或与奥沙利铂联用（p=0.034）均显著抑制肿瘤生长，且联合疗法效果更优。
结论
本研究首次通过整合多组学数据与实验验证，阐明姜黄素通过协同调控铁死亡和Wnt/β-连环蛋白信号通路抑制CRC进展，为其临床应用提供了理论依据和转化潜力。
