整合实验与网络药理学分析揭示Madhunashini作为靶向PAI-1治疗糖尿病相关三阴性乳腺癌候选药物

研究人员通过整合体外实验与网络药理学方法，探讨了传统抗糖尿病草药Madhunashini（Gymnema sylvestre）在三阴性乳腺癌（TNBC）中的抗癌潜力及其对癌症与糖尿病共同调控通路的影响。体外实验中，Madhunashini在人TNBC细胞系MDA-MB-231中呈剂量依赖性降低细胞活力，显著抑制细胞迁移和增殖，其抗迁移效果优于顺铂。非靶向液相色谱-串联质谱（LC–MS/MS）代谢组学分析鉴定出包括甘油磷脂、鞘脂、脂肪酸酰基、氨基酸衍生物及酚类化合物在内的多种成分，经类药性（drug-likeness）与药代动力学性质（ADMET）筛选后获得242种具有良好成药潜力的代谢产物。网络药理学分析揭示了TNBC与糖尿病之间的分子重叠，涉及血管生成、炎症、氧化应激及细胞迁移等关键信号通路。其中，纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1/SERPINE1）被确定为肿瘤侵袭性的重要调控因子。分子对接结果显示，Madhunashini的多种代谢产物与PAI-1具有强结合作用，提示其可能通过干扰尿激酶型纤溶酶原激活物-受体（uPA–uPAR）信号通路及细胞外基质重塑发挥抑制作用。研究表明，Madhunashini可通过多靶点调控癌症与代谢相关通路抑制TNBC的恶性表型，具有在糖尿病相关癌症进展中的治疗潜力。

研究背景与意义

三阴性乳腺癌（TNBC）是一种缺乏雌激素受体、孕激素受体及人表皮生长因子受体2（HER2）表达的乳腺癌亚型，侵袭性强、预后差，治疗选择有限。流行病学数据显示，糖尿病患者尤其是女性，发生TNBC的风险显著增加，且糖尿病与癌症死亡率升高密切相关。这种关联的分子基础在于胰岛素信号、AMP活化蛋白激酶（AMPK）及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）等通路在两种疾病中均存在异常调控。传统抗糖尿病草本植物Madhunashini（Gymnema sylvestre）在调节葡萄糖代谢和改善胰岛素抵抗方面已有广泛应用，但其抗癌潜力尤其是在TNBC中的作用机制尚未得到系统解析。鉴于TNBC与糖尿病共享多条信号通路，研究人员提出通过整合实验与计算药理学策略，探索Madhunashini是否可作为同时针对TNBC与糖尿病的多靶点治疗药物。该研究成果发表于《European Journal of Medicinal Chemistry Reports》。

主要技术方法概述

研究人员采用MDA-MB-231细胞系作为TNBC模型，通过MTT法评估细胞活力变化，划痕实验检测细胞迁移能力，增殖实验分析生长抑制效应。利用非靶向液相色谱-串联质谱（LC–MS/MS）进行代谢组学分析，鉴定Madhunashini的化学成分，并通过Lipinski五规则与ADMET预测筛选潜在活性化合物。结合STITCH、GeneCards及NCBI数据库获取TNBC与糖尿病相关基因，运用Venny工具进行交集分析，确定共有靶点。功能富集分析借助ShinyGO平台揭示相关通路及生物学过程。分子对接采用Discovery Studio 3.5软件，以PAI-1（PDB ID: 1LJ5）为靶点，筛选高亲和力配体并分析相互作用模式。

研究结果

3.1 细胞毒性实验显示，Madhunashini提取物在浓度≥160 μg/mL时显著降低MDA-MB-231细胞存活率，半数抑制浓度（IC₅₀）约为320 μg/mL，表明在高剂量条件下具有明显细胞毒作用。

3.2 细胞迁移实验结果表明，与对照组及顺铂组相比，Madhunashini处理组在48小时内显著抑制细胞迁移，提示其在阻断TNBC转移潜能方面的优势。

3.3 细胞增殖实验证实，Madhunashini可减少肿瘤细胞数量增长，其抑制效果与顺铂相当，说明其能有效限制肿瘤生长。

3.4 非靶向LC–MS/MS代谢组学分析共鉴定出多种化学类别，包括甘油磷脂、鞘脂、脂肪酸酰基、氨基酸衍生物及酚类化合物，这些成分已知参与炎症、氧化应激及代谢调控。

3.5 药物相似性筛选后保留242种具良好ADMET特征的代谢产物，作为后续靶点预测的候选分子。

3.6 网络药理学分析发现TNBC与糖尿病共有540个相关基因，其中15个基因为Madhunashini的潜在靶点，包括AKT1、MAPK1、MAPK3、SERPINE1（PAI-1）、MMP9等。

3.7 功能富集分析显示这些基因参与血管内皮生长因子（VEGF）信号、晚期糖基化终末产物-受体（AGE–RAGE）信号、缺氧诱导因子-1（HIF-1）信号及肿瘤坏死因子（TNF）信号通路，并在调控细胞迁移、氧化应激反应等方面发挥重要作用。

3.8 分子对接结果表明，多个Madhunashini代谢产物与PAI-1结合亲和力高于参考抑制剂tiplaxtinin，关键化合物如DTXSID101101983、1-(9Z-十四烯酰)-sn-甘油-3-磷酸胆碱等通过氢键及疏水作用稳定结合于PAI-1口袋，提示其可能通过干扰uPA–uPAR信号通路抑制肿瘤侵袭。

讨论与研究结论

讨论部分指出，糖尿病与TNBC在分子水平上存在显著交叉，Madhunashini的多靶点特性使其能同时作用于肿瘤生长、迁移及代谢异常等多个环节。PAI-1作为关键调控因子，其抑制可影响细胞外基质重塑、血管生成及生存信号，从而在糖尿病相关TNBC中发挥治疗作用。研究结论认为，Madhunashini通过减少TNBC细胞活力、迁移和增殖，调控癌症与代谢共享信号通路，并以PAI-1为核心靶点发挥抑制作用。这一整合性研究为开发兼具抗糖尿病与抗肿瘤作用的天然药物提供了实验依据，但仍需进一步的体内实验及临床验证以确认其疗效与安全性。