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基于网络药理学和实验验证探究小檗碱抗结肠癌合并抑郁的作用机制

申报人:吴美婵 申报日期:2025-03-16

基本情况

2025创新项目
基于网络药理学和实验验证探究小檗碱抗结肠癌合并抑郁的作用机制 学生申报
创新训练项目
医学
药学类
学生来源于教师科研项目选题
二年期
结肠癌是全球高发的消化系统恶性肿瘤,其患者常伴随高达30%-50%的抑郁症共病率,形成“肿瘤-抑郁”恶性循环,显著降低患者生存质量及5年生存率。传统抗抑郁药物在肿瘤群体中疗效有限,且可能存在副作用。因此开发兼具抗肿瘤与抗抑郁作用的天然药物具有重要的科学价值。小檗碱作为黄连等中药的核心活性成分,已被证实具有多靶点抗肿瘤和神经保护作用,但其对“肿瘤-抑郁”共病的干预潜力尚未被系统挖掘。本研究拟通过网络药理学联合体内体外实验验证的方式,系统分析小檗碱干预结肠癌合并抑郁的改善作用及潜在机制,旨在为临床综合治疗结肠癌合并抑郁以及小檗碱的药用开发提供参考借鉴。
指导教师在项目发展的重要节点给予团队指导与帮助,提出多条建议及整改意见;同时对项目中涉及的实验方案的制定、实验方法的操作以及申报书的撰写等给予详细指导;并指导团队成员进行成果转化。
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
吴美婵 药学院 药学(本科) 2023 设计实验流程,构建结肠癌细胞模型来进行体外实验验证
陈奕霏 药学院 药学(本科) 2024 网络药理学分析
宋宇宸 药学院 药学(本科) 2023 分子生物学实验
胡新月 药学院 药学(本科) 2023 动物模型构建等体内实验
关亚丽 公共卫生学院 预防医学(本科) 2025 网络药理学分析
高睿 药学院 药学(临床研究与应用方向) 2023 数据分析及绘图

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
李明 药学院

立项依据

结肠癌(Colorectal cancer CRC) 是全球高发的恶性肿瘤之一,其发病率与抑郁障碍存在显著共病关联。临床研究表明,约30%-40%的结肠癌患者伴随中重度抑郁症状,而抑郁状态可通过神经内分泌-免疫紊乱加剧肿瘤进展,形成“肿瘤-抑郁”恶性循环。然而,目前针对结肠癌相关抑郁的临床治疗手段有限,传统抗抑郁药物存在起效慢、耐药性及与化疗药物相互作用等问题。因此,探寻结肠癌相关抑郁的新型干预策略具有重要科学价值。
小檗碱是中药黄连、黄柏的核心活性成分,具有抗肿瘤、抗炎及神经保护等多重药理作用,但其对“肿瘤-抑郁”共病的干预潜力尚未被系统挖掘。本项目旨在通过构建慢性应激联合结肠癌动物模型,运用网络药理学结合实验验证的方式,探究小檗碱抗结肠癌合并抑郁的作用机制。研究不仅有助于揭示小檗碱抗结肠癌合并抑郁的新机制,更能够为结肠癌合并抑郁药物治疗新靶点发现提供一定的理论依据。 
1. 小檗碱抗结肠癌合并抑郁的药效评价
(1) 体外实验验证
结肠癌细胞模型:采用HCT-116/SW480细胞系检测小檗碱对增殖(CCK-8法)、凋亡(Annexin V/PI双染)、迁移(Transwell)的影响。
神经细胞模型:通过PC12细胞模拟抑郁状态(皮质酮诱导损伤),检测小檗碱对神经元存活率(LDH释放)、突触可塑性(BDNF、Synapsin-1蛋白)的调控作用。
(2)体内动物实验
建立结肠癌移植瘤合并慢性不可预见性应激(CUMS)抑郁模型小鼠,观察小檗碱对肿瘤体积(游标卡尺测量)、抑郁行为(强迫游泳、悬尾实验)及血清炎症因子(ELISA检测IL-6、TNF-α)的改善作用。
 2.小檗碱抗结肠癌相关抑郁的机制初探
(1)构建小檗碱-靶点-疾病网络:通过TCMSP、SwissTargetPrediction等数据库筛选小檗碱潜在作用靶点,与结肠癌(TCGA、GEO数据库)及抑郁症(DisGeNET、OMIM数据库)相关基因交集分析。
(2)核心通路富集:利用KEGG、GO分析揭示小檗碱调控的生物学通路(如PI3K/AKT、NF-κB、单胺类神经递质代谢通路)。
3.小檗碱抗结肠癌相关抑郁的机制验证
(1)采用Western blot、qRT-PCR验证核心靶点及下游信号通路表达水平。
(2)构建基因敲减/过表达细胞模型验证关键靶点的必要性。 
1. 研究意义
多项研究表明恶性肿瘤疾病患者在疾病进展过程中或多或少均伴随有负面情绪,常见的抑郁情绪可对免疫系统与神经内分泌系统功能造成影响,从而促使肿瘤发展,因而严重的抑郁状态是影响恶性肿瘤患者生存及预后的重要因素。然而,目前针对结肠癌相关抑郁的临床治疗手段有限,传统抗抑郁药物存在起效慢、耐药性及与化疗药物相互作用等问题。因此,探寻新型干预策略具有重要科学价值。小檗碱作为黄连等中药的核心活性成分,已被证实具有多靶点抗肿瘤和神经保护作用,但其对“肿瘤-抑郁”共病的干预潜力尚未被系统挖掘。本项目基于网络药理学和实验验证研究小檗碱抗结肠癌合并抑郁的作用机制,研究不仅有助于探讨小檗碱抗结肠癌合并抑郁的新机制,更能够为结肠癌合并抑郁药物治疗新靶点发现提供一定的理论依据。
2. 结肠癌合并抑郁的发展治疗现状
多年来,结肠癌的发病率较高,在胃肠道肿瘤的发病率中位居第三位,结肠病史、家族遗传易感性、特定的饮食习惯、肥胖、年龄、生活习惯等因素均为结肠癌的高危因素[1][2],临床上多用手术联合化疗进行治疗。临床治疗结肠癌时,特别是部分低位肠癌,一般需要经造瘘手术治疗挽救生命。结肠癌造瘘患者心理障碍以焦虑、抑郁、恐惧等较为常见,这些心理障碍问题可对其心理健康造成严重影响,降低治疗及康复依从性,从而影响治疗效果,降低生活质量,严重时甚至促使患者产生厌世思想以及自杀念头[3]。而结肠癌术后的化疗周期较长,副反应明显,极易导致患者滋生不良情绪,影响患者治疗依从性。研究表明,化疗前存在焦虑情绪会进一步加重患者在化疗期间恶心呕吐的程度及发生频率[4][5]。严重的恶心、呕吐又会导致患者焦虑抑郁情绪进一步加重,形成恶性循环。由此可见,结肠癌患者出现抑郁共病的趋势逐渐上升,而有研究证实[6],癌症带来的心理相关问题会直接影响患者的治疗效果及生活质量,因此临床应予以关注,引起重视。
临床上有关结肠癌合并抑郁的治疗通常采用心理干预、健康宣教、社会支持干预、强化护理模式及新型干预模式等心理治疗为主[3]。但心理治疗存在干预时间长,短期内见效缓慢的缺点。而使用常规抗抑郁药物氟西汀通过减少患者神经元吸收5-羟色胺的含量,使得突触细胞中能够使用的神经递质不断增加间,从而起到缓解抑郁症状的作用[10][11]。然而,传统抗抑郁药对肿瘤患者存在疗效局限和产生副作用(如免疫抑制、药物相互作用)的问题,亟需安全有效的新策略。
3. 结肠癌合并抑郁治疗的新视角:小檗碱
小檗碱(berberine,BBR)是一种从小檗科、毛茛科、芸香科等天然植物中提取的季胺型异喹啉类生物碱,含小檗碱类植物黄连的医学价值最早被记录在公元200 年的《神农本草经》,用于神经精神疾病、肿瘤等疾病的治疗[11]。临床研究表明,BBR能通过多途径调节细胞生物过程从而抗CRC。BBR可阻滞细胞周期、抑制端粒酶活性[156]、抑制脂肪酸代谢[167]、调节信号通路[18]等多途径抑制CRC细胞增殖。此外,BBR促进线粒体凋亡、调节凋亡相关蛋白促进CRC细胞凋亡[189]。BBR亦能有效减少 CRC细胞侵袭转移,防止癌症扩散[1920]。不仅如此,BBR能够提高益生菌丰度,降低CRC相关致病菌丰度、改善患者肠道菌群条件;抑制炎症因子,减少炎症反应及抑制炎癌转化途径[201]。BBR还能够促进CRC细胞自噬、诱导免疫原性细胞死亡[12]。小檗碱可通过抑制单胺氧化酶A(MAO-A)的活性,减少5-羟色胺(5-HT)、去甲肾上腺素(NE)和多巴胺(DA)的降解,从而提高这些神经递质在中枢神经系统的浓度,改善抑郁症状。此外,小檗碱还可以通过抑制NF-κB信号通路、减少炎症小体(如NLRP3)的激活,降低促炎细胞因子的释放,从而缓解神经炎症对海马和前额叶皮质的损伤[13][14]。
本研究运用网络药理学方法系统分析小檗碱治疗结肠癌合并抑郁的多靶点作用及潜在机制,并基于结肠癌细胞模型(HCT116)和抑郁动物模型(慢性不可预知应激模型)验证小檗碱对肿瘤生长和抑郁行为的双重调控作用,旨在为临床综合治疗结肠癌合并抑郁以及小檗碱的新用药开发提供理论依据。
4. 参考文献
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[3] 贺雅莉, 杨培娟. 结肠癌造瘘患者常见心理障碍及干预方法研究进展[J]. 中国社会医学杂志, 2025, (1):75-78.
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[10] 王智,李勇强,孙志红,等.氟西汀对晚期非小细胞肺癌患者抑郁状态的改善效果及患者的T细胞亚群及NK细胞变化观察[J].国际精神病学杂志,2019,46(02):322-325.
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1.本研究将网络药理学、肿瘤生物学与神经药理学交叉融合,构建"成分-靶点-通路-疾病"多维研究体系。
2.突破传统"癌病分治"模式,探索小檗碱通过调控肠道-脑轴实现"一药双效"的新机制。
3.为临床治疗结肠癌合并抑郁提供低成本、低毒性的天然药物候选方案,符合国家"中医药现代化"战略需求。 

summernote-img2. 拟解决的问题

(1)基于网络药理学构建小檗碱与结肠癌合并抑郁的网络通路
项目组成员在长期参与指导老师所在课题组研究并已熟练相关实验操作技术,课题组团 队成员已基于网络药理学完成 DAVID、GO-BP、KEGG 通路分析,并且课题组已采用完成基于网络药理学构建小檗碱与结肠癌合并抑郁的网络通路。因此,此问题可以解决。
(2)小檗碱在结肠癌合并抑郁中的作用分子机制及潜在靶点阐释
小檗碱是中药黄连、黄柏的核心活性成分,具有抗肿瘤、抗炎及神经保护等多重药理作用,但其对“肿瘤-抑郁”共病的干预潜力尚未被系统挖掘。本研究拟揭示小檗碱在结肠癌合并抑郁中的作用机制,不仅进一步扩大小檗碱的药物治疗潜力,也为肿瘤合并抑郁的治疗提供新的参考借鉴。
3. 预期成果
(1)基于网络药理学、分子对接技术和实验验证,拟探讨小檗碱抗结肠癌合并抑郁的作用及机制,这不仅对结肠癌合并抑郁的临床治疗提供一定的理论依据,同时为挖掘小檗碱新的药用价值提供参考。
(2)发表论文一篇;形成研究报告一篇。 
1. 2025年6月-2025年8月 小檗碱抗结肠癌合并抑郁的作用研究;
2. 2025 年9月-2025 年11月 小檗碱抗结肠癌合并抑郁的机制初探;
3. 2025年12月-2026年 2 月 小檗碱抗结肠癌合并抑郁的机制验证;
4. 2026 年3月-2026年 6 月 整理实验数据并撰写结题报告。 
1.与本项目直接相关的前期研究基础
(1)理论基础:
项目前期在老师的指导下,深入学习了网络药理学的相关理论知识及操作技术。另外,通过查阅文献了解了小檗碱的药理作用、结肠癌合并抑郁疾病的相关知识。这为项目的深入开展提供了知识储备和理论基础。
(2)实验基础:
①小檗碱的药效评价
构建慢应激皮下移植瘤结肠癌小鼠模型,通过强迫游泳、悬尾实验以及旷场实验证实慢应激小鼠模型构建成功,实验结果显示高剂量的小檗碱(150 mg/kg)能够明显改善小鼠的抑郁行为,且有效抑制慢性应激引起的结肠癌细胞增殖加快。

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图3 小檗碱的抗抑郁作用评价(A)小鼠体重;(B)强迫游泳不动时间;(C)悬尾不动时间;(D)活动总距离;(E)直立次数;(F)中心区活动时间;(G)旷场密度图;
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图4 小檗碱的抗肿瘤作用评价(A)肿瘤增长趋势;(B)肿瘤重量;(C)肿瘤大小;(D)HE染色结果图。
②小檗碱抗结肠癌合并抑郁的作用机制初探
基于 Venny 2.10 在线工具制作交集基因,获取小檗碱有效成分作用靶点与结肠癌合并抑郁相关靶点的交集靶点数据集筛选出符合要求的100 个小檗碱药物核心活性成分,84个小檗碱结肠癌合并抑郁的潜在作用靶点。
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基于网络药理学分析预测小檗碱抗结肠癌合并抑郁的有效成分及潜在靶点,构建靶点蛋白互作 (protein-protein interaction,PPI)网络并筛选核心靶点9个。
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在小檗碱抗结肠癌合并抑郁的作用研究的基础上,基于有效成分及潜在靶点的筛选,利用 DAVID 数据库对潜在靶点进行基因本体论(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析,分析可知小檗碱可能通过作用于TNF通路,Rap1等信号通路来实现抗结肠癌合并抑郁效果.

基于PPI网络筛选的核心靶点,选择SRC蛋白作为受体,与小分子药物小檗碱配体进行分子对接,选择结合能最低的构象作为最佳结合模式,结果显示小檗碱与SRC蛋白的229位脯氨酸、179位谷氨酸位点存在氢键相互作用。
(1)已具备的条件:
前期准备:通过指导教师的指点,项目组成员已经对实验方案所涉及的实验仪器、实验试剂及耗材等有了详细的了解。
知识储备:项目前期在老师的指导下,项目前期在老师的指导下,深入学习了网络药理学的相关理论知识及操作技术。另外,通过查阅文献了解了小檗碱的药理作用、结肠癌合并抑郁疾病的相关知识。这为项目的深入开展提供了知识储备和理论基础。
硬件条件:实验室仪器完备,且拥有细胞房及SPF级动物房,能够保证实验的顺利开展。
(2)尚缺少的条件:
目前对于部分实验方法的操作原理、操作步骤等还存在一定的盲区;对于实验方案的具体细节还有待于进一步的完善细化。
(3)解决方法:
通过查阅文献等方法,学习各实验方法的原理、操作步骤及具体注意事项;通过阅读文献、毕业论文等,对各部分研究内容的实验方案进行进一步完善。 

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 5000.00 2550.00 2450.00
1. 业务费 1200.00 600.00 600.00
(1)计算、分析、测试费 200.00 150.00 50.00
(2)能源动力费 200.00 200.00 0.00
(3)会议、差旅费 100.00 茶水纸笔 50.00 50.00
(4)文献检索费 200.00 查询相关资料 200.00 0.00
(5)论文出版费 500.00 用于论文资料 0.00 500.00
2. 仪器设备购置费 1500.00 实验仪器购买 800.00 700.00
3. 实验装置试制费 300.00 150.00 150.00
4. 材料费 2000.00 1000.00 1000.00
结束