Utforskning av orsakssamband mellan lungadenokarcinomrelaterad depression ur perspektiv av "all Qi-stagnation och depression relaterade till lunga" och förutsägelse av intervention Traditionell kinesisk medicin

Abstrakt:Mål Att utforska det genetiska orsakssambandet mellanlungadenokarcinom(LUAD) ochmajor depressive disorder (MDD)genom Mendelsk randomiseringsanalys (MR), baserad på teorin om "all qi-stagnation och depression relaterad till lungan", och förutsäga potentiella traditionella kinesiska mediciner för intervention av lungadenokarcinomrelaterad depression (LAD). Metoder Genomomfattande associationsstudier (GWAS) datauppsättningar för LUAD och MDD erhölls från IEU OpenGWAS-databasen. MR-analys och robusthetsbedömning utfördes i första hand med hjälp av TwoSampleIVMR-paketet i R-mjukvaran. Instrumental variabla generna var enbl. anrikningsanalys utfördes baserat på IVNGs, och CTD- och ITCM-databaserna användes för att förutsäga relevanta kemiska komponenter och potentiella traditionell kinesisk medicin (TCM)-interventioner=0.018 99) föreslog en svag positiv orsakseffekt mellan LUAD och MDD. Robusthetsanalys visade ingen signifikant heterogenitet eller horisontell pleiotropi, vilket bekräftar tillförlitligheten av resultaten. Anrikningsanalysen avslöjade en signifikant associering med den kolinergiska synaptiska signalvägen som kategoriserades i de fyra mest frekventa TCM-grupperna interventionerna var övervägande varma, följt av neutrala och kalla. De fem smakerna var främst söta, med bittra och skarpa smaker som följde. Meridianerna tillskrevs främst levern, följt av lungan, mjälten, magen, njuren och hjärtat. fuktighet. Klassiska recept som motsvarar de 15 vanligaste TCM inkluderade Mahuang (Ephedrae Herba), Zhizi (Gardeniae Fructus), Yiyiren (Coicis Semen), Pugongying (Taraxaci Herba) och.Roucongrong (Cistanches Herba), med liknande klassiska recept som Mahuang-baserade formler, Huaihua Powder (槐花散), Huanglian Jiedu Decoction (黄连解毒汤), Weijing Decoction (苇茎汤), Wuwei Xiaodu Drink (5咎鵥), 毒Jichu涥川煎), Huagan Decoction (化肝煎) och Sangxing Decoction (桑杏汤). Slutsats Baserat på teorin "all qi-stagnation och depression relaterad till lunga", fann man en svag positiv genetisk orsakseffekt mellan LUAD och MDD. LUAD kan främja utvecklingen av MDD genom att påverka neural signalöverföring och regleringsmekanismer, särskilt genom den kolinerga vägen. Dessutom, genom att kombinera den medicinska teorin "Target-Status" och de förutspådda TCM-resultaten, utforskade denna studie potentiella TCM-behandlingar för LAD, i syfte att tillhandahålla referenser för TCM-behandling av LAD-patienter för att förbättra de övergripande terapeutiska resultaten och mental hälsa hos LUAD-patienter.

Nyckelord: lungadenokarcinomrelaterad depression; Mendelsk randomisering; förutsägelse av traditionell kinesisk medicin; mål-status; Mahuang-baserade formler; Huaihua pulver; Huanglian Jiedu avkok; Weijing avkok; Wuwei Xiaodu dryck; Jichuan avkok; Huagan avkok; Sangxing avkok; Ephedrae Herba; Gardeniae Fructus; Coicis sperma; Taraxaci Herba;Cistanches Herba

 

 

 

Högnivå växtbaserade Cistanche-formel för behandling av lungadenokarcinomrelaterad depression

Whatsapp oss för mer information

 

 

Lungadenokarcinom (LUAD) är den vanligaste subtypen av lungcancer i världen. Även om det finns betydande regionala skillnader är förekomsten av LUAD högst bland både män och kvinnor i Östasien [1]. Den psykologiska bördan som är förknippad med maligna tumörer, särskilt förekomsten av major depressive disorder (MDD) hos patienter, utgör betydande utmaningar för individuell hälsa. Detta påverkar inte bara deras livskvalitet utan påverkar också effektiviteten av sjukdomsbehandling negativt [2]. Därför är snabb identifiering och behandling av MDD av stor betydelse för att förbättra den övergripande prognosen för patienter med maligna tumörer.

Traditionell kinesisk medicin (TCM) har en teori som säger, "Alla former av qi-stagnation och förtryck tillhör lungorna", vilket leder till hypotesen att förekomsten av MDD hos LUAD-patienter kan vara förknippad med dysfunktion i lungans dispergerande och nedåtgående funktioner. Studier har bekräftat ett dubbelriktat samband mellan maligna tumörer och MDD. Till exempel finns det en genetisk korrelation mellan MDD och en ökad risk för lungcancer [3], och förekomsten av MDD är högre hos lungcancerpatienter jämfört med icke-cancerpopulationer [4]. Huruvida LUAD, som en subtyp av lungcancer, har en genetisk grund för uppkomsten av MDD har dock inte klarlagts helt.

Denna studie är den första att använda två-prov Mendelian randomization (MR) analys för att utforska det genetiska orsakssambandet mellan LUAD och MDD. Genom att identifiera instrumentella variabla närliggande gener (IVNGs) och utföra anrikningsanalyser syftar studien till att belysa de potentiella patogena mekanismerna som ligger till grund för sambandet mellan LUAD och MDD. Dessutom, baserat på IVNGs och offentliga databaser, förutspår studien potentiella föreningar och kinesiska medicinska örter för att ingripa i LUAD-relaterad depression (LAD). Genom att kombinera dessa förutsägelser med "tillståndsinriktad" medicin [5], utforskar studien TCM-metoder för behandling av LAD, som syftar till att uppnå exakt målinriktad behandling under ledning av grundläggande TCM-teorier och syndromdifferentiering och behandling. Detta ger innovativa idéer och metoder för TCM-baserade interventioner för LAD, vilket främjar arv, innovation och modernisering av TCM.

1 Material och metoder

1.1 Studiedesign

Först användes tvåprovs MR-analys för att bedöma den genetiska orsakseffekten mellan LUAD och MDD. IVNGs erhölls sedan och anrikningsanalys med genontologi (GO) och Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) utfördes för att avslöja de potentiella patogena mekanismerna för LAD. Dessutom förutspåddes föreningar och kinesiska medicinska örter associerade med LAD baserat på IVNGs. Slutligen användes Ancient and Modern Medical Records Cloud Platform (V2.3.9) (https://www.yiankb.com/) för statistisk analys, klusteranalys och identifiering av liknande klassiska recept för de förutspådda kinesiska medicinska örterna. Detta gav nya idéer och metoder för TCM-baserade interventioner i LAD. Forskningsarbetsflödet visas i figur 1.

 

1.2 MR-analys

1.2.1 Förvärv av Genome-Wide Association Studies (GWAS) datauppsättningar

GWAS-datauppsättningar för LUAD och MDD erhölls med hjälp av TwoSampleMR-paketet från IEU OpenGWAS-databasen (https://gwas.mrcieu.ac.uk/). LUAD GWAS-datauppsättningen (ieu-a-965) och MDD-datauppsättningen (ebi-a-GCST90038650) användes för att extrahera instrumentella variabler relaterade till LUAD och deras effektinformation i ebi-a-GCST90038650-datauppsättningen för kausal slutledning i MR-analys.

Datauppsättningen ieu-a-965 inkluderar 3 442 LUAD-fall och 14 894 friska kontroller, totalt 18 336 individer. Datauppsättningen ebi-a-GCST90038650 består av GWAS-sammanfattningsdata från europeiska populationer, publicerade av Dönertaş et al. [6] tumNaturens åldrandeår 2021.

1.2.2 Val av instrumentella variabler

MR-studier måste uppfylla tre kärnantaganden:

Instrumentella variabler (IV) måste vara signifikant associerade med exponeringsfaktorn.

IV får inte förknippas med några störande faktorer.

IV får endast påverka resultatet genom exponeringsfaktorn.

I denna studie hämtades information om singelnukleotidpolymorfism (SNP) från GWAS-katalogen (https://gwas.mrcieu.ac.uk/), och SNP:er associerade med potentiella förvirrande faktorer (t.ex. schizofreni, bipolär sjukdom, maniska episoder, posttraumatisk stressstörning, psykisk ohälsa, MDD-medicinering, åldersdebut etc.) utesluten. Följande steg utfördes med TwoSampleMR-paketet:

Att välja SNP:er som är nära relaterade till de instrumentella variablerna: En urvalströskel påP< 1,0 x 10^ applicerades. DettaP-tröskelvärde används vanligtvis i GWAS-studier för att säkerställa att de utvalda SNP:erna har tillräcklig statistisk signifikans med egenskapen, vilket minskar den falska positiva frekvensen och säkerställer tillförlitligheten hos IV:erna [7].

Ta bort kopplingsojämvikt: Parametrar sattes somr²= 0.001 ochkb= 10 000. Dessa trösklar säkerställer oberoendet för de utvalda SNP:erna inom genomet, och undviker överdriven korrelation mellan IVs på grund av stark länkojämvikt, vilket förbättrar giltigheten av IVs [8].

Exklusive SNP med mindre allelfrekvens (MAF) < 0,01: Denmaf_thresholdparametern tillämpades för att utesluta sällsynta SNP: er, vilket säkerställer att de utvalda SNP:er har bättre statistisk kraft och biologisk representativitet, i överensstämmelse med urvalsstandarderna för vanliga varianter [9].

Exklusive palindromiska SNP: Detta steg undviker analysbias orsakad av palindromiska sekvenser, vilket ytterligare förbättrar resultatens noggrannhet [10].

1.2.3 Statistisk analys

Denna studie använde i första hand den omvända variansviktade metoden (IVW) för att utvärdera genetiska orsakseffekter, medan metoderna MR-Egger, Simple Mode, Weighted Median och Weighted Mode användes för att bedöma robustheten hos IVW-resultaten. Det potentiella orsakssambandet mellan LUAD och MDD presenterades med hjälp av oddskvoter (OR) och 95 % konfidensintervall (CI).

Heterogenitetstester utfördes med MR-Egger- och IVW-metoderna för att utvärdera heterogenitet bland IV. Om stark heterogenitet upptäcktes (Q_pval< 0,05), användes en modell för slumpmässiga effekter för att få mer robusta effektuppskattningar. Horisontell pleiotropi av SNP och stabiliteten hos IVW-resultat bedömdes med hjälp av MR-Egger intercept-testet respektive leave-one-out-metoden. AP< 0,05 ansågs vara statistiskt signifikant. Alla statistiska analyser utfördes med R-version 4.4.2.

1.3 Funktionell anrikningsanalys baserad på IVNG

Platsen och kromosomsekvensinformationen för SNP:er frågades i Ensembl-databasen (https://www.ensembl.org/) med hjälp av SNP-ID:n. BioMart-verktyget användes sedan för att identifiera alla instrumentella variabla närliggande gener (IVNG) inom ±200 kb från dessa SNP. Funktionell anrikningsanalys av IVNGs utfördes med användning avclusterProfilerpaket [11], med anrikningsresultaten visualiserade med hjälp avggplot2paket. Nyckelvägsdiagram erhölls från KEGG-databasen (https://www.kegg.jp/).

 

1.4 Förutsägelse och statistisk analys av potentiella kinesiska medicinska örter

IVNGs skickades till Comparative Toxicogenomics Database (CTD, https://ctdbase.org/) för att identifiera föreningar som reglerar dessa gener. Föreningar filtrerades för de associerade med människor (Homo sapiens) och stöds av mer än eller lika med 2 IVNGs eller mer än eller lika med 2 publikationer. Relaterade kinesiska medicinska örter hämtades sedan med hjälp av ITCM-databasen (http://itcm.biotcm.net/) [12].

Kinesiska medicinska örter som innehöll samma föreningar grupperades samman [13-15]. Om en enda ört innehöll flera föreningar som identifierats i denna studie kan den förekomma i flera grupper. De grupperade örterna laddades upp till Ancient and Modern Medical Records Cloud Platform (V2.3.9, https://www.yiankb.com/) för standardiseringsbearbetning (t.ex. "Perilla" förenades som "Perilla leaf", "Artemisia" som "Liu Ji Nu", "Flat Plantain" som "Plantago Herb", etc.). Klusteranalys, statistisk analys av växtbaserade egenskaper och meridiantropism och effektanalys utfördes sedan. De högfrekventa örterna analyserades ytterligare i den klassiska receptidentifieringsmodulen för att identifiera liknande klassiska formler.

Föreningarna med motsvarande potentiella kinesiska medicinska örter, deras relaterade IVNGs och den standardiserade potentiella örtinformationen laddades upp till Cytoscape (V3.10.3) för att konstruera ett "IVNG-compound-herb" kartläggningsnätverk.

 

2 resultat

2.1 Resultatanalys av orsakseffekter mellan LUAD och MDD

LUAD GWAS-datauppsättningen (ieu-a-965) innehöll totalt 8 881 354 SNP:er och 12 SNP:er behölls som instrumentella variabler efter screening för efterföljande MR-analys. Information om de instrumentella variablerna visas i tabell 1.

Resultaten av IVW-metoden visade att värdet var 0,00205 (positivt) och statistiskt signifikant (P< 0,05), vilket tyder på en potentiell svag positiv orsakseffekt mellan LUAD och förekomsten av MDD. Andra MR-analysmetoder visade dock inte statistisk signifikans (P> 0,05). Detaljerade MR-analysresultat finns i Tabell 2 och Figur 2.

 

Tabell 2 Analyserar resultat av mendelsk rndomisering

Metod	SNP:er		SE	P
MR Egger	12	0.00233	0.00195	0.26045
Viktad median	12	0.00219	0.00190	0.42978
IVW	12	0.00205	0.00087	0.01899*
Enkelt läge	12	0.00171	0.00181	0.92606
Viktat läge	12	0.00074	0.00103	0.58903

Notera: P< 0,05 anses vara statistiskt signifikant.

 

2.2 Robusthetsanalys Resultat av MR-analys

Heterogenitetstestresultaten visade ingen signifikant heterogenitet bland de instrumentella variablerna med användning av både MR Egger- och IVW-metoderna (P> 0,05), vilket indikerar konsekventa effekter av de instrumentella variablerna på förekomsten av MDD. Detta stöder tillförlitligheten hos MR-analysresultaten (tabell 3).

MR Eggers avlyssningsterm (P= 0.8761) indikerade ingen signifikant horisontell pleiotropi, vilket tyder på att effekterna av de instrumentella variablerna på förekomsten av MDD i första hand medierades genom den direkta kausala vägen för LUAD snarare än andra störande effekter (Egger intercept=−0,00056, standardfel=0.00352,P = 0.8761).

Resultaten från leave-one-out-metoden visade att ingen av de instrumentella variablerna orsakade en signifikant förändring av den totala orsakseffekten, och effektens riktning förblev konsekvent. Detta återspeglar robustheten och giltigheten hos de instrumentella variablerna (Figur 3).

Trattens plot avslöjade att datapunkterna i allmänhet var symmetriska, i överensstämmelse med avsaknaden av signifikant heterogenitet och horisontell pleiotropi, vilket ytterligare validerade rationaliteten i urvalet av instrumentella variabler och robustheten i uppskattningen av orsakseffekten (Figur 4).

 

 

Fig. 2 Causal effektskattningar av LUAD- och MDD-förekomst med olika MR-metoder

 

 

2.3 Resultat för analys av funktionell anrikning av IVNG

Baserat på de kromosomala sekvenserna och loci för de 12 SNP:erna identifierades 120 IVNG:er från Ensembl-databasen. Funktionell anrikningsanalys av dessa IVNG avslöjade följande resultat:

GO Funktionell berikning: IVNGs anrikades främst i biologiska processer som svar på nikotin, kolinerg synaptisk överföring och transport av neurotransmittorer. De var också associerade med cellulära komponenter som plasmamembransignalreceptorkomplex, den cytoplasmatiska sidan av membranet och postsynaptiska membranet. När det gäller molekylära funktioner berikades de med aktiviteter såsom symporteraktivitet, sekundär aktiv transmembrantransportöraktivitet, passiv transmembrantransportöraktivitet och kanalaktivitet (Figur 5-A).

KEGG Pathway Enrichment: De anrikade vägarna var huvudsakligen relaterade till kolinerga signalvägar (Figur 5-A, B).

De berikade GO-funktionerna och KEGG-vägarna var främst associerade med följande IVNG:
CHRNA3 (kolinerg receptor nikotinisk alfa 3), CHRNA5, CHRNB4, EEF1A2 (förlängningsfaktor 1 alfa 2), KCNQ2 (kalium spänningsstyrd kanal underfamilj Q medlem 2), LIME1 (Lck interagerande membranprotein 1), PIK3CG (fosfatidylinos-fosfatidylinoskinas) katalytisk subenhet gamma), PTK6 (proteintyrosinkinas 6), SLC12A7 (upplöst bärarfamilj 12 medlem 7), SLC6A18, SLC6A19, SLC6A3, SRMS (Src-relaterat kinas Lck-interagerande membranprotein) och TRAF3 (TNF-receptorassocierad faktor 35) (Figur 35).

 

2.4 Förutsägelse och statistisk analys av potentiella kinesiska medicinska örter

IVNGs skickades till CTD-databasen för att hämta relaterade föreningar, vilket gav 1 023 föreningar efter deduplicering, inklusive representanter som retinsyra, rotenon, resveratrol, askorbinsyra, kamptotecin och citronsyra. Ytterligare filtrering reducerade listan till 170 föreningar. Med hjälp av ITCM-databasen kartlades 41 av dessa föreningar till motsvarande kinesiska medicinska örter.

De identifierade örterna grupperades och laddades upp till Ancient and Modern Medical Records Cloud Platform för standardisering och deduplicering, vilket resulterade i 580 potentiella medicinska örter. De vanligaste örterna ingårSha Yuan Zi(Astragalus frö),Shan Zha Ye(Hagtornsblad),Ju Ju(Cikoria),Feng Mi(Honung),Guang Zao(Jujube),Zhi Zi(Gardenia),Luo Xuan Zao(Spirulina),Rou Cong Rong(Cistanche), Pu Gong Ying(Maskros),Qiao Mai(Bovete),Ma Huang(Ephedra),Wu Mei(Mume frukt), ochYi Yi Ren(Coix frö) (tabell 4).

Klusteranalys av de 30 bästa örterna resulterade i fem huvudkategorier:

Da Huang(Rabarber),Sha Ji(Havtorn).

Shan Zhu Yu(Cornus),Gou Gu Ye(järnek blad),Wu Zhu Yu(Evodia),Ma Huang(Ephedra),Mu Gua(Papaya).

Lång Kui(Solanum nigrum),Ren Shen(Ginseng),Chuan Xiong(Ligusticum),Ju Ju(Cikoria),Jin Qiao Mai(Gyllene bovete),Feng Mi(Honung),Wu Mei(Mume frukt).

Yi Yi Ren(Coix frö),Ji Shi Teng(Paederia),Sha Yuan Zi(Astragalus frö),Guang Zao(Jujube).

E Jiao(Åsneskinn gelatin),Shi Hu(Dendrobium),Luo Xuan Zao(Spirulina),Sjöng Piao Xiao(Mantis ägg-fodral),Da Suan(Vitlök),Shan Zha Ye(Hagtornsblad),Qiao Mai(Bovete),Ning Meng(Citron),Zhi Zi(Gardenia),Rou Cong Rong(Cistanche),Pu Gong Ying(Maskros),Da Ji(Tistel) (Figur 6).

Egenskaper hos förutsagda örter

Fyra naturer: Varma örter var vanligast (17,46%), följt av neutrala (15,80%) och kalla (13,81%) örter (Figur 7-A).

Fem smaker: Söt var den dominerande smaken (29,28%), följt av bitter (26,19%) och stickande (20,88%) (Figur 7-B).

Meridian tropism: Örter verkade huvudsakligen på levern, följt av lungor, mjälte, mage, njurar och hjärta (Figur 7-C).

Huvudsakliga effekter: Den primära effekten var att rensa värme och avgifta (7,96 %), följt av kylning av blodet och stoppa blödning (3,43 %), avgiftning (3,31 %), hemostas (2,43 %) och rensning av värme och fukt (2,10 %) (Figur 7-D).

Identifiering av klassiska recept

Bland de 15 bästa örterna finns nyckelörter som t.exMa Huang(Ephedra),Zhi Zi(Gardenia),Yi Yi Ren(Coix frö),Pu Gong Ying(maskros), ochRou Cong Rong(Cistanche) identifierades ofta. Liknande klassiska recept ingårMa Huang-baserade formler, Hua Hua San(Sophora Flower Powder),Huang Lian Jie Du Tang(Coptis avgiftningsdekok),Wei Jing Tang(Väsdekok),Wu Wei Xiao Du Yin(Fem-ingrediens avgiftningsdryck),Ji Chuan Jian(Benefit River Decoction),Hua Gan Jian(Lever Transformation Decoction), ochSang Xing Tang(Mullbärs- och aprikosavkok) (tabell 5).

Med hjälp av Cytoscape (V3.10.3) konstruerades ett kartläggningsnätverk av "IVNGs-föreningar-örter", som involverade 41 kemiska komponenter, 54 IVNGs och 580 medicinska örter (Figur 7-E).

 

 

Fig. 5 Anrikningsanalysresultat och schematiskt diagram över kolinerg signalväg

 

Tabell 4 Topp 30 potentiella ingrepp traditionella kinesiska läkemedel

Kinesisk ört	Frekvens	Frekvens %	Kinesisk ört	Frekvens	Frekvens %
Astragalus frö	9	17.65%	Mume frukt	9	17.65%
Hagtorns blad	9	17.65%	Coix frö	9	17.65%
Cikoria	9	17.65%	Ephedra	9	17.65%
Honung	9	17.65%	Maskros	9	17.65%
Jujube	8	15.69%	Bovete	8	15.69%
Gardenia	8	15.69%	Vitlök	8	15.69%
Spirulina	8	15.69%	Tistel	8	15.69%
Cistanche	8	15.69%	Citron	8	15.69%
Mullbärsmistel	8	15.69%	Dendrobium	8	15.69%
Åsneskinn gelatin	8	15.69%	Havtorn	8	15.69%
Sophora blomma	8	15.69%	Solanum nigrum	8	15.69%
Ginseng	8	15.69%	Ligusticum	8	15.69%
Papaya	8	15.69%	Cornus	8	15.69%
Järnek blad	8	15.69%	Evodia	8	15.69%

 

 

Fig. 6 Klusteranalysresultat av traditionell kinesisk medicin