基于网络药理学和分子对接的熟地黄治疗骨关节炎的作用机制研究

基于网络药理学、分子对接和体外实验探讨熟地黄治疗骨关节炎的作用机制。研究首先采用核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nucleus factor-κB ligand,RANKL)及巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor,M-CSF)诱导RAW264.7细胞构建破骨细胞模型评价熟地黄对破骨细胞模型抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)活性的影响,对熟地黄治疗骨关节炎的药效进行验证。之后通过TCMSP数据库及文献检索,获得熟地黄活性成分,通过SwissTargetPrediction数据库获得活性成分潜在作用靶点,通过OMIM、TTD、GeneCards及DisGeNET数据库收集骨关节炎疾病靶点。利用Venny平台获得熟地黄与骨关节炎交集靶点,使用Cytoscape 3.8.2构建交集靶点蛋白互作网络,基于拓扑算法获得关键靶标。使用DAVID数据库对交集靶点进行GO(Gene Ontology)功能分析和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路富集分析。RT-qPCR法检测熟地黄对破骨细胞中关键靶点基因表达的影响。最后通过分子对接对成分与关键靶点之间的活性进行验证。结果显示,熟地黄可以有效抑制破骨细胞中的TRAP活性,从而抑制破骨细胞的骨吸收,对骨关节炎起治疗作用。网络药理学结果表明,熟地黄共有14个活性成分,作用靶点与骨关节炎交集靶点126个。网络药理学富集结果筛选到生物过程432条,信号通路139条。靶点网络拓扑分析依据degree得到关键靶点原癌基因酪氨酸蛋白激酶(proto-oncogene tyrosine-protein kinase Src,SRC)、信号转导和转录活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)、转录因子p65(transcription factor p65,RELA)等。SRC在破骨细胞中呈现高表达,能够加速骨关节炎的发生。因此选择SRC进行后续实验验证。结果显示,熟地黄能够降低破骨细胞中SRC的基因表达水平。分子对接结果显示毛蕊花糖苷、异类叶升麻苷、棉子糖与SRC有较好的结合活性,可能为熟地黄治疗骨关节炎的关键成分。综上,熟地黄可以通过作用于SRC,抑制破骨细胞的骨吸收,平衡关节软骨及软骨下骨的骨代谢,从而对骨关节炎起治疗作用。此外,熟地黄可能通过STAT3、RELA等靶点,通过PI3K-AKT信号通路、IL-17信号通路等相关通路,对骨关节炎发挥整体疗效。

基于系统中药学的丹参组分功效研究

该研究旨在基于系统中药学的理论,利用文献挖掘、生物网络构建的技术,探讨建立丹参中2类代表性物质丹参酮类与丹酚酸类的功效系统,从中药功效系统的基本单元、基本单元间结构、关系、研究对象的边界、系统的功能展开中药功效系统研究,从而在分子层面阐释2类成分表征的整体功效。该研究运用文献挖掘收集了2类成分功效系统的元素,依据生物过程划定了功效系统的边界,依据KEGG中元素之间的相互作用(关系)构建了功效系统的结构,并从药理、药效和功效3个层次分析了功效系统的功能,揭示中药功效系统的科学内涵。丹参组分功效研究结果显示,丹酚酸类功效系统中作用靶点(元素)201个,靶点集(边界)划分为12类,依据元素之间的相互作用(关系)构建的通路网络(结构)12个;丹参酮类功效系统中作用靶点(元素)189个,靶点集(边界)划分为11类,依据元素之间的相互作用(关系)构建的通路网络(结构)11个。基于丹酚酸类与丹参酮类功效系统中元素、边界、关系、结构,对功效系统的功能辨识研究发现,二者在药理、药效层次上功能不同,但在功效层次上功能相同,均产生活血祛瘀、清心除烦、安神的功效。该研究基于系统中药学构建了丹参中2类组分的功效系统,建立了中药还原论与整体论的桥梁,从本质上阐释2类组分表征的整体功效。