新橙皮苷治疗骨质疏松症的靶点及对骨髓间充质干细胞成骨分化的作用

背景:前期研究发现新橙皮苷可以延缓去卵巢小鼠的骨丢失,具有治疗骨质疏松症的潜力,但其具体作用机制仍有待探究。目的:基于生物信息学和体外细胞实验探索新橙皮苷治疗骨质疏松症的关键靶点与可能机制。方法:从GEO数据库获得骨质疏松症相关的基因表达数据集,通过R语言筛选和分析差异表达基因,从GeneCards和DisGeNET数据库筛选骨质疏松症的相关靶点,从ChEMBL和PubChem数据库筛选新橙皮苷的相关靶点,三者取交集获得共同靶点,使用String数据库构建交集基因的PPI网络,筛选关键目标靶点,使用DAVID数据库进行GO、KEGG富集分析,运用AutoDock软件对新橙皮苷与目标靶点蛋白进行分子对接验证。检测新橙皮苷对C57小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响,以完全培养基为空白对照组、成骨诱导液为对照组,含不同浓度(25,50μmol/L)新橙皮苷的成骨诱导液为实验组,在相应时间检测细胞成骨分化过程中碱性磷酸酶的表达、矿化程度、成骨相关基因及目标靶点基因的表达。结果与结论:(1)筛选出差异表达基因9253个,骨质疏松症相关靶点2161个,新橙皮苷相关靶点326个,三者共同靶点53个,53个基因在骨质疏松症样本中皆上调。PPI网络筛选出具有研究意义的目标靶点基因PRKACA。GO功能与KEGG通路富集分析表明,新橙皮苷通过PRKACA靶点治疗骨质疏松症主要依靠蛋白质磷酸化和蛋白质自身磷酸化等生物过程,作用于内分泌抵抗、癌症中的蛋白聚糖、雌激素信号通路等发挥治疗作用。分子对接结果表明,新橙皮苷与目标靶点PRKACA对应的蛋白有一定的结合能力。(2)碱性磷酸酶染色显示新橙皮苷可以促进间充质干细胞成骨分化早期碱性磷酸酶的表达,茜素红染色显示新橙皮苷可以促进间充质干细胞成骨分化的矿化。RT-qPCR检测结果显示,新橙皮苷可以促进碱性磷酸酶、PRKACA、骨钙素mRNA的表达。(3)结果表明,新橙皮苷可能通过雌激素信号通路上的PRKACA靶点促进成骨分化,从而防治骨质疏松症。