聚多巴胺辅助红景天苷改善微弧氧化纯钛的成骨性能

背景:微弧氧化技术目前已被较多用于提高钛植入体骨整合性的研究中,在钛表面构建出多种含不同活性元素的多孔涂层。近年来研究发现,红景天苷具有较好的促成骨活性。聚多巴胺作为材料表面优良的黏合剂和二次吸附的载体具有较好负载活性分子的特性。目的:为进一步提高钛表面微弧氧化涂层的促成骨能力,在多孔形貌表面构建骨整合性优良的复合涂层。方法:在纯钛表面制作微弧氧化涂层,记为MAO组;进一步在微弧氧化涂层表面制作聚多巴胺涂层,记为PDA组;在聚多巴胺涂层表面加载1,2,4 g/L的红景天苷,依次记为Sal-1组、Sal-2组、Sal-4组,利用扫描电镜及X射线能谱仪分析各组涂层的微观形貌、表面元素含量及分布;通过CCK-8及荧光染色实验评估各组涂层表面的细胞增殖活性,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色实验观察各组涂层的促成骨分化及矿化能力;利用计算机分子对接技术预测红景天苷分子的潜在促成骨靶点。结果与结论:①扫描电镜显示,5组试件表面为多孔微米形貌结构,平均孔径相似;X射线能谱仪分析显示,通过聚多巴胺载体可将红景天苷加载到微弧氧化涂层表面;②CCK-8实验显示,Sal-2组、Sal-4组培养第3,5天的MC3T3-E1细胞存活率高于MAO组(P<0.05);荧光染色实验显示,5组试件表面MC3T3-E1间形态差异较明显,与MAO组相比,Sal-2组、Sal-4组细胞形态更好、铺展面积大,与相邻细胞连接较好;③Sal-2组、Sal-4组培养第4,7天的的碱性磷酸酶活性高于MAO组(P<0.05);培养21 d时的茜素红染色显示,各组均有一定程度的钙结节出现,其中Sal-2组、Sal-4组的钙结节数量更加明显;④计算机分子对接结果表明,细胞外调节蛋白激酶2、c-Jun氨基末端激酶3、雌激素受体β、孕激素受体可能是红景天苷发挥促成骨作用时活性较强的靶点;⑤结果表明,通过聚多巴胺将红景天苷负载到钛微弧氧化涂层表面,适当加载量的红景天苷较好地改善了微弧氧化涂层的促成骨活性。

骨愈灵胶囊活性成分治疗骨质疏松的生物信息学分析

背景:临床研究表明骨愈灵胶囊对骨质疏松症治疗有效,但作用机制不明确。目的:文章旨在通过生物信息学中的分子对接技术筛选骨愈灵胶囊中作用于骨质疏松症相关靶蛋白的活性成分。方法:利用中药系统药理学数据库及分析平台(TCMSP)和中药综合数据库(TCMID)筛选骨愈灵胶囊中的化学成分,筛选条件为生物利用度≥20%,类药性值≥0.18。根据文献和数据库记载构建骨质疏松症相关靶蛋白库。通过Discovery Studio 2016(DS 2016)软件进行药物的吸收、分布、代谢、排泄和毒性(Absorption,Distribution,Metabolism,Excretion,Toxicity,ADMET)预测和分子对接。结果与结论:(1)在中药数据库中筛选并下载骨愈灵胶囊的生物利用度较好的潜在活性成分130个,通过Discovery Studio 2016软件的ADMET预测功能筛选得到63个吸收良好、低毒性的活性成分,如L-α-甘油棕榈酸酯、芝麻素等;(2)通过查阅文献和数据库,选取与骨质疏松有确切相关性的17个膜蛋白受体,如对细胞生长分化具有调节作用的细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)、AKT、糖原合成酶激酶3β(GSK3β)等;主要与有丝分裂原激活的蛋白激酶信号通路、骨形态发生蛋白信号通路等通路有关,可能通过调节间充质干细胞的生长和分化,促进骨形成;(3)分子对接结果表明苏式-二羟基脱氢二松柏醇、(23E)-20,25-二羟基达玛-23-烯-3-酮、L-α-甘油棕榈酸酯、芝麻素、(24S)-20,24-环氧-25-羟基达玛树脂-3-酮与细胞外信号调节激酶1/2、蛋白激酶、糖原合成酶激酶3等膜蛋白具有较高对接得分,可能主要通过调节丝裂原活化蛋白激酶信号通路治疗骨质疏松;(4)上述结果证实,骨愈灵胶囊中的活性成分苏式-二羟基脱氢二松柏醇、(23E)-20,25-二羟基达玛-23-烯-3-酮、L-α-甘油棕榈酸酯、芝麻素、(24S)-20,24-环氧-25-羟基达玛树脂-3-酮可能通过与细胞外信号调节激酶1/2、蛋白激酶、糖原合成酶激酶3β等膜蛋白结合,调控丝裂原活化蛋白激酶、骨形态发生蛋白、Wnt、雌激素受体等信号通路,进而发挥治疗骨质疏松的疗效,为进一步展开相关实验研究提供大数据分析基础及思路。