基于网络药理学和体外细胞实验研究土茯苓抗骨质疏松的机制

目的:基于网络药理学和体外细胞实验探索土茯苓治疗骨质疏松的可能机制。方法:运用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)筛选土茯苓活性成分及作用靶点,利用人类基因数据库(GeneCards数据库)筛选骨质疏松的靶点,两者取交集获取共同靶点然后构建蛋白相互作用网络并进行可视化分析,同时进行GO功能注释富集分析(GO分析)及京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析。采用MC3T3-E1成骨细胞系分化实验验证土茯苓对骨分化的作用。结果:预测到土茯苓129个有效靶点和骨质疏松相关靶点2287个,共同靶点68个。GO分析涉及细胞因子受体结合、趋化因子受体结合、核受体活性。KEGG富集分析显示,靶点可能通过HIF-1信号通路、AMPK信号通路、Wnt信号通路等发挥作用。细胞实验表明土茯苓可以促进MC3T3-E1成骨细胞碱性磷酸酶的表达。结论:土茯苓可能通过促进成骨细胞分化从而防治骨质疏松。

拟黑多刺蚁活性成分对LPS诱导小鼠炎性骨丢失的作用

目的:研究拟黑多刺蚁活性成分(AFPR)对脂多糖(LPS)诱导小鼠炎性骨丢失的作用。方法:取24只雄性C57BL/6J小鼠,每组6只,随机分为假手术组、模型组(AFPR 0 g/kg)、AFPR给药组(4 g/kg、8 g/kg);第1天和第4天分别给予腹腔注射LPS溶液(5 mg/kg),饲养7 d后建立小鼠炎性骨丢失模型;利用Micro-CT扫描及苏木精—伊红(HE)染色分析法分析胫骨骨组织形态学及相关参数变化情况,抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAcP)染色分析小鼠胫骨骨组织破骨细胞数量的变化情况,活化T细胞核因子(NFATc1)与组织蛋白酶K(CTSK)染色分析破骨细胞活性的变化情况,并进一步采用HE染色观察小鼠体内肝肾组织的变化情况;此外,体外实验通过TRAcP染色实验探究AFPR对破骨细胞分化的作用,利用碱性磷酸酶(ALP)染色和茜素红(ARD)染色探究AFPR对成骨细胞活性的影响。结果:与sham组相比,AFPR 0 g/kg组胫骨骨小梁明显受到破坏,破骨细胞数目明显增多(P<0.001),且破骨特异性因子NFATc1与CTSK的表达上调。与AFPR 0 g/kg组相比,不同剂量AFPR可有效增加小鼠骨组织中骨小梁厚度与数量,并且还能够抑制破骨细胞活性及其特异性因子的表达水平(P<0.001),并呈剂量依赖性;在体外实验中,与AFPR 0μg/mL组相比,AFPR能够有效抑制破骨细胞分化;但AFPR对成骨细胞的活性没有影响。结论:AFPR对LPS诱导小鼠全身炎性骨丢失具有一定的保护作用,并且可能与抑制破骨细胞活性有关。

常春藤皂苷元对U87 MG细胞生长增殖、迁移和侵袭的影响

目的:探究常春藤皂苷元(Hed)对胶质母细胞瘤细胞系U87 MG生长增殖以及运动能力的影响。方法:将Hed分为0μmol/L组、20μmol/L组、40μmol/L组、60μmol/L组以及80μmol/L组,采用CCK-8法检测Hed处理48 h的细胞活力以确定给药浓度;平板克隆实验检测细胞生长状况;EdU染色实验检测细胞DNA复制情况;流式细胞术检测细胞周期分布;伤口愈合实验和Transwell实验检测细胞迁移和侵袭;蛋白免疫印迹实验检测细胞中Cyclin D1、CDK2、CDK4以及MMP2蛋白的表达。结果:Hed处理U87 MG细胞48 h后,40μmol/L组的U87 MG细胞活力被显著抑制(P<0.05)。与0μmol/L组相比,20μmol/L组和40μmol/L组的U87 MG细胞的克隆形成率显著下降,DNA复制被显著抑制,G1期细胞所占比例显著减少,伤口愈合率显著下降,迁移和侵袭能力显著减弱(均P<0.05),且抑制作用呈剂量依赖性。Cyclin D1、CDK2、CDK4以及MMP2蛋白的相对表达量均显著减少(均P<0.05)。结论:Hed可抑制U87 MG胶质母细胞瘤的生长增殖和运动能力,其机制可能与抑制细胞周期相关蛋白以及MMP2有关。

弗林蛋白酶的研究进展

弗林蛋白酶(Furin)属于枯草杆菌蛋白酶家族的细胞内丝氨酸Ca2+依赖性内肽酶,是前蛋白转化酶(PCs)家族中的一员,在人体的各种组织和细胞中普遍存在。Furin分别在内质网和高尔基体中进行自剪切后活化,活化后的Furin能激活细胞内众多具有重要功能的蛋白质前体。Furin在人体众多的生理过程中处于必不可少的位置,它不仅出现于各种前体蛋白加工以及许多生长因子的成熟过程中,还涉及许多疾病,如由新冠病毒引起的感染、骨相关疾病和肿瘤等,具有重要的生物学功能。

EGFL6对骨血管生成的调控机制研究进展

骨骼的生长和修复重塑过程中血管因素至关重要。表皮生长因子样结构域6(epidermal growth factor-like domain 6,EGFL6)作为成骨细胞特异性分泌的促血管生成因子,可经由MAPK/ERK、Wnt/β-catenin、BMP/Smad信号通路及其他相关分子调控骨血管的生成。本文就EGFL6调控骨血管生成的机制进行综述,以期为骨愈合受损、骨坏死等骨科临床难题提供新的治疗思路。

骨重建在细胞水平上的研究进展

骨是一种不断变化的器官,需要不断的重建,维持结构的完整性,满足运动系统及体内矿物稳定的需要。骨重建过程主要由破骨细胞的骨吸收活动与成骨细胞的骨形成活动达到偶联平衡。一旦偶联失衡,容易导致各种骨代谢疾病,如骨质疏松症等。目前骨重建致病机制尚不明确,因此,在细胞水平上了解骨重建过程,为骨代谢疾病的治疗提供潜在的药物靶点。

中药旋覆花治疗骨质疏松症作用机制的网络药理学分析

背景:骨质疏松症的治疗是困扰医学领域的一大难题,新药物的研发及应用一直是现代药理学及再生医学研究的重点。天然中草药旋覆花作为常用药材,其在骨质疏松症治疗中的价值尚未有人进行研究,从网络药理学水平分析二者间的关系,为新药研发及疾病治疗提供一定的理论依据。目的:采用网络药理学方法探究旋覆花在骨质疏松症治疗中的应用前景。方法:通过TCMSP数据库筛选旋覆花有效成分,TCMSP和Swiss Target Prediction数据库预测有效成分作用靶点,GeneCards数据库和DrugBank数据库预测骨质疏松症作用靶点,String数据库构建蛋白质互作网络分析,Cytoscape软件构建蛋白质互作网络图和药物-成分-靶点-疾病网络图,David数据库进行富集分析,autodock vina软件进行分子对接预测。结果与结论:①共筛选出19个旋覆花的有效药物活性成分,180个旋覆花作用于骨质疏松症治疗的潜在作用靶点,如AKT1、TP53和VEGFA等;②槲皮素、木犀草素和山奈酚被认为是旋覆花对骨质疏松症治疗作用的关键有效成分;③富集分析结果表明,旋覆花对骨质疏松症治疗作用与细胞增殖与凋亡、衰老、激素水平及缺氧应激等生活过程有关,与PI3K-Akt、缺氧诱导因子1及FOXO等信号通路有着直接或间接的关联;④上述结果证实,旋覆花对于骨质疏松症的治疗有潜在的研究价值,文章结果为后续研究机制的研究提供了新思路和新方法。

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。