基于网络药理学和动物实验探讨骨碎补治疗骨折的作用机制OA

目的:应用网络药理学及实验验证探讨骨碎补治疗骨折的作用机制。方法:采用BATMAN-TCM数据库及中药系统药理学数据库与分析平台获取骨碎补的化学成分,并预测相关靶点。利用GeneCards、OMIM、PharmGKB、TTD、DrugBank在线数据库获取骨折相关靶点。对活性成分相关靶点与骨折相关靶点取交集,获得骨碎补治疗骨折的潜在靶点,构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,拓扑分析筛选核心靶点,并进行基因本体论(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)信号通路富集分析。采用Cytoscape软件构建“药物-活性成分-靶点-通路”网络,拓扑分析筛选骨碎补治疗骨折的关键活性成分。将20只SD大鼠随机分为假手术组、模型组、骨碎补组和阳性药物组,每组各5只。除假手术组外,其余组大鼠使用振荡锯截骨建立股骨骨折模型。模型建立完成后进行药物干预,假手术组和模型组灌胃等量的蒸馏水,每日1次,持续15 d。采用Lane-Sandhu X射线评分法评估大鼠骨折愈合情况;采用游标卡尺测量骨痂直径;ELISA和Western Blot检测蛋白激酶B1(protein kinase B1,PKB1,又称AKT1)、表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)、雌激素受体1(estrogen receptor 1,ER1)、Bcl-2、HSP90AA1的水平;qRT-PCR法检测AKT1 mRNA、EGFR mRNA、ER1 mRNA、Bcl-2 mRNA、HSP90AA1 mRNA的表达水平。结果:获得15种骨碎补活性化学成分及276个相关靶点,骨折相关靶点2649个,取交集得到143个骨碎补治疗骨折的潜在作用靶点。PPI拓扑分析筛选出31个核心靶点。GO分析表明作用靶点主要与磷脂酰肌醇3-激酶信号传导、对氧化应激的反应、蛋白丝氨酸激酶活性等功能有关。KEGG结果表明,作用靶点主要富集在PI3K-AKT信号通路、缺氧诱导因子信号通路、Ras相关蛋白1信号通路、Ras信号通路、MAPK信号通路、VEGF信号通路等。与模型组比较,骨碎补组Lane-Sandhu X射线评分、骨痂直径显著提高,AKT1、EGFR、ER1、BCL-2表达水平显著升高,HSP90AA1表达水平显著下降,差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论:骨碎补核心成分山柰酚、木犀草素可能通过PI3K-AKT、HIF-1等信号通路抑制炎症及氧化应激,调节骨代谢与成骨细胞分化等促进骨折愈合。