基于网络药理学和代谢组学整合策略研究全杜仲胶囊治疗骨质疏松的作用机制

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骨质疏松症是一种多发于老年人的骨形成及骨吸收平衡紊乱的代谢性疾病。随着中国人口老龄化问题日益严峻,骨质疏松症患病人数逐渐增加,医疗资源和药物需求的压力也逐渐增加。全杜仲胶囊是由杜仲细粉及其提取物混合制成的现代中药制剂,收载于2015版和2020版《中国药典》。其具有降血压、补肝肾、强筋骨的功效,临床上常用于治疗高血压及骨质疏松,但作用机制尚不明确。本文以全杜仲胶囊为研究对象,在对其化学成分进行全面表征的基础上,采用网络药理学和代谢组学的整合策略探讨其治疗骨质疏松的作用机制。1.全杜仲胶囊的化学成分表征应用UPLC-Q-TOF-MS对全杜仲胶囊的成分进行全面表征,分别根据保留时间、紫外吸收特征、精确分子量、碎片离子等,结合对照品和参考文献,鉴定化合物86个。其中包括31个木脂素类,12个有机酸类,13个环烯醚萜类,7个苯丙素类,2个醛类,醇类、香豆素类、降倍半萜类、糖类和三萜类各1个,其他化合物9个和未知化合物7个。2.全杜仲胶囊的网络药理学研究在Drug Bank、TTD等多种疾病数据库中检索到骨质疏松症相关靶点1374个,在ETCM、HERB等多种中药靶点数据库检索到全杜仲胶囊成分靶点334个;通过STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白-蛋白相互作用网络,利用Cyto CNA插件对数据进行筛选,最终获得1-羟基松脂素、积雪草酸、桃叶珊瑚苷、梓醇、绿原酸、杜仲醇、异绿原酸A、新绿原酸、松脂醇9个核心化合物,MYB、TNFRSF1A、NOS2、SMAD3、SMAD2等19个核心靶点。通过DAVID通路富集共获得核心靶点的143条通路,筛选出degree值大于10的14条核心通路,包括脂质和动脉粥样硬化、PI3KAKT信号通路、内分泌抵抗、MAPK信号通路、Fox O信号通路等。进一步绘制全杜仲胶囊的化合物靶点映射图,结果表明其靶点主要富集于雌激素信号通路、PI3KAKT信号通路、MAPK信号通路、Fox O信号通路、TNF信号通路、Wnt信号通路、IL-17信号通路。3.全杜仲胶囊的代谢组学研究采用代谢组学的研究方法,建立切除双侧卵巢致大鼠骨质疏松模型并分别考察假手术组、模型组、模型组+全杜仲胶囊组(1000mg/kg/d)和模型组+阿仑膦酸钠(6mg/kg/week)组大鼠的体重、骨密度差异和血清AKT、p-AKT、ERK、p-ERK、ER的水平,并利用UPLC-Q-TOF-MS结合多元统计分析筛选第4、8、12周的大鼠血清差异代谢物。结果表明全杜仲胶囊组大鼠的体重指数在第8、12周显著低于模型组,全杜仲胶囊组第8周的骨密度指数低于模型组但未表现显著性差异;第4、8周的AKT、p-AKT、ERK、p-ERK因子检测显示全杜仲胶囊可能通过调控PI3K/AKT以及MAPK通路发挥抗骨质疏松作用。血清代谢组学分析共筛选出25个差异代谢物,涉及不饱和脂肪酸、甘油磷脂、花生四烯酸、类固醇及胆汁酸的代谢。提示全杜仲胶囊的抗骨质疏松作用可能与抑制破骨细胞生成和骨吸收、激活PI3K-AKT和ERK的信号通路、抑制炎症及增加骨化三醇的合成从而增加钙吸收有关。综上所述,本研究采用UPLC-Q-TOF-MS对全杜仲胶囊进行全成分表征,利用网络药理学对其治疗骨质疏松的功效成分和核心靶点进行筛选,并结合代谢组学从内源性代谢物的角度进一步阐述其作用机制。研究结果初步明确了全杜仲胶囊的抗骨质疏松作用机制,为全杜仲胶囊的临床应用提供了科学依据。
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