关键词:
四妙散
膝骨关节炎
转录组学
网络药理学
AMPK/mTOR信号通路
大鼠
摘要:
目的基于转录组学与网络药理学探讨四妙散治疗膝骨关节炎(KOA)的作用机制。方法将32只SD大鼠随机分为正常对照组、模型组、阳性对照组(硫酸氨基葡萄糖0.135 g·kg^(-1))及四妙散组(8.640 g·kg^(-1)),每组8只。通过膝关节腔注射碘乙酸钠溶液复制KOA大鼠模型。各组大鼠灌胃给药,每日1次,持续给药4周。采用Lequesne MG评分,HE及番红-固绿染色法观察软骨及滑膜组织病理变化,ELISA法检测血清白细胞介素(IL)-1β、IL-18、肿瘤坏死因子(TNF)-α水平,评估四妙散治疗KOA的疗效。提取大鼠膝关节软骨组织总RNA进行转录组学测序,筛选差异表达基因并进行GO功能及KEGG通路富集分析。通过网络药理学方法预测四妙散治疗KOA的潜在作用靶点,并通过网络拓扑分析筛选核心成分及核心靶点。对四妙散治疗KOA的潜在作用靶点进行GO功能及KEGG通路富集分析。整合转录组学与网络药理学分析的KEGG通路富集结果,采用Western Blot法检测大鼠软骨组织中AMPK/mTOR通路相关蛋白的表达水平。结果(1)与模型组比较,四妙散能显著降低KOA大鼠的Lequesne MG评分(P<0.01),减轻关节软骨损伤和滑膜炎症,并显著降低血清中炎症因子IL-1β、IL-18、TNF-α水平(P<0.01)。(2)与正常对照组比较,KOA大鼠软骨组织中有876个差异表达基因,四妙散干预后能够有效逆转其中141个差异表达基因,包括69个上调基因、72个下调基因。141个差异表达基因主要涉及AMPK信号通路、钙离子信号通路和Apelin信号通路。(3)获得四妙散的活性成分共42个,预测得到224个作用靶点,2864个KOA疾病相关靶点,取交集得到128个四妙散治疗KOA的潜在作用靶点。四妙散治疗KOA的核心成分包括槲皮素、山柰酚、汉黄芩素、黄芩素及β-谷甾醇等;核心靶点为IL-6、TNF、AKT1、IL-1β、MMP-9等;潜在作用靶点主要参与调控PI3K-AKT信号通路、MAPK信号通路以及mTOR信号通路等。(4)与正常对照组比较,模型组大鼠软骨组织中p-AMPK/AMPK蛋白相对表达比值显著下调(P<0.01),p-mTOR/mTOR蛋白相对表达比值显著上调(P<0.01)。与模型组比较,四妙散组大鼠软骨组织中p-AMPK/AMPK蛋白相对表达比值明显上调(P<0.05),p-mTOR/mTOR蛋白相对表达比值显著下调(P<0.01)。结论四妙散可能通过槲皮素、山柰酚、汉黄芩素等活性成分,作用于TNF、IL-1β、MMP-9等核心靶点,调控AMPK/mTOR等关键信号通路,改善KOA大鼠关节功能,减轻软骨损伤和滑膜炎症,从而发挥抗KOA作用。