淫羊藿苷元治疗骨关节炎分子机制的网络药理学和生物信息学分析

doi:10.12307/2021.043

中国组织工程研究 ›› 2021, Vol. 25 ›› Issue (23): 3704-3710.doi: 10.12307/2021.043

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淫羊藿苷元治疗骨关节炎分子机制的网络药理学和生物信息学分析

陈锋1，章晓云1，2，陈跃平1，廖建钊1，李嘉骏1，宋世雷1，赖渝1

1广西中医药大学附属瑞康医院创伤骨科，广西壮族自治区南宁市 530011；2江西中医药大学，江西省南昌市 330004

收稿日期:2020-05-27 修回日期:2020-05-29 接受日期:2020-06-29 出版日期:2021-08-18 发布日期:2021-02-24
通讯作者: 章晓云，在读博士，广西中医药大学附属瑞康医院创伤骨科，广西壮族自治区南宁市 530011；江西中医药大学，江西省南昌市 330004
作者简介:陈锋，男，1996年生，广西中医药大学在读硕士，主要从事脊柱、骨关节创伤性疾病的防治研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(81760796，81960803)；广西自然科学基金青年基金(2020GXNSFBA159053)，项目负责人：章晓云；广西高校青年教师基础能力提升项目(2019KY0352)；广西中医药大学2019年校级科研课题(2019QN027)；广西中医药大学一流学科课题(2019XK026，2019XK029)；广西崇左市科技计划项目(崇科FC2019006)；2016年全国名老中医传承工作室建设项目(桂卫中医发{2016}11号)；广西中医药大学岐黄工程高层次人才团队培育项目(04B1804804)

Molecular mechanism of anhydroicaritin in the treatment of osteoarthritis: an analysis based on network pharmacology and bioinformatics

Chen Feng1, Zhang Xiaoyun1, 2, Chen Yueping1, Liao Jianzhao1, Li Jiajun1, Song Shilei1, Lai Yu1

1Department of Orthopedics, Ruikang Hospital, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530011, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China; 2Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine, Nanchang 330004, Jiangxi Province, China

Received:2020-05-27 Revised:2020-05-29 Accepted:2020-06-29 Online:2021-08-18 Published:2021-02-24
Contact: Zhang Xiaoyun, MD candidate, Department of Orthopedics, Ruikang Hospital, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530011, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China; Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine, Nanchang 330004, Jiangxi Province, China
About author:Chen Feng, Master candidate, Department of Orthopedics, Ruikang Hospital, Guangxi University of Chinese Medicine, Nanning 530011, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81760796 and 81960803; Guangxi Natural Science Foundation for the Youth, No. 2020GXNSFBA159053 (to ZXY); Young Teachers' Basic Ability Improvement Project of Guangxi Universities, No. 2019KY0352; 2019 School-level Scientific Research Project of Guangxi University of Chinese Medicine, No. 2019QN027; First-class Subject Project of Guangxi University of Chinese Medicine, No. 2019XK026 and 2019XK029; Chongzuo Municipal Science and Technology Plan Project, No. FC2019006; 2016 National Famous Traditional Chinese Medicine Inheritance Studio Construction Project, No. {2016} 11; Qihuang Engineering Project for High-level Talent Team Cultivation of Guangxi University of Chinese Medicine, No. 04B1804804

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
网络药理学：是基于系统生物学的原理阐释疾病发展的过程，并进一步认识药物与机体相互作用的一门学科，具有“多基因、多靶点、多通路”的特点，开创了一种多靶点与多种疾病间复杂网状关系的新型模式，在疾病发病机制及治疗靶点的研究方面具有重要的应用价值。
生物信息学：是研究生物信息的采集、处理、分析和解释等各方面的学科，也是生命科学和计算机科学相结合形成的一门新学科。利用生物信息学进行数据挖掘，统计分析其中的相关性，揭示生物数据所赋有的生物学奥秘。

背景：现代药理学研究表明淫羊藿苷元具有雌激素样作用，对骨关节炎的治疗起着非常积极的作用。由于淫羊藿苷元在分子水平上治疗骨关节炎的机制尚不明确，因此利用网络药理学和生物信息学从分子水平来探究淫羊藿苷元治疗骨关节炎的作用机制，可为后期药物研发及疾病治疗提供一定理论依据。
目的：基于网络药理学和生物信息学初步探讨淫羊藿苷元治疗骨关节炎的关键分子机制，为骨关节炎的治疗提供新的靶点。
方法：通过TCMSP数据库来评估淫羊藿苷元的药物动力学特性，检索GEO数据库中关于淫羊藿苷元和骨关节炎的相关芯片，借助R语言分析差异基因，分别构建淫羊藿苷元和骨关节炎差异基因的蛋白互作网络来明确淫羊藿苷元治疗骨关节炎的关键基因，并在淫羊藿苷元和关键基因之间进行分子对接验证，最后利用DAVID数据库对关键基因进行GO和KEGG通路富集分析。
结果与结论：①淫羊藿苷元的口服生物利用度为45.41%，类药性为0.44；②检索GEO数据库获得编号为GSE85871的淫羊藿苷元芯片，利用R语言分析筛选出152个差异基因；检索GEO数据库获得编号为GSE1919的骨关节炎芯片，利用R语言分析筛选出1 142个差异基因；③通过GeneMANIA数据库分别构建淫羊藿苷元和骨关节炎作用靶点的PPI网络图，利用R语言映射获得44个关键基因；④通过分子对接验证得到淫羊藿苷元和关键基因之间具有良好的结合活性；⑤通过DAVID 数据库富集分析显示，淫羊藿苷元治疗骨关节炎的生物学过程主要涵盖对钙离子及金属离子、类固醇激素、有机磷的反应等，信号通路主要涉及MAPK信号通路、破骨细胞分化通路、PI3K-AKT信号通路、白细胞介素17(IL−17)信号通路等。利用网络药理学和生物信息学对GEO数据库的原始基因芯片数据进行了有效的分析，通过分析芯片内含的生物学信息，不仅能识别目前已知的治疗骨关节炎的相关生物学过程和信号通路，还能发现一些新的生物学过程和信号通路；淫羊藿苷元有望成为治疗骨关节炎的新分子。

https://orcid.org/0000-0001-5979-259X(陈锋)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 骨关节炎, 骨, 淫羊藿苷元, 生物信息学, 网络药理学, GEO数据库, 分子对接

Abstract: BACKGROUND: Modern pharmacological studies have shown that anhydroicaritin has an estrogen-like effect and plays a very positive role in the treatment of osteoarthritis. Because of anhydroicaritin's unclear mechanism underlying the treatment of osteoarthritis at the molecular level, network pharmacology and bioinformatics are introduced to explain the potential molecular mechanism of anhydroicaritin in the treatment of osteoarthritis. This can provide a theoretical basis for future drug development and disease treatment.
OBJECTIVE: To preliminarily analyze the key molecular mechanism of anhydroicaritin in the treatment of osteoarthritis based on network pharmacology and bioinformatics, thereby providing new potential targets in treating osteoarthritis.
METHODS: The pharmacokinetic properties of anhydroicaritin were assessed using TCMSP database. The GEO databases were searched for chips related to anhydroicaritin and osteoarthritis. The differentially expressed genes were analyzed by R language. Then protein-protein interaction networks of anhydroicaritin and osteoarthritis-related differential genes were respectively constructed to screen the hub genes of anhydroicaritin in the treatment of osteoarthritis, and molecular docking verification between anhydroicaritin and hub genes was performed. Finally, the DAVID database was used to enrich the hub genes for GO and KEGG pathway analysis.
RESULTS AND CONCLUSION: The oral bioavailability and drug-likeness of anhydroicaritin were 45.41% and 0.44, respectively. The anhydroicaritin and osteoarthritis chips numbered GSE85871 and GSE1919 respectively were obtained in the GEO database, and the R language analysis screened out 152 and
1 142 differential genes, respectively. The GeneMANIA database was used to construct the protein-protein interaction networks of the targets of anhydroicaritin and osteoarthritis, and 44 hub genes were merged by R language. We used molecular docking to find that anhydroicaritin and hub genes have good binding activity. The enrichment analysis of the DAVID database showed that the biological process of anhydroicaritin in the treatment of osteoarthritis included responses to calcium and metal ions, steroid hormone, and organophosphorus. The signaling pathway mainly involved included MAPK signaling pathway, osteoclast differentiation signaling pathway, PI3K-AKT signaling pathway, and interleukin-17 signaling pathway. Network pharmacology and bioinformatics could be used to effectively analyze the original gene chip data of GEO database, which could not only identify the known signal pathways related to the treatment of osteoarthritis with anhydroicaritin, but also find out some new pathways or biological processes. Anhydroicaritin is expected to be a new molecule in the treatment of osteoarthritis.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: osteoarthritis, bone, anhydroicaritin, bioinformatics, network pharmacology, GEO database, molecular docking

中图分类号:

陈锋, 章晓云, 陈跃平, 廖建钊, 李嘉骏, 宋世雷, 赖渝. 淫羊藿苷元治疗骨关节炎分子机制的网络药理学和生物信息学分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(23): 3704-3710.

Chen Feng, Zhang Xiaoyun, Chen Yueping, Liao Jianzhao, Li Jiajun, Song Shilei, Lai Yu. Molecular mechanism of anhydroicaritin in the treatment of osteoarthritis: an analysis based on network pharmacology and bioinformatics[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2021, 25(23): 3704-3710.

图/表（结果） 5

2.1 淫羊藿苷元ADME参数的评价通过TCMSP数据库对淫羊藿苷元ADME相关参数进行研究，结果显示淫羊藿苷元的OB值为45.41%、DL值为0.44，远高于标准，说明淫羊藿苷元具有成为药物分子的巨大潜能。
2.2 淫羊藿苷元和骨关节炎作用靶点的筛选利用R语言等软件对芯片矩阵文件和芯片基因注释文件进行分析，其中淫羊藿苷元干预的MCF7细胞和对照细胞共获得152个明显影响和改变的基因，在152个差异基因中上调基因72个、下调基因80个；分析骨关节炎患者和健康对照的外周血液共获得1 142个明显影响和改变的基因，在1 142个差异基因中上调基因660个、下调基因482个。将2组差异基因分别绘制成火山图，见图2。

2.3 构建PPI网络和关键靶点的筛选为进一步探究淫羊藿苷元对骨关节炎的药理机制，利用GeneMANIA数据库分别构建淫羊藿苷元和骨关节炎的PPI网络图，挖掘出淫羊藿苷元蛋白互作网络靶点172个、靶点之间的相互联系
5 924种；同时挖掘出骨关节炎蛋白互作网络靶点1 244个、靶点之间的相互联系79 186种。最后运用R语言合并映射PPI网络，分析淫羊藿苷元与骨关节炎的差异基因之间的互作关系，共获得44个差异基因、1 657种联系。在上述靶蛋白及其相互作用蛋白中，85.86%的目标具有共表达特征、8.36%的目标具有预测作用、3.62%的目标具有共定位特征、1.68%的目标具有物理互作、0.49%的目标具有信号通路特征，见图3。而在整个网络中，目标的度值越高，起到的作用越大，可能是淫羊藿苷元治疗骨关节炎的关键靶点。度值排名前5的蛋白基因为GSN、FKBP4、LGALS3BP、TPP1、JUN，其基本信息见表1。

2.4 分子对接一般认为配体与受体的结合能越低，二者发生作用的可能性越大、结合越稳定。以结合能≤?5.0 kJ/mol作为标准，对淫羊藿苷元和关键靶点进行分子对接验证。分子对接结果显示淫羊藿苷元与关键靶点互作的亲和力远小于?5.0 kJ/mol，由此表明淫羊藿苷元与治疗骨关节炎的关键作用靶点之间具有较好的结合活性，证明该研究的预测较为可靠，结果见表2。选取亲和力最低的淫羊藿苷元和JUN进行分子对接展示，见图4。

2.5 GO富集分析和KEGG富集分析为探究更具体的功能模式，利用DAIVD数据库对探究上述44个关键基因进行GO和KEGG富集分析。GO富集分析共得到GO条目229个(P < 0.05)，其中生物过程(BP)条目202个、细胞成分(CC)条目7个、分子功能(MF)条目20个，KEGG富集分析共得到13条信号通路，根据P值排序，选取P值最显著的前10个条目以气泡图的形式展现(不足则选取全部)，见图5。分析结果显示，生物过程的相关条目主要包括对钙离子及金属离子的反应、对类固醇激素的反应、对有机磷的反应；细胞成分的相关条目主要包括转录因子复合物、血液微粒、RNA聚合酶Ⅱ转录因子复合物等；分子功能的相关条目主要包括DNA结合转录激活剂活性、热休克蛋白结合、核激素受体结合等；信号通路主要涉及MAPK信号通路、破骨细胞分化通路、PI3K-AKT信号通路、白细胞介素17(interleukin 17，IL?17)信号通路等。

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引言

骨关节炎是一种慢性、代谢性关节疾病，以关节软骨纤维化、皲裂等退行性变及继发性骨质增生为主要特征[1-2]。近年来，流行病学调查显示骨关节炎的发病率呈不断上升趋势，虽然已经对骨关节炎进行了大量的研究，但其发病机制仍未明确[3-4]。目前临床上尚未出现治疗骨关节炎的特效疗法，主要以缓解局部疼痛、保护关节软骨、延缓病情发展等为主，但无法阻止骨关节炎病情的发展[5-7]。因此，鉴于在治疗上缺少长期的替代方案，挖掘新的治疗方法迫在眉睫。
传统中草药安全性高、疗效确定，不但经受了长期医疗实践的检验，在伴随着网络药理学兴起的同时，其有效成分、分子结构和作用机制也逐步被现代科学研究所研究清楚[8-9]。淫羊藿具有补益肝肾、强筋健骨等功效，临床上被广泛用于治疗骨关节炎，淫羊藿苷元(Anhydroicaritin)普遍存在于淫羊藿中，是其有效成分淫羊藿苷的降解产物。淫羊藿苷元为黄酮类化合物，其化学式为C21H20O6 (图1)，研究表明其与雌激素结构相似，具有抗炎、抗氧化、调节免疫、促进成骨等作用[10-11]，因此成为研究骨关节炎用药所关注的热点，但其分子机制尚未完全阐明。

此次研究利用TCMSP数据库对淫羊藿苷元的药物动力学特性进行评估，通过GEO数据库挖掘淫羊藿苷元和骨关节炎芯片，借助R语言分析差异基因，利用GeneMANIA数据库分别构建淫羊藿苷元和骨关节炎差异基因的蛋白互作网络(protein-protein interaction，PPI)，并将其进行合并映射获得淫羊藿苷元治疗骨关节炎的关键靶点，在淫羊藿苷元和关键靶点之间进行分子对接验证。最后利用DAVID数据库对关键基因进行基因本体(gene ontology，GO)富集分析和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG)通路分析，旨在从分子水平探讨淫羊藿苷元治疗骨关节炎的关键基因及其作用机制，为治疗骨关节炎提供新的靶点和通路。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计网络药理学和生物信息学研究。
1.2 时间及地点于2020年3月至5月在广西中医药大学附属瑞康医院完成。
1.3 ADME参数评估中药以口服为主，在人体代谢过程中要经过吸收、分布、代谢、排泄的过程，即ADME，也就是中药的药物动力学特性。中药系统药理学数据库和分析平台TCMSP (http://lsp.nwsuaf.edu.cn/tcmsp.php)整合了药物代谢动力学、药物化学和药物-靶标蛋白网络-疾病网络等功能[12]，可以用来检索中药和化合物的ADME相关参数。典型的ADME特性包括口服生物利用度(oral bioavailability，OB)、类药性(drug-likeness，DL)等，而OB≥30%、DL≥0.18又常被用作化合物的活性评价，是进行化合物筛选过程中的2个关键指标[13]。此次研究利用TCMSP以“Anhydroicaritin”为关键词，从分子水平分析其口服生物利用度和类药性等特征。
1.4 筛选淫羊藿苷元和骨关节炎的作用靶点在GEO数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/GEO/)中检索与淫羊藿苷元相关的芯片，获得编号为GSE85871的芯片矩阵文件和编号为GPL571的芯片基因注释文件，该芯片矩阵文件中包含4个样本，其中用淫羊藿苷元干预MCF7细胞的样本2例，空白对照2例。同时检索与骨关节炎相关的芯片，获得编号为GSE1919的芯片矩阵文件和GPL91的芯片基因注释文件，该芯片矩阵文件中包含10个血液样本，其中骨关节炎患者5例，健康对照5例。利用Excel对芯片矩阵文件和芯片基因注释文件进行分析、编排和整合，再利用R语言对基因矩阵文件进行数据校正，利用limma包分析芯片数据的差异基因，设置差异倍数(fold change，FC) > 1.2，显著差异基因的筛选条件P < 0.05，最后运用TBtools软件对差异基因绘制差异基因火山图，同时保存淫羊藿苷元所调控的基因及骨关节炎患者和健康对照之间的差异基因。
1.5 构建PPI网络和映射关键靶点 GeneMANIA数据库作为基因、蛋白质相互作用关系的检索工具，能够根据文献记载的文本数据挖掘出基因集合中的相互关系，包括共表达、共定位、物理互作、蛋白质和遗传互作等性质[14]，因此可以利用该数据库对基因进行分析，进而理清该组蛋白的相关性。首先设置研究物种为“Homo Sapiens”，再将上述两组基因集合输入搜索栏，构建各自的PPI网络来评估功能性基因组学的数据。借助R语言将2个PPI网络进行合并映射出交集网络，即为淫羊藿苷元治疗骨关节炎的关键靶点调控网络。
1.6 分子对接验证为探究淫羊藿苷元和关键靶点之间的互作关系，对二者进行分子对接验证。先用ChemOffice软件制作淫羊藿苷元的3D结构，再从PDB数据库下载核心蛋白基因的3D结构，利用PyMOL软件对蛋白质进行去水、去磷酸根等操作，利用Auto Dock 1.5.6软件将淫羊藿苷元及核心蛋白基因文件pdb格式转换为pdbqt格式并寻找活性口袋，最后运行Vina脚本进行对接。若结合能小于0说明配体与受体可自发结合，目前对活性成分的靶点筛选尚无统一标准，根据文献报道，选取结合能≤−5.0 kJ/mol来作为筛选依据，以评价生物信息分析预测的可靠性[15]。
1.7 GO富集分析与KEGG富集分析利用DAVID数据库[16] (https://david. ncifcrf.gov/)对关键基因进行GO功能富集分析，研究淫羊藿苷元治疗骨关节炎的主要生物功能；对关键基因进行KEGG通路富集分析，研究淫羊藿苷元治疗骨关节炎的主要信号通路，P < 0.05代表富集结果显著。最后利用R语言绘制GO富集分析气泡图及KEGG富集分析气泡图。

讨论

迄今为止，文献中关于药物治疗骨关节炎的指南主要考虑了药物的成本、价格、安全性、有效性等因素[17]。特异性环氧化酶2(COX-2)抑制剂、对乙酰氨基酚及非类固醇类消炎药等制剂作为治疗骨关节炎的首选药物，在用药过程中能够迅速缓解患者的疼痛、改善关节功能，但并不能完全恢复关节软骨的生物力学结构和功能，且皮疹、胃肠道不适、消化道溃疡出血穿孔、急性肝肾功能衰竭等并发症限制了其临床应用[18]。随着祖国医学的发展，中医药在预防和治疗骨关节炎等方面显现出一定优势，中药治疗骨关节炎的作用机制研究也逐步受到科研工作者们的青睐[19]。
中药淫羊藿可促进软骨细胞增殖，促骨髓间质干细胞成骨分化以改善骨关节炎的症状，对骨关节炎的治疗具有非常积极的作用[20]，段荔[21]通过对吴生元教授临床辨证治疗骨关节炎的用药规律进行数据分析，发现淫羊藿是治疗骨关节炎的主要药物之一。淫羊藿苷作为淫羊藿的主要有效成分，相关研究表明其具有促进人骨关节炎软骨细胞增殖、抑制人骨关节炎软骨细胞凋亡的作用[22]。研究证实，淫羊藿苷元能显著降低体内肿瘤坏死因子α和前列腺素等炎症因子的水平、抑制中性粒细胞CDllb的表达，并能通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进骨髓间充质干细胞成软骨分化达到治疗骨关节炎的目的[23-24]。故此次研究通过网络药理学和生物信息学深入探究淫羊藿苷元治疗骨关节炎的药理机制。
借助GeneMANIA数据库所构建的PPI关系网络表明，GSN、FKBP4、LGALS3BP、TPP1、JUN可能是淫羊藿苷元治疗骨关节炎的关键靶点。GSN是一种单结构域蛋白，能够通过与血小板活化因子、细菌脂多糖、溶血磷脂酸等促炎因子和大量的生物活性物结合，从而抑制抑制机体炎症反应[25-26]。PIKTEL等[27]研究发现，上调GSN的表达能明显抑制革兰阴性脓毒血症小鼠的炎症反应，同时增强小鼠的抗菌活性。因此淫羊藿苷元能够通过上调GSN的表达来达到治疗骨关节炎的目的。FKBP4是热休克蛋白90(HSP90)的分子伴侣蛋白，在与热休克蛋白90相关的免疫调节和基本细胞过程中发挥着重要作用[28]。研究表明FKBP4及热休克蛋白90基因通过作用雌激素信号通路来促进骨髓间充质干细胞向成软骨分化，对恢复关节软骨的生物力学结构和功能有重大意义[29]。LGALS3BP参与诸多疾病的相关过程，研究发现LGALS3BP通过作用于Akt、JNK等靶点能明显提高细胞的运动、迁移和存活能力[30]，这为淫羊藿苷元通过作用于LGALS3BP治疗骨关节炎的研究提供了新的线索和方向。TPP1是端粒保护蛋白中的核心蛋白，其在维持端粒结构和功能方面发挥着重要作用。细胞的每次分裂都会缩短端粒的长度，当端粒缩短至一定程度时就会失去对染色体的保护，从而导致细胞的衰老和凋亡，故TPP1对细胞的增殖、分化意义重大[31-32]，因此淫羊藿苷元通过作用TPP1来治疗骨关节炎可能具有良好的效果。JUN是一种由c-Fos、c-Jun等因子组成的转录因子，调节机体对生长因子、应激、病毒及细菌的反应，且对基质金属蛋白酶(MMPs)的分泌有调控作用。基质金属蛋白酶通过诱发白细胞介素8、肿瘤坏死因子等炎症因子的释放，进而对骨关节炎的发生、发展及恶化产生影响[33]。研究表明膝关节炎滑膜组织中c-Jun和基质金属蛋白酶在模型中的表达水平明显高于正常膝关节，使用雷公藤甲素干预后，其通过作用靶点JUN来下调基质金属蛋白酶的表达，进而抑制炎症细胞的转录、降低炎症因子的释放以达到治疗骨关节炎的目的[34]。因此通过下调JUN的表达来抑制炎症因子的释放是阻止关节损伤进入不可逆阶段的重要干预措施，对治疗骨关节炎意义重大。对上述靶点的分析表明淫羊藿苷元能够通过作用于多靶点调控炎症反应、促进细胞增殖分化、恢复关节软骨功能、增强机体免疫力，且通过分子对接验证说明淫羊藿苷元与这些靶点之间均具有良好的结合活性，后期可以在此基础上围绕淫羊藿苷元调控的上述靶点治疗骨关节炎开展实验研究。
通过DAIVD数据库对44个关键靶点进行富集分析可知，生物过程主要表现在对钙离子及金属离子、类固醇激素、有机磷的反应；细胞成分主要表现在转录因子复合物、血液微粒、RNA聚合酶Ⅱ转录因子复合物；分子功能主要表现在DNA结合转录激活剂活性、热休克蛋白结合、核激素受体结合；KEGG信号通路主要富集在MAPK信号通路、破骨细胞分化通路、PI3K-AKT信号通路、IL−17信号通路等。上述富集分析结果已被确认为具有高度敏感性和有效性。如KHAN等[35]发现，MAPK及其调控的下游通路p38、ERK和JNK都参与了骨关节炎的发生与发展(通路见图6，图中红色矩形为淫羊藿苷元的作用位点)。MAPK通路的异常表达加速了骨关节炎的进展，针对MAPK通路的抑制剂或阻断剂通过降低基质金属蛋白酶的表达能减少细胞外基质的降解、有效延缓软骨细胞肥大化，对骨关节炎起到治疗作用；ZUPAN等[36]证实，破骨细胞分化通路调控的促炎细胞因子具有破骨或抗破骨活性，它们通过作用RANK配体、核因子κB和骨保护素系统来影响破骨细胞的活动，进而影响骨关节炎的形成与进展；研究表明通过激活PI3K通路发现，其能募集和活化AKT、mTOR等下游信号分子，促进成软骨细胞分化并抑制其凋亡，对治疗骨关节炎有重要指导意义[37]。潘勇等[38]研究发现，骨关节炎患者外周血中IL-17的表达水平明显高于正常人，且与病情的严重程度呈正相关，通过降低血液中IL-17的表达能有效控制骨关节炎患者的病情。通过上述分析可知，淫羊藿苷元治疗骨关节炎是在多因素的共同作用下所产生的综合效应，组织细胞内的生物过程和信号通路虽各自独立，又彼此联系，形成一个复杂的互作网络关系。

综上所述，淫羊藿苷元具有较高的口服生物利用度和良好的类药性，基于GEO数据库深入挖掘淫羊藿苷元和骨关节炎的关键基因，并借助生物信息学从整体水平和分子水平深入探讨淫羊藿苷元与骨关节炎关键基因的互作关系，为研究淫羊藿苷元治疗骨关节炎提供了切实可行的理论和方法。GO和KEGG富集分析预测淫羊藿苷元治疗骨关节炎的发病机制不仅涉及炎症反应、破骨细胞活动、成软骨细胞分化、激素水平等，更是与多靶点、多信号通路密切相关，这为后续使用淫羊藿苷元制药及进行骨关节炎的临床治疗提供了重要的理论基础。
此外该研究尚存在一些缺点：首先，由于筛选条件的限制，只能分析淫羊藿苷元的主要作用靶点，在一定程度上使得研究结果具有局限性；其次，通过网络药理学和生物信息学技术虽然能够筛选出大量靶点和通路，但仍需结合体内外实验进一步验证，以阐明淫羊藿苷元治疗骨关节炎的分子作用机制，促进中药现代化发展。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

淫羊藿苷元治疗骨关节炎分子机制的网络药理学和生物信息学分析

Molecular mechanism of anhydroicaritin in the treatment of osteoarthritis: an analysis based on network pharmacology and bioinformatics

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