透骨消痛胶囊异病同治关节炎：网络药理学、分子对接及分子动力学模拟分析

doi:10.12307/2025.729

中国组织工程研究 ›› 2025, Vol. 29 ›› Issue (24): 5093-5101.doi: 10.12307/2025.729

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透骨消痛胶囊异病同治关节炎：网络药理学、分子对接及分子动力学模拟分析

林亦欣1，王文义2，雷晓庆1，马德尊1，黄艳峰1，付长龙3，叶锦霞1，3

福建中医药大学，1中西医结合研究院，2科技创新与转化中心，福建省福州市 350122；3福建省中西医结合老年性疾病重点实验室，福建省福州市 350122

收稿日期:2024-07-11 接受日期:2024-09-05 出版日期:2025-08-28 发布日期:2025-01-23
通讯作者: 叶锦霞，博士，高级实验师，硕士生导师，福建中医药大学中西医结合研究院，福建省福州市 350122；福建省中西医结合老年性疾病重点实验室，福建省福州市 350122
作者简介:林亦欣，女，1999年生，福建省厦门市人，汉族，福建中医药大学在读硕士，主要从事中西医结合防治骨伤病研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(81202836)，项目负责人：叶锦霞；陈可冀中西医结合发展基金项目(CKJ2023004)，项目负责人：付长龙；福建中医药大学校管课题(X2023023)，项目负责人：叶锦霞；福建省自然科学基金项目(2024J01137)，项目负责人：叶锦霞

Tougu Xiaotong Capsules for treating arthritis according to the principle of “Same Treatment for Different diseases”: analysis based on integrated pharmacology, molecular docking techniques and molecular dynamics simulation

Lin Yixin1, Wang Wenyi2, Lei Xiaoqing1, Ma Dezun1, Huang Yanfeng1, Fu Changlong3, Ye Jinxia1, 3

Transformation Center, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350122, Fujian Province, China; 3Fujian Key Laboratory of Integrative Medicine on Geriatrics, Fuzhou 350122, Fujian Province, China

Received:2024-07-11 Accepted:2024-09-05 Online:2025-08-28 Published:2025-01-23
Contact: Ye Jinxia, MD, Senior laboratory technician, Master’s supervisor, Academy of Integrative Medicine, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350122, Fujian Province, China; Fujian Key Laboratory of Integrative Medicine on Geriatrics, Fuzhou 350122, Fujian Province, China
About author:Lin Yixin, Master’s candidate, Academy of Integrative Medicine, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350122, Fujian Province, China
Supported by:
National Natural Science Foundation of China, No. 81202836 (to YJX); Developmental Fund of Chen Keji Integrative Medicine, No. CKJ2023004 (to FCL); Research Program of Fujian University of Traditional Chinese Medicine, No. X2023023 (to YJX); Natural Science Foundation of Fujian Province, No. 2024J01137 (to YJX)

摘要/Abstract

摘要：
文题释义：
异病同治：是指不同的疾病在发展过程中，由于出现了相同的病机，即可采用同一方法治疗的法则。
分子动力学模拟：基于牛顿力学原理模拟原子和分子的物理运动轨迹和状态的方法。对于较为复杂的生物分子体系，通常通过对相互作用粒子的牛顿运动方程进行数值解析来确定体系内粒子的轨迹，而粒子间的作用力和势能采用分子力学力场来确定。

背景：课题组前期研究发现透骨消痛胶囊在临床上不仅可用于治疗骨关节炎，对类风湿性关节炎及痛风性关节炎也有较好的疗效，但目前对其“异病同治”3种骨关节疾病的具体作用机制尚不清楚。
目的：通过整合网络药理学、分子对接技术及分子动力学模拟探讨透骨消痛胶囊“异病同治”骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的作用及机制。
方法：通过中药系统药理学分析平台(TCMSP)、Swiss Target Prediction数据库检索透骨消痛胶囊活性化学成分及其对应的靶点；借助GeneCards和OMIM数据库获得骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的疾病基因；使用Cytoscape 3.7.2软件构建药物-成分-疾病-靶点网络图及蛋白互作网络，利用Daivd数据库进行GO分析和KEGG通路富集分析；使用CB-DOCK2网站进行分子对接模拟，并使用GROMACS 2020.6软件进行分子动力学模拟。
结果与结论：①筛选出透骨消痛胶囊活性成分50个，潜在靶点184个，与3种骨关节疾病的交集靶点29个；②根据交集靶点的GO富集分析发现透骨消痛胶囊治疗3种骨关节疾病的关键基因功能为细胞对脂多糖的反应、炎症反应、细胞外基质、蛋白质结合、锌离子结合等；③KEGG分析关键通路为白细胞介素17信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、NOD样受体和Toll样受体信号通路；④根据PPI网络确定6个核心靶点(白细胞介素6、白细胞介素1β、前列腺素内过氧化物合酶1、前列腺素内过氧化物合酶2、细胞色素P4501A2、C-X-C趋化因子配体8)；⑤分子对接结果证实(+)-儿茶素、β-谷甾醇、山奈酚、杨梅酮、川芎内酯等具有良好的构效关系，分子动力学模拟进一步证实CYP1A2与川芎内酯能稳定结合，佐证了网络药理学及分子对接结果。提示透骨消痛胶囊可能通过作用于白细胞介素1β、前列腺素内过氧化物合酶1、前列腺素内过氧化物合酶2、CYP1A2等靶点，调控白细胞介素17信号通路、肿瘤坏死因子信号通路等对骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎发挥“异病同治”的作用。
https://orcid.org/0009-0005-8961-8900(林亦欣)；https://orcid.org/0009-0004-7159-0316(叶锦霞)

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: 透骨消痛胶囊, 异病同治, 骨关节炎, 类风湿性关节炎, 痛风性关节炎, 整合药理学, 分子对接技术, 分子动力学模拟, 工程化组织构建

Abstract: BACKGROUND: Our previous research found that Tougu Xiaotong Capsules can be used not only for the treatment of osteoarthritis, but also for rheumatoid arthritis and gouty arthritis. However, the specific mechanism of action of “Same Treatment for Different Diseases” is still unclear.
OBJECTIVE: To identify the main effects and mechanisms of Tougu Xiaotong Capsules in the treatment of osteoarthritis, rheumatoid arthritis and gouty arthritis with the treating principle of “Same Treatment for Different Diseases” by the methodologies of integrated pharmacology, molecular docking techniques and molecular dynamics simulation.
METHODS: The active chemical components of Tougu Xiaotong Capsules and their corresponding targets were retrieved from the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform (TCMSP) and the Swiss Target Prediction database. The disease genes for osteoarthritis, rheumatoid arthritis and gouty arthritis were obtained from the GeneCards and OMIM databases. Cytoscape 3.7.2 software was used to construct a drug-component-disease-target network diagram and a protein-protein interaction network. Gene ontology analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes enrichment analysis were conducted using the Daivd database. Molecular docking simulations were performed on the CB-DOCK2 website, and molecular dynamics simulations were carried out using the GROMACS 2020.6 software.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) A total of 50 active components of Tougu Xiaotong Capsules were screened, with 184 potential targets and 29 intersection targets across the three types of arthritis. (2) The gene ontology enrichment analysis of the intersection targets indicated that the key gene functions of Tougu Xiaotong Capsules in treating the three types of arthritis were found to be cellular response to lipopolysaccharide, inflammatory response, extracellular matrix, protein binding, and zinc ion binding. (3) Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes enrichment analysis identified key pathways as interleukin-17 signaling pathway, tumor necrosis factor signaling pathway, NOD-like receptor and Toll-like receptor signaling pathways. (4) Six core targets [interleukin-6, interleukin-1β, prostaglandin endoperoxide synthase 1, prostaglandin endoperoxide synthase 2, cytochrome P450 1A2 (CYP1A2) and C-X-C chemokine ligand 8] were determined based on the protein-protein interaction network. (5) Molecular docking results confirmed that (+)-catechin, β-sitosterol, kaempferol, myricetin, and wallichilide had good structure-activity relationships. Molecular dynamics simulations further confirmed the stable binding of CYP1A2 with wallichilide, corroborating the network pharmacology and molecular docking results. Therefore, Tougu Xiaotong Capsules may regulate the interleukin-17 signaling pathway, tumor necrosis factor signaling pathway, and other signaling pathways by targeting interleukin-1β, prostaglandin endoperoxide synthase 1, prostaglandin endoperoxide synthase 2 and CYP1A2, exert an effect of “Same Treatment for Different Diseases” on osteoarthritis, rheumatoid arthritis and gouty arthritis.

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: Tougu Xiaotong Capsules, same treatment for different diseases, osteoarthritis, rheumatoid arthritis, gouty arthritis, integrated pharmacology, molecular docking technology, molecular dynamics simulation, engineered tissue construction

中图分类号:

林亦欣, 王文义, 雷晓庆, 马德尊, 黄艳峰, 付长龙, 叶锦霞. 透骨消痛胶囊异病同治关节炎：网络药理学、分子对接及分子动力学模拟分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(24): 5093-5101.

Lin Yixin, Wang Wenyi, Lei Xiaoqing, Ma Dezun, Huang Yanfeng, Fu Changlong, Ye Jinxia. Tougu Xiaotong Capsules for treating arthritis according to the principle of “Same Treatment for Different diseases”: analysis based on integrated pharmacology, molecular docking techniques and molecular dynamics simulation[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2025, 29(24): 5093-5101.

图/表（结果） 13

2.1 药物活性成分及预测靶点通过TCMSP数据库进行搜索，根据OB > 30%、DL > 0.2的标准进行筛选，去除重复，得到透骨消痛胶囊中的活性成分50个，分别是巴戟天20个、白芍13个、川芎7个、肿节风10个。利用TCMSP和Swiss Target Prediction对活性成分进行靶点预测，共获得184个潜在靶点，排名前10的活性成分如表1所示。

2.2 疾病相关靶点与药物-疾病交集靶点经过GeneCards和OMIM数据库检索，获得骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎靶点分别为716，320，1 489个，交集靶点共有109个。疾病交集靶点与药物靶点交集共获得“异病同治”靶点29个，如图1所示。
2.3 蛋白相互作用网络通过将骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的潜在靶点基因导入到STRING数据库，构建疾病与成分靶点的蛋白质-蛋白质互作网络，如图2所示。该网络包含了109个相互关联的蛋白质，筛选得到核心靶点白细胞介素6、白细胞介素1β、前列腺素内过氧化物合酶(prostaglandin-endoperoxide synthase，PTGS)1、前列腺素内过氧化物合酶2、CYP1A2、CXCL8，可能是透骨消痛胶囊治疗骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的重要PPI网络。
2.4 潜在靶点GO及KEGG通路富集分析 GO富集分析结果显示，透骨消痛胶囊异病同治骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎靶点涉及的生物过程主要包括细胞对脂多糖的反应、炎症反应、RNA聚合酶Ⅱ启动子转录的正调控、基因表达的正调控、转录的正调控、DNA模板信号转导等；涉及的细胞组分主要包括细胞外空间、富含ficolin-1的颗粒管腔、细胞外基质等；涉及的分子功能主要包括蛋白质结合、锌离子结合、血红素结合、铁离子结合、酶结合、RNA聚合酶Ⅱ转录因子活性，配体激活的序列特异性DNA结合等，结果如图3所示。
KEGG通路富集分析结果显示，透骨消痛胶囊治疗骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的主要通路为白细胞介素17信号通路、肿瘤坏死因子信号通路及NOD样受体、Toll样受体信号通路等，结果如图4所示。并绘制核心信号通路与核心靶点的桑基图，将通路与靶点之间的相关性可视化，结果如图5所示。
2.5 分子对接结果选取核心靶点白细胞介素6、白细胞介素1β、前列腺素内过氧化物合酶1、前列腺素内过氧化物合酶2、CYP1A2、CXCL8与beta-sitosterol、kaempferol、myricanone、quercetin、wallichilide等成分进行分子对接，结果如表2所示。分子对接结果显示，CYP1A2与wallichilide(川芎内酯)、kaempferol(山奈酚)、quercetin(槲皮素)结合效果最好，前列腺素内过氧化物合酶2与其余化合物结合皆有较好的效果，关键化合物与核心靶蛋白分子之间的对接模式如图6所示。

2.6 分子动力学模拟结果根据相关文献报道及分子对接结果，预测CYP1A2可能是川芎内酯治疗骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的的重要靶点。此次研究进一步使用分子动力学模拟检测川芎内酯与CYP1A2结合的稳定性，获得川芎内酯和CYP1A2在蛋白质上均方根偏差(rootmeansquareerror，RMSD)和均方根波动(rootmeansquaredeviation，RMSF)的结果。由图7可知，在分子动力学模拟的初始阶段(0-20 ns)，RMSD值存在较大变化。20 ns以后，RMSD曲线波动幅度减低接近平稳，波动范围仅为0.1 nm，表明该体系在结合模式上具有较高的稳定性和平衡性。
计算蛋白质与小分子之间的HBond，评估蛋白质与小分子之间氢键的指标，结果如图8所示，在模拟的过程中，蛋白质与小分子之间形成了许多氢键，其中以蛋白质中的一些关键残基和小分子中的一些重要基团之间的氢键为主。
计算蛋白质与小分子之间的Gyrate，结果如图9所示，评估蛋白质整体紧凑程度，其Gyrate值相较于单独的蛋

白质分子有所下降，说明小分子的结合使得蛋白质分子更加紧凑。
计算蛋白质与小分子之间的溶剂可及表面面积(solvent-accessibility surface area，SASA)，结果如图10所示，结果显示在蛋白质与小分子结合之前，蛋白质的SASA值较大，而在结合后则有所下降，说明小分子的结合使得蛋白质表面积减小。

计算蛋白质与小分子之间的RMSF，结果如图11所示，评估整个模拟过程中氨基酸残基的灵活性，结果显示，蛋白质的RMSF值在结合部分较小，系统整体波动较轻，波动范围在1 nm以内，这表明川芎内酯与CYP1A2结合之间存在稳定的相互作用。如表3所示，两者的总结合自由能为-223.70 kJ/mol，其中范德华力和蛋白保持作用占比最多。

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引言

骨关节疾病为骨骼或关节发生的原发性和继发性疾病，病因复杂，目前骨关节炎、类风湿性关节炎和痛风性关节炎等几种常见的骨关节疾病患病率正在逐年增加，日益成为影响患者生活质量的严重公共卫生问题[1-3]。中医认为骨关节炎是由于肾气不足、肝气郁结、湿邪侵袭等原因导致的。肝主筋，肾主骨，肝肾功能的衰退影响了筋骨的滋养和修复能力；湿邪侵袭则加重关节的肿胀和疼痛，其多发于下肢膝、踝关节，治疗骨关节炎的原则主要是补肾柔肝、活血祛风、祛湿止痛。类风湿性关节炎在中医中被认为是“正虚外感”，即体内正气虚弱，外邪入侵引发的一种疾病。正虚指的是人体的气血、阴阳失衡，外感则指风、寒、湿等外邪侵入经络，导致气血运行不畅，引起关节肿痛、僵硬等症状，主要影响手足小关节，尤其是手指和脚趾的关节，常表现为对称性病变。治疗类风湿性关节炎的原则是扶正祛邪、增强体质，同时减轻关节炎症。痛风性关节炎在中医中被认为与肝、肾功能失调有关。肝主疏泄，肝气郁结会导致尿酸代谢障碍；肾主水液代谢，肾气不足会影响尿酸的排泄，其主要影响大关节，如踝关节、膝关节、腕关节等，尤其是夜间发作更为常见。治疗痛风性关节炎的原则是清热利湿、活血化瘀、调和肝肾。上述疾病均发于四肢关节部位，临床表现以疼痛为主，严重者可出现畸形、功能障碍。三者均可见于中医“痹症”范畴，可总结归纳为正气亏虚、外感风寒湿邪的本虚标实之证。
透骨消痛胶囊为福建中医药大学附属第二人民医院院内制剂(批准文号：闽药制备字Z20190010000)，由巴戟天、白芍、川芎以及肿节风配伍而成。课题组前期研究发现透骨消痛胶囊在骨关节炎治疗中可通过多环节、多层次、多靶点起到延缓软骨退变、减轻疼痛的作用[4-7]。
长期的临床实践发现，透骨消痛胶囊对类风湿性关节炎及痛风性关节炎也有较好的疗效，为了进一步促进透骨消痛胶囊的临床应用和二次开发，明确其调控机制，此次研究运用整合药理学的策略来探讨透骨消痛胶囊“异病同治”骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的潜在药效物质和作用机制[8-9]；通过分子对接技术初步验证潜在活性成分与关键靶点之间的相互作用，筛选潜在的活性成分及靶点；结合分子动力学模拟观察成分、靶点的稳定结合状态，进一步验证分子对接的结果，从而全面地探究透骨消痛胶囊“异病同治”骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的作用机制，为透骨消痛胶囊的临床应用提供更多的科学依据。

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 资料和方法 Data and methods
1.1 设计利用数据库检索透骨消痛胶囊“异病同治”骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的成分和靶点，通过GO富集分析与KEGG分析靶点功能和信号通路，构建“药物-成分-靶点-信号通路”网络，分析透骨消痛胶囊“异病同治”3种关节炎的潜在成分及靶点、信号通路；进一步通过分子对接技术与分子动力学模拟研究活性成分与潜在靶点的结合。
1.2 时间及地点实验于2024年1-4月在福建中医药大学完成。
1.3 数据库及软件中药系统药理学分析平台TCMSP(http://tcmspw.com/tcmsp.php)；Swiss Target Prediction数据库(http://www.swisstargetprediction.ch/)；GeneCards数据库(https://www.genecards.org/)；人类疾病信息资源库OMIM数据库(https://omim.org/)；Cytoscape 3.7.2软件；Uniprot数据库(http://www.Unitprot.org/)；STRING软件(https://string-db.org/)；PubChem数据库(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)；Venny 2.1.0制图平台(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)；DAVID数据库(https://david.ncifcrf.gov/tools.jsp)；RCSB PDB数据库(https://www.rcsb.org/)；CB-DOCK2网站(https://cadd.labshare.cn/cb-dock2/php/index.php)；GROMACS 2020.6软件；gmx_mmpbsa在线工具(https://github.com/Jerkwin/gmxtool/tree/master/gmx_mmpbsa)。
1.4 实验方法
1.4.1 药物活性成分的收集和靶点预测在TCMSP数据库对巴戟天、白芍、川芎和肿节风进行成分检索，根据口服生物利用度(oral bioavailability，OB) > 30%以及药物类药性(drug-likeness，DL) > 0.20的标准筛选潜在活性成分[10]；将筛选出的成分输入到Swiss Target Prediction数据库中，设定物种为人类(homo sapiens)，使用Uniprot数据库对靶点进行名称校正，进一步删除重复项，即为透骨消痛胶囊的活性成分和潜在靶点。
1.4.2 疾病潜在靶点获取以“骨关节炎(Osteoarthritis，OA)”“类风湿性关节炎(Rheumatoid arthritis，RA)”“痛风性关节炎(Gouty arthritis，GA)”为关键词，在GeneCards和OMIM数据库检索疾病靶点，合并两个数据库中重复的疾病靶点，删除重复项。在Venny 2.1.0制图平台绘制“药物-疾病”交集靶点韦恩图。
1.4.3 PPI网络的构建及核心靶点筛选利用Excel表格分析透骨消痛胶囊活性成分靶点和骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎靶点的共有靶点，即透骨消痛胶囊“异病同治”3种骨关节疾病的潜在靶点，将疾病与药物的交集靶点导入到STRING数据库中，设定研究对象为人类(homo sapiens)。设置筛选置信度≥0.7，获得蛋白-蛋白相互作用(protein-protein interaction，PPI)网络。进一步利用Cytoscape 3.7.2软件进行可视化分析，利用Network Analyer插件筛选Closeness Centrality(CC)、Betweenness Centrality(BC)、Degree三个参数均大于各自均值的节点，以Degree值选择核心靶点；用软件中的CytoHubba插件进行拓扑分析，选择MNC(maximum neighborhood component)、MCC(maximal clique centrality)算法的TOP 10靶点，三者结合分析获得核心靶点。
1.4.4 GO和KEGG通路富集分析通过David数据库对疾病与药物的共有靶点进行GO和KEGG富集分析。GO分析包括生物过程(biological processes，BP)、细胞组分(cellular components，CC)和分子功能(molecular function，MF)3个模块。在此过程中，设定P值的上限为0.01、q值的上限为0.05，根据P值排序，获得排名前6的基因功能和排名前20的KEGG通路，利用微生信网站进行可视化分析。
1.4.5 “成分-靶点-通路”网络构建根据富集的KEGG通路及作用靶点，结合靶点对应的透骨消痛胶囊活性成分，利用Cytoscape 3.7.2软件，构建“成分-靶点-通路”网络图。
1.4.6 分子对接验证使用PDB数据库、PubChem数据库分别获取活性成分和靶蛋白分子对接所需相关文件格式。借助CB-DOCK2数据平台进行分子对接研究，选取结合自由能小的可视化构象。
1.4.7 分子动力学模拟与结合自由能计算分子动力学模拟采用GROMACS2020.6软件，选择charm36-mar2019力场。将蛋白质分子和小分子的结构文件导入软件，采用TIP3P水模型对蛋白质及其复合物进行水解过程的模拟，在静态温度26.85 ℃和标准大气压100 kPa下进行。为使能量最小化，实施最速下降法，使用gmxgrompp和gmxmdrun命令分别进行100 000步的等温等容系综平衡和等温等压系综平衡，耦合常数为0.1 ps，持续时间为100 ps模拟。体系平衡后设置步长为2 fs，对复合物执行时长为200 ns的分子动力学模拟，并且每隔10 ps保存1次轨迹数据。继续使用gmxrms命令计算均方根偏差、均方根波动、溶剂可及表面积、氢键和自由能及蛋白回旋半径。使用gmx_mmpbsa在线工具，依据分子力学/泊松-玻尔兹曼表面积(molecular mechanics with Poisson-Boltzmann and surface area solvation，MM/PBSA)方法，计算蛋白质与分子间的结合自由能，分析复合物的结合自由能。
1.5 主要观察指标 ①药物活性成分及预测靶点结果；②疾病相关靶点与药物-疾病交集靶点；③蛋白相互作用网络；④潜在靶点GO及KEGG通路富集分析；⑤分子对接结果；⑥分子动力学模拟结果。

讨论

骨关节炎、痛风性关节炎及类风湿性关节炎均属于中医“痹证”，多由正气亏虚、外感风寒湿邪而成，症状包括经络堵塞、关节麻木无感觉、疼痛、硬化、僵硬、肿胀和变形等。透骨消痛胶囊以巴戟天、白芍、川芎、肿节风4味中药配伍而成，能补肾柔肝，活血祛风，临床疗效显著，在治疗关节炎上具有不良反应小、依从性好、价格实惠等优势。透骨消痛胶囊对关节炎“本痿标痹”之病机切实有效，符合“异病同治”范畴。整合药理学融合了生物学、药理学、计算生物学、网络分析等多学科技术，其系统性、整体性的特点与中医的整体观念、辨证论治理念相一致，其整体性特点可以弥补以往中药方剂研究单一靶点的不足[11-12]。故此次研究整合网络药理学、分子对接技术及分子动力学模拟对透骨消痛胶囊“异病同治”骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的作用机制进行探讨，旨在为透骨消痛胶囊的临床应用及二次开发提供科学依据。
此次研究通过交集分析、GO功能分析及KEGG信号通路分析，明确透骨消痛胶囊主要活性靶点为：白细胞介素1β、白细胞介素6、CYP1A2、前列腺素内过氧化物合酶1、前列腺素内过氧化物合酶2、CXCL8等。白细胞介素1β作为重要的促炎因子，在关节炎的发生发展中起到重要的作用，在骨关节炎、痛风性关节炎中，白细胞介素1β、白细胞介素6等炎症因子表达量会增高，滑液中白细胞介素1β的浓度与膝关节疼痛呈负相关[13-14]。研究发现白细胞介素1β能增加ADAMTS-4、基质金属蛋白酶13、环氧化酶2和诱导型一氧化氮合酶等炎症因子的表达[15]。
白细胞介素6是放大炎症的主要病原体，在炎症过程、破骨细胞介导的骨吸收中起着重要作用[16]。白细胞介素6会导致进行性骨关节炎软骨丢失[17]，痛风性关节炎患者血清白细胞介素6呈高水平状态，与关节滑膜炎性病变息息相关[18]。CYP1A2是人体重要的代谢酶，韩国一项研究发现CYP1A2基因型可改变类风湿性关节炎的风险[19]。此外，CYP衍生的环氧-二十碳三烯酸(epoxyeicosatrienoic acids，EETs)抑制环氧酶2介导的炎症反应，因此，EETs可以作为炎症状态的指标[20]。研究表明，在类风湿性关节炎患者的滑膜肥大细胞中，前列腺素内过氧化物合酶1和前列腺素内过氧化物合酶2表达显著升高[21]。CXCL8是一种众所周知的炎症递质，在骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎患者中表达均有明显升高[22]。此外，CXCL8能够通过调控JAK-STAT、核因子kB和JNK-MAPK信号传导路径，提升其他炎症细胞因子表达，对骨关节炎的软骨细胞增殖产生抑制作用[23]。因此，上述靶点或可成为透骨消痛胶囊透骨消痛胶囊“异病同治”核心作用靶点。
根据GO功能和KEGG通路富集分析研究结果，推测透骨消痛胶囊在治疗骨关节疾病方面可能涉及到白细胞介素17信号通路、肿瘤坏死因子信号通路以及NOD样受体、Toll样受体信号通路等。白细胞介素17通路能对类风湿关节炎患者的滑膜细胞产生影响，它可以诱导白细胞介素6和白细胞介素8的产生，还参与了骨关节炎软骨细胞自噬、衰老，并且调节软骨基质代谢平衡[24-25]。肿瘤坏死因子(TNF)是关节炎发病机制的关键调节因子之一，它能通过激活核因子κB从而促进细胞的存活、分化、免疫和放大炎症反应。TLR4作为Toll样受体家族成员之一，参与了骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎的发生发展。研究表明，包含透骨消痛胶囊在内的多种中成药可以有效调节体内外关节炎中肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β、核因子κB、TLR4的表达，从而改善骨关节炎、痛风性关节炎等[26-29]。NLRP3作为NOD样受体家族中研究最深入的靶点之一，在关节炎的发生发展中作用广泛，通过抑制NLRP3炎症小体可以缓解关节炎的炎症反应[30]。研究表明，三石汤可以通过抑制NLRP3炎症小体、调节BRD4/NF-κB/NLRP3通路等，有效减少关节炎细胞焦亡损伤，从而降低痛风性关节炎的炎症水平[31]。
为了进一步明确研究所得的成分、靶点的可信度，此次研究将核心靶点白细胞介素6、白细胞介素1β、前列腺素内过氧化物合酶1、前列腺素内过氧化物合酶2、CYP1A2、CXCL8与透骨消痛胶囊潜在活性成分beta-sitosterol、kaempferol、myricanone、quercetin、wallichilide进行分子对接。通过分子对接研究结果显示，上述潜在活性成分与其中核心靶点均能稳定结合，是透骨消痛胶囊异病同治的有效成分和靶点。其中β-谷甾醇是巴戟天、白芍、川芎、肿节风的主要成分，可以通过激活PPARα通路，抑制肿瘤坏死因子α诱导的类风湿性关节炎滑膜成纤维细胞MH7A的增殖、迁移、侵袭和炎症因子分泌[32]。
山奈酚是一种天然黄酮类物质，在抵抗氧化、炎症、肿瘤等方面具有一定的效果[33]，可以改善骨关节炎大鼠软骨细胞氧化和炎性损伤，抑制活性氧/TXNIP通路进而调控氧化标志物和炎性因子水平[34]，也能显著抑制痛风性关节炎大鼠模型白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α和转化生长因子β的表达[35]。槲皮素可诱导滑膜巨噬细胞的2型选择性活化，抑制软骨细胞的炎症和凋亡，以修复骨关节炎后的软骨[36]。此外，通过缓解炎症，还能改善类风湿性关节炎的临床症状[37]。在痛风性关节炎的治疗中，槲皮素能通过降低白细胞介素17通路来调控该病相关因子白细胞介素17E、白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、Foxp3等的释放[38]。
综上所述，此次研究通过对透骨消痛胶囊中活性成分的分析，采用网络药理学、分子对接技术及分子动力学模拟对透骨消痛胶囊治疗不同类型骨关节炎疾病的机制进行了预测分析，揭示了透骨消痛胶囊对骨关节炎、类风湿性关节炎及痛风性关节炎“异病同治”的潜在活性成分包括(+)-儿茶素、β-谷甾醇、山奈酚、杨梅酮、槲皮素、川芎内酯等；潜在活性靶点包括白细胞介素6、白细胞介素1β、前列腺素内过氧化物合酶1、前列腺素内过氧化物合酶2、CYP1A2、CXCL8等；相关通路涉及白细胞介素17信号通路、肿瘤坏死因子信号通路以及NOD样受体、Toll样受体信号通路等，为临床运用透骨消痛胶囊“异病同治”不同类型关节炎提供了科学依据。后期将继续对此院内制剂进行深入研究，进一步挖掘其潜在活性成分及作用靶点，阐明其发挥异病同治的物质基础及作用机制，从而扩大其治疗范围。此次研究仅基于生物信息学水平，后续还需要进一步进行实验研究验证。

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

透骨消痛胶囊异病同治关节炎：网络药理学、分子对接及分子动力学模拟分析

Tougu Xiaotong Capsules for treating arthritis according to the principle of “Same Treatment for Different diseases”: analysis based on integrated pharmacology, molecular docking techniques and molecular dynamics simulation

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