基于计算机模拟探讨牛膝治疗骨关节炎软骨退变机制

目的 基于生物信息学和网络药理学方法，筛选荣筋拈痛方君药牛膝相关活性成分，通过动物体内体外实验观察其对骨关节炎相关治疗靶点的影响。方法 通过中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）数据库筛选中药牛膝主要活性成分和治疗靶点；通过GEO数据库获得与疾病的差异表达基因，并进行交叉分析；采用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR），蛋白免疫印迹法（Western blot）检测牛膝主要活性成分对骨关节炎大鼠体内体外富集治疗靶点的影响。结果 牛膝作用骨关节炎相关活性成分共20种，槲皮素为其中重要成分之一；靶基因共3个，其中骨桥蛋白（OPN），纤维蛋白溶解抑制剂-1（PAI-1）等为该网络中的关键基因；基因本体（GO）分析共获得相关条目227条，涉及到的功能包括创伤生理反应调节（GO：1903034），创伤反应负调节（GO：1903035）等。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析获得相关通路12条，涉及细胞外基质受体相互作用（hsa04512）等。动物实验中，与正常组比较，模型组OPN，PAI-1 mRNA和蛋白表达量增加与模型组比较，槲皮素组OPN，PAI-1 mRNA和蛋白表达量降低（P<0.05）。细胞实验中，与正常组比较，模型组OPN，PAI-1蛋白表达量增加，Ⅱ型胶原（CollagenⅡ）蛋白表达量降低；与模型组比较，槲皮素组和抑制剂组OPN，PAI-1蛋白表达量降低，CollagenⅡ蛋白表达量明显增加（P<0.05）。结论 牛膝可能主要通过其活性成分（槲皮素）下调软骨细胞OPN，PAI-1靶mRNA表达，上调CollagenⅡ蛋白表达，实现抑制软骨退变，防治骨关节炎。