【文章题目】Network Pharmacology Analysis and Biological Validation Systemically Identified the Active Ingredients and Molecular Targets of Kudzu Root on Osteoporosis

网络药理学分析和生物学验证系统鉴定了葛根对骨质疏松症的活性成分和分子靶点

【摘要】

作为一种传统药膳，葛根 （KR） 已被证明是治疗骨质疏松症 （OP） 的有效药物。然而，其对 OP 的确切靶点和潜在的综合药理机制尚未得到系统研究。本研究的目的是通过网络药理学的方法系统探索 KR 对 OP 的活性成分、分子靶点和成分-靶点网络，然后在糖皮质激素诱导的斑马鱼骨质流失模型中进行生物学验证。我们的结果在相应的数据库中共鉴定出 15 种在 KR 中具有良好药代动力学特性的活性化合物和 119 个与 OP 相关的靶点，形成了一个成分-靶点网络。此外，蛋白质-蛋白质相互作用 （PPI） 网络进一步确定了 39 个核心靶点。功能注释富集分析显示，AKT1、P65、MAPK14、JUN、TNF-α、MMP9、IL6 和 IL1B 等多靶点显著富集了 TNF 信号通路和破骨细胞分化过程，是分子对接、分子动力学模拟和体内实验验证的关键靶点。这些关键靶点在分子对接和分子动力学中有效发挥作用，AKT1、MMP9 和 TNF-α 分别与香豆素、金雀异黄素和金雀异黄素 7-葡萄糖苷表现出更突出的结合能。在斑马鱼模型中的进一步实验验证表明，KR 可以调节关键靶标 （AKT1 、 P65 、 MAPK14 、 JUN 、 TNF-α 和 MMP9） 的表达。本研究为 KR 的活性成分与其在 OP 中的多靶点之间的关系提供了系统视角，从而构建了一个药理学网络来阐明 KR 改善 OP 的机制。

【研究流程】

【机制图】

【结果部分】

1. KR 中活性化合物的筛选和化合物-靶点网络的构建

2. 构建 KR 反 OP 目标的 PPI 网络

3.KR 抗 OP 靶点的基因本体富集分析

4.通路富集分析和化合物-靶点-通路网络构建

5.KR靶蛋白在预测通路上的分布

6.TNF 和破骨细胞分化途径的富集靶标与其相应的活性化合物的对接模型

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7.KR 活性化合物 - 蛋白质靶标复合物的分子对接

8.KR 活性成分-OP 靶标复合物稳定性的分子动力学分析

9.斑马鱼模型中 KR 抗 OP 作用的靶点验证

【总结】

我们的研究结果阐明了 KR 的多个成分和多个靶点在 OP 治疗中的合作。具体来说，我们提出参与 TNF 信号通路和破骨细胞分化通路的 AKT1、P65、MAPK14、JUN、TNF-α 和 MMP9 是 KR 阻止 OP 的精确靶点。从临床角度来看，除了 RANK/RANKL/OPG 信号通路外，上述关键靶点可被视为开发旨在抑制过度破骨细胞活化的药物的新策略。此外，作为一种常用的传统药膳，KR 有可能用作适当的临床策略，并作为与其他治疗 OP 的补充方法的一部分，例如钙和维生素 D 补充剂以及临床抗骨质疏松药物。综上所述，我们的研究结果为 KR 治疗 OP 的临床应用提供了理论基础和研究数据，并系统揭示了 KR 对 OP 的药效学基础和综合药理作用机制。

然而，我们的研究有一些局限性。首先，网络药理学研究通常基于计算预测。尽管在本研究中，KR 针对 OP 的预测分子靶点在 mRNA 水平上得到了验证，但有必要整合其他更直接和精确的方法，例如高通量测序，以在未来的研究中证实我们的发现。其次，我们只检查 KR 提取物对预测靶标的影响，而不是从 KR 中分离的每种化合物。因此，未来的研究将侧重于研究从 KR 中分离的生物活性化合物对体外破骨细胞分化模型和体内哺乳动物 OP 模型中预测靶点的调节作用。同时，我们将利用细胞热转移测定 （CETSA）、表面等离子体共振 （SPR）、等温滴定量热法 （ITC） 和微量热泳 （MST） 技术在未来的研究中进一步验证 KR 的生物活性化合物与预测靶蛋白之间的相互作用。

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