骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种常见难治的骨与关节疾病,主要以关节软骨细胞显著减少,关节基质崩解、软骨下骨退变及继发性骨质增生为特征,以关节逐渐加重的不可逆性疼痛、肿胀、运动障碍甚至畸形等为临床特征表现。有研究指出全球大约有10%的男性、18%的女性以及60%~65%的60岁以上人群患有OA[1],且在过去数十年中其发病率总体呈增长态势[2]。但OA的发病机制仍不十分明确。目前,OA的非手术手段治疗有很多[3],包括药物干预、饮食调控和运动疗法。化学药通常分为非特异性药物和特异性药物2类,可显著缓解患者的临床症状,但可能的不良反应和耐受性限制了其应用,而且其靶向性过于单一。传统中医凭借其“简、便、廉、效”的优势在防治OA方面发挥着得天独厚的优势,具有广阔的发展前景。
骨碎补DrynariaeRhizoma是水龙骨科(Polypodiaceae)植物槲蕨Drynariafortune(Kunze)J.Smith的干燥根茎,始载于唐《本草拾遗》,入肝、肾经,其味甘、辛,性温,具有疗伤止痛、补肾强骨功效,主治跌扑闪挫、筋骨折伤、肾虚腰痛、筋骨痿软、耳鸣耳聋、牙齿松动等症,还具有促增殖分化、抗骨质疏松、肾保护、牙骨细胞保护、骨缺损修复、抗骨关节炎等作用,是中医临床治疗OA常用药物之一[4-5]。文献研究表明,骨碎补在治疗OA方面可发挥显著作用[5],但其药效物质基础和分子机制依然不十分明确。所以,深入分析探究骨碎补治疗OA的活性成分及其可能的作用机制,从微观角度科学论证阐述,对其临床应用与推广具有十分重要的意义。但现有的中药研究手段普遍存在成本高昂、检测灵敏度低、缺乏标准可靠的评价指标等问题,难以全面、高效、清晰地揭示中药作用机制。得益于大数据时代网络药理学和生物信息学理论的建立与发展,使中药潜在生物活性成分和作用靶点的研究不断深入。本研究筛选和预测了骨碎补治疗OA的相关靶点,对其进行富集分析,探讨骨碎补治疗OA可能的作用机制。
1方法
1.1骨碎补生物活性成分筛选
通过检索中药系统药理学数据库和分析平台[6](TCMSP)挖掘骨碎补所有成分数据,根据成分药动学吸收、分布、代谢、排泄(ADME)参数[7-9]进行初步筛选,筛选条件为药物口服生物利用度(OB)≥30%,药物相似性(DL)≥0.18[10-11]。在TCMSP中对筛选后获得的活性成分进行配对分析,得到骨碎补最终的生物活性成分。同时,结合前期研究结果及查阅文献对生物活性成分进行完善。
1.2骨碎补作用靶点预测及生物活性成分-靶点网络构建
通过TCMSP靶点预测模型预测“1.1”项下骨碎补生物活性成分的作用靶点,采用网络图像化软件Cytoscape3.2.1[10]对生物活性成分及作用靶点进行相关网络构建,其中用“节点(node)”表示分子、靶蛋白,用“边(edge)”表示成分与靶点之间的关系。采用networkanalyzer插件进行网络特征分析,以明确骨碎补中较为重要的成分和靶点,结合文献分析其中的相互作用。
1.3OA相关疾病靶点检索
通过药物靶标数据库[12](TTD,