痹祺胶囊治疗骨关节炎的生物活性成分及潜在机制:基于软骨保护和抗炎活性

Bioactive components and potential mechanisms of Biqi Capsule in the treatment of osteoarthritis: based on chondroprotective and anti-inflammatory activity.

作者信息Ziyue Jia, Jiale Zhang, Xintong Yang, Huiyou Chen, Yuxing Wang, Opoku Bonsu Francis, Yuanchao Li, Zhanbiao Liu, Shaozhuo Zhang, Qilong Wang
PMID38694911
发布时间2024-04-17
DOI10.3389/fphar.2024.1347970

实验完整度

包含体内动物模型(木瓜蛋白酶诱导OA大鼠)、体外细胞模型(SW1353和RAW264.7)、网络药理学分析、分子对接及通路抑制和验证实验,证据层级多样。

主要模型

木瓜蛋白酶诱导的OA大鼠模型 H2O2刺激的SW1353软骨细胞 LPS刺激的RAW264.7巨噬细胞

重点核对

木瓜蛋白酶诱导OA大鼠模型的建立:4%木瓜蛋白酶和泊洛沙姆的缓释剂,关节腔注射50 μL/膝关节,监测1.5 h 动物分组及给药剂量:Vehicle、OA、BQL(0.648 g/kg·d)、BQH(1.296 g/kg·d)、CB(24 mg/kg·d),灌胃给药7天 SW1353细胞损伤模型:H2O2浓度260 μmol/L,处理12小时 RAW264.7细胞炎症模型:LPS浓度500 ng/mL,处理12小时 PI3K抑制剂LY294002预处理:浓度75 μmol/L,处理4小时

摘要

软骨损伤和滑膜炎症是骨关节炎(OA)的重要病理变化。痹祺胶囊是一种用于中国临床治疗关节炎的中药复方,在延缓OA进展方面具有优势。但其发挥抗炎和软骨保护作用的生物活性成分和药理机制尚未完全阐明。在体内研究中,建立了木瓜蛋白酶诱导的OA大鼠模型,以探讨痹祺胶囊抗OA的药理作用和潜在机制。痹祺胶囊减轻了OA大鼠的关节软骨退变和软骨细胞损伤,并抑制了滑膜组织中NF-κB的磷酸化和促炎细胞因子的表达。网络药理学分析表明,痹祺胶囊调节的主要生物过程是炎症和氧化应激,关键通路为PI3K/AKT信号通路。该分析的结果随后在SW1353细胞上得到验证。体外研究表明,痹祺胶囊中的甘草酸和甘草苷通过激活PI3K/AKT/mTOR通路减轻H2O2刺激的SW1353软骨细胞损伤。此外,痹祺胶囊通过NF-κB/IL-6通路减轻LPS刺激的RAW264.7巨噬细胞的炎症反应。这些观察被认为是由士的宁、甘草苷、丹酚酸B、甘草酸、隐丹参酮和丹参酮ⅡA促进的。总之,本研究部分阐明了痹祺胶囊抗OA的药理机制和生物活性成分,并提示其是治疗OA的有前景的治疗选择。本文研究的化合物:士的宁(Pubchem CID:441071);布鲁生(Pubchem CID:442021);甘草苷(Pubchem CID:503737);丹酚酸B(Pubchem CID:6451084);甘草酸(Pubchem CID:14982);隐丹参酮(Pubchem CID:160254);丹参酮ⅡA(Pubchem CID:164676)。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
痹祺胶囊治疗骨关节炎的生物活性成分和潜在药理机制是什么?
核心机制
痹祺胶囊通过激活软骨细胞中PI3K/AKT/mTOR通路发挥软骨保护作用,并通过抑制NF-κB/IL-6通路发挥抗炎作用。甘草酸和甘草苷可能通过靶向RAC1激活PI3K/AKT/mTOR通路。
主要证据
在木瓜蛋白酶诱导的OA大鼠模型中,痹祺胶囊减轻软骨退变并抑制NF-κB磷酸化和促炎细胞因子表达;在SW1353细胞中,痹祺胶囊提取物、甘草酸和甘草苷上调PI3K/AKT/mTOR磷酸化,且LY294002可阻断其保护作用;在RAW264.7细胞中,痹祺胶囊提取物抑制NF-κB核转位和磷酸化,并降低IL-6水平。
研究意义
本研究为痹祺胶囊的临床应用及甘草酸和甘草苷作为抗OA先导化合物的开发提供了实验依据和理论基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体内药效评估

评估痹祺胶囊对木瓜蛋白酶诱导的OA大鼠模型的治疗效果

建立木瓜蛋白酶诱导的OA大鼠模型,灌胃给予痹祺胶囊低剂量(0.648 g/kg·d)和高剂量(1.296 g/kg·d)7天,通过HE染色评估软骨损伤,ELISA检测滑膜组织中IL-1β、IL-6、TNF-α和PGE2水平,Western blot检测NF-κB磷酸化。

2

网络药理学分析

预测痹祺胶囊治疗OA的潜在靶点和信号通路

利用PharmMapper预测7个质量标志物的靶点,从GeneCards、OMIM和TTD数据库收集OA相关靶点,取交集获得68个潜在治疗靶点,进行GO和KEGG富集分析。

3

体外软骨保护作用验证

验证痹祺胶囊提取物对H2O2诱导的SW1353细胞损伤的保护作用及其机制

H2O2刺激SW1353细胞,同时给予痹祺胶囊提取物或化合物,CCK8检测细胞活力,Western blot检测PI3K/AKT/mTOR磷酸化,并使用PI3K抑制剂LY294002进行通路验证。

4

体外抗炎作用验证

验证痹祺胶囊提取物对LPS刺激的RAW264.7细胞炎症反应的影响及其机制

LPS刺激RAW264.7细胞,同时给予痹祺胶囊提取物或化合物,ELISA检测IL-6水平,Western blot检测NF-κB磷酸化和核转位。

5

分子对接

预测甘草酸和甘草苷与RAC1的结合模式

使用Discovery Studio软件,将甘草酸和甘草苷与RAC1(PDB: 1RYF)进行分子对接,分析结合能及相互作用。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
木瓜蛋白酶Sigma-Aldrich76220
泊洛沙姆Sigma-AldrichP4894
脂多糖Sigma-AldrichL2880
二甲基亚砜Sigma-AldrichD8418
LY294002MedChemExpress--
布鲁生Sichuan Vicky Biotechnology Co., Ltd.--
甘草苷Sichuan Vicky Biotechnology Co., Ltd.--
丹酚酸BSichuan Vicky Biotechnology Co., Ltd.--
甘草酸Sichuan Vicky Biotechnology Co., Ltd.--
隐丹参酮Sichuan Vicky Biotechnology Co., Ltd.--
丹参酮ⅡASichuan Vicky Biotechnology Co., Ltd.--
抗PI3K p85抗体Cell Signaling Technology4257
抗Akt抗体Cell Signaling Technology9272
抗p-Akt抗体Cell Signaling Technology9275
抗NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology8242
抗p-NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology3033
抗PCNA抗体Cell Signaling Technology13110
抗兔IgG二抗Cell Signaling Technology7074
抗小鼠IgG二抗Cell Signaling Technology7076
抗p-PI3K p85抗体Abcamab182651
抗β-肌动蛋白抗体Abcamab8226
抗mTOR抗体ABclonal TechnologyA11355
抗p-mTOR抗体ABclonal TechnologyAP0978
大鼠PGE2 ELISA试剂盒LunChangShuo Biotech.LCSJZF30697
大鼠IL-6 ELISA试剂盒CUSABIOE04640r
大鼠TNF-α ELISA试剂盒InvitrogenKRC3011
大鼠IL-1β ELISA试剂盒InvitrogenBMS630
小鼠IL-6 ELISA试剂盒Invitrogen88-7064-88
高糖DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素Gibco--
链霉素Gibco--
Leibovitz's L-15培养基Procell--
CCK8试剂盒Yeasen--
RIPA裂解液----
磷酸酶抑制剂混合物Yeasen--
蛋白酶抑制剂混合物Yeasen--
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜Merck--
化学发光HRP底物Merck--
Amersham Imager 600成像仪GE--
匀浆机Servicebio--
核蛋白提取试剂盒Solarbio--
0.22 µm孔径滤膜Millipore--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
木瓜蛋白酶浓度(4%)、泊洛沙姆比例、注射体积(50 μL/膝关节)、注射后监测时间(1.5 h)
阅读提示:Methods 2.2
动物分组与给药
大鼠品系、性别、体重(160-180 g)、分组(Vehicle、OA、BQL、BQH、CB)、剂量(0.648、1.296、24 mg/kg·d)、给药途径(灌胃)、给药时间(7天)
阅读提示:Methods 2.2
SW1353细胞损伤模型
H2O2浓度(260 μmol/L)、药物浓度(痹祺胶囊提取物10、50、100 μg/mL;化合物0.2、1、5 μmol/L)、处理时间(12小时)、细胞密度(5×10^3细胞/孔)
阅读提示:Methods 2.9, Figure 2E, 3
RAW264.7细胞炎症模型
LPS浓度(500 ng/mL)、药物浓度(痹祺胶囊提取物10、50、100 μg/mL;化合物0.1、1、10 μmol/L)、处理时间(12小时)、细胞密度(1×10^4细胞/孔)
阅读提示:Methods 2.10, Figure 5
Western blot
蛋白上样量(10 μg)、一抗来源和稀释度(未具体说明)、二抗浓度(未具体说明)、封闭条件(5%脱脂牛奶,0.05% Tween-20)
阅读提示:Methods 2.6, Figure 1I, 2F, 4, 5J