Mechanism of Quercetin in Protecting Articular Cartilage from Osteoarthritis Based on p38 MAPK Pathway

Xiang-peng WANG; Wen-peng XIE; Yi-fei BI; Bao-an WANG; Rong-xiu BI

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20192084

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Mechanism of Quercetin in Protecting Articular Cartilage from Osteoarthritis Based on p38 MAPK Pathway

Data Mining | 更新时间：2021-03-29

- Mechanism of Quercetin in Protecting Articular Cartilage from Osteoarthritis Based on p38 MAPK Pathway
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 27, Issue 7, Pages: 169-177(2021)
- 作者机构：
  
  1.山东中医药大学，济南 250355
  2.山东中医药大学附属医院，济南 250014
  3.山东中医药大学附属眼科医院，济南 250002
  4.山东商业职业技术学院，济南 250103
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20192084
  CLC： R285;R289;R22;R2-031
- Received：13 March 2020，
  
  Published Online：11 September 2020，
  
  Published：05 April 2021
- 稿件说明：
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王象鹏,谢文鹏,毕亦飞等.基于p38 MAPK信号通路分析槲皮素保护骨性关节炎关节软骨的机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(07):169-177.

WANG Xiang-peng,XIE Wen-peng,BI Yi-fei,et al.Mechanism of Quercetin in Protecting Articular Cartilage from Osteoarthritis Based on p38 MAPK Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(07):169-177.
王象鹏,谢文鹏,毕亦飞等.基于p38 MAPK信号通路分析槲皮素保护骨性关节炎关节软骨的机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(07):169-177. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20192084.

WANG Xiang-peng,XIE Wen-peng,BI Yi-fei,et al.Mechanism of Quercetin in Protecting Articular Cartilage from Osteoarthritis Based on p38 MAPK Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(07):169-177. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20192084.

摘要

目的

探讨槲皮素通过靶向干预p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）信号通路保护膝关节骨性关节炎关节软骨的作用机制。

方法

笔者通过网络药理学技术，科学的对槲皮素保护骨性关节炎患者关节软骨的靶点因子、信号通路进行预测，并对其进行分析。选择一条与骨性关节炎相关密切的预测通路对其采用体外细胞实验进行验证，通过细胞计数试剂-8（CCK-8）方法筛选出药物最佳干预浓度，采用酶联免疫吸附测定（ELISA）对骨性关节炎及密切相关炎性因子白细胞介素（IL）-1

，肿瘤坏死因子-

（TNF-

）进行检测，采用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）和蛋白免疫印迹法（Western blot）检测槲皮素干预后p38 MAPK信号通路下的相关mRNA，蛋白的表达。

结果

通过网络药理学预测MAPK信号通路与骨性关节炎患者（OA）存在十分密切的相关性，并选取该通路中最为密切的p38 MAPK信号通路进行研究，通过药物浓度筛查发现在100 μmol·L

-1

的槲皮素干预后相关炎性因子降低最为明显，并且，在该浓度的槲皮素干预下抑制p38 MAPK信号通路中p38，磷酸化（p）-p38，基质金属蛋白酶-13（MMP-13），解聚蛋白样金属蛋白酶-4（ADAMTS-4）等关键相关因子表达，促进Ⅱ型骨胶原蛋白（CollagenⅡ）的表达。

结论

槲皮素在骨性关节炎疾病防治中具有降低软骨炎性因子表达的作用，可通过抑制p38 MAPK通路相关因子表达而向好发展，所有结果显示，槲皮素具有降低OA炎性因子表达，保护OA患者关节软骨的作用。

Abstract

Objective

To investigate the protective effect of quercetin （Qu） on articular cartilage of knee osteoarthritis and its mechanism by inhibiting p38 mitogen activated protein kinase （MAPK） signaling pathway.

Method

Through the network pharmacology technology，we scientifically predicted and analyzed the target factors and signal pathways of Qu in the protection of articular cartilage in patients with osteoarthritis. We selected a prediction pathway closely related to osteoarthritis and validated it by cell experiment

in vitro

. The best intervention concentration of the drug was selected by cell counting kit-8 （CCK-8） method. The osteoarthritis and its closely related inflammatory factors interleukin（IL）-1

and tumor necrosis factor（TNF）-

were detected by enzyme linked immunosorbent assay（ELISA）. The expression of related mRNA and protein in p38 signal pathway after Qu intervention were detected by quantitative real time polymerase chain reaction（Real-time PCR） and Western blot.

Result

It was predicted that MAPK signal pathway was closely related to osteoarthritis by network pharmacology，and p38 MAPK pathway，which was most closely related to osteoarthritis，was selected for study. The results showed that 100 μmol·L

-1

Qu had the most obvious effect in decreasing the expression of related inflammatory factors，inhibited the expression of p38，phosphorylated（p）-p38，matrix metalloproteinase-13（MMP-13），A disintegrin-like and metalloproteinase with thrombospondin type-1 motifs-4（ADAMTS-4） in the pathway，and promoted the expression of CollagenⅡ.

Conclusion

Qu could decrease the expression of cartilage inflammatory factors in the prevention and treatment of osteoarthritis，and the effect can be well developed by intervening and inhibiting p38 MAPK pathway related factor expression level. All the results show that Qu can decrease osteoarthritis inflammatory factors and protect articular cartilage in patients with osteoarthritis.

关键词

Keywords

references

LANE N E ， SHIDARA K ， WISE B L . Osteoarthritis year in review 2016：clinical ［J］. Osteoarthritis Cartilage ， 2017 ， 25 （ 2 ）： 209 - 215 .

FRANK M ， BWEMERO J ， KALUNGA D ， et al . OA60 Public health and palliative care mix；a ccpmedicine approach to reverse the overgrowing burden of non-communicable diseases in Tanzania ［J］. BMJ Support Palliat Care ， 2015 ， 5 （ Suppl 1 ）： A19 .

KIM H ， KANG D ， CHO Y ， et al . Epigenetic regulation of chondrocyte catabolism and anabolism in osteoarthritis ［J］. Mol Cells ， 2015 ， 38 （ 8 ）： 677 - 684 .

MC ALINDON T E ， BANNURU R R ， SULLIVAN M C ， et al . OARSI guidelines for the non-surgical management of knee osteoarthritis ［J］. Osteoarthritis Cartilage ， 2014 ， 22 （ 3 ）： 363 - 388 .

任红革，崔逢德 . 细胞因子在骨性关节炎中的表达与应用［J］. 中国组织工程研究， 2012 ， 16 （ 52 ）： 9828 - 9835 .

XIANG X ， ZHOU Y ， SUN H ， et al . Ivabradine abrogates TNF-alpha-induced degradation of articular cartilage matrix ［J］. Int Immunopharmacol ， 2018 ， 66 ： 347 - 353 .

FAVERO M ， BELLUZZI E ， TRISOLINO G ， et al . Inflammatory molecules produced by meniscus and synovium in early and end-stage osteoarthritis： a coculture study ［J］. J Cell Physiol ， 2019 ， 234 （ 7 ）： 11176 - 11187 .

BASU A ， SCHELL J ， SCOFIELO R H . Dietary fruits and arthritis ［J］. Food Funct ， 2018 ， 9 （ 1 ）： 70 - 77 .

KANZAKI N ， SAITO K ， MAEDA A ， et al . Effect of a dietary supplement containing glucosamine hydrochloride，chondroitin sulfate and quercetin glycosides on symptomatic knee osteoarthritis：a randomized，double-blind，placebo-controlled study ［J］. J Sci Food Agric ， 2012 ， 92 （ 4 ）： 862 - 869 .

LEYVA-LOPEZ N ， GUTIEERREZ-GRIJALVA E P ， et al . Flavonoids as cytokine modulators：a possible therapy for inflammation-related diseases ［J］. Int J Mol Sci ， 2016 ， 17 （ 6 ）： E921 .

AHMAD R ， SYLVESTER J ， AHMAD M ， et al . Involvement of H-Ras and reactive oxygen species in proinflammatory cytokine-induced matrix metalloproteinase-13 expression in human articular chondrocytes ［J］. Arch Biochem Biophys ， 2011 ， 507 （ 2 ）： 350 - 355 .

DAINA A ， MICHIELIN O ， ZOETE V . Swiss target prediction：updated data and new features for efficient prediction of protein targets of small molecules ［J］. Nucleic Acids Res ， 2019 ， 47 （ W1 ）： 357 - 364 .

DI M S ， REED T T ， VENDITTI P ， et al . Role of ROS and RNS sources in physiological and pathological conditions ［J］. Oxid Med Cell Longev ， 2016 ， doi： 10．1155/2016/1245049． http://dx.doi.org/10．1155/2016/1245049．

KANZAKI H ， SHINOHA RAF ， KAJIYA M ， et al ． The Keap1/Nrf2protein axis plays a role in osteoclast differentiation by regulating intracellular reactive oxygen species signaling ［J］. J Biological Chem ， 2013 ， 288 （ 32 ）： 23009 - 23020 ．

LEE S W ， SONG Y S ， SHIN S H ， et al . Cilostazol protects rat chondrocytes aga nitric oxide.induced apaptosis in vitro and prevents cartilage destruction in a ratmodel of osteoarthritis ［J］. Arthritis Rheum ， 2008 ， 58 （ 3 ）： 790 - 800 .

陈功 . 维生素D与膝骨性关节炎中医证候分型［J］. 内蒙古中医药， 2019 ， 38 （ 10 ）： 140 - 142 .

陈功，彭强，陈飞，等 . 维生素D与骨性关节炎中医辨证分型相关性分析［J］. 中医临床研究， 2017 ， 9 （ 36 ）： 80 - 83 .

MC L R R ， JACQUES P F ， SELHUB J ， et al . Plasma B vitamins，homo-cysteine，and their relation with bone loss and hip fracture in elderly men and women ［J］. J Clin Endocrinol Metab ， 2008 ， 93 （ 6 ）： 2206 - 2212 ．

AOUR W H ， MANCIAI A ， HE Q W ， et al . T-cell-derived interleukin-17 regulates the level and stability of cyclooxygenase-2（COX-2） mRNA through restricted activation of the p38 mitogen-activated protein kinase cascade：role of distal sequences in the 3'-untranslated region of COX-2 mRNA ［J］. J Biol Chem ， 2003 ， 278 （ 29 ）： 26897 - 26907 .

王声雨，陶树清，荣杰生，等 . 骨性关节炎滑膜组织中16种元素的分析［J］. 中国骨与关节杂志， 2013 ， 2 （ 7 ）： 375 - 378 .

BRZOSKA M M ， MONIUSZKO-JAKONIUK J . Low-level exposure to cadmium during the lifetime increases the risk of osteoporosis and fractures of the lumbar soine in the elderly：studies on a rat model of human environmental exposure ［J］. Toxicol Sci ， 2004 ， 82 （ 2 ）： 468 - 477 .

BRZOSKA M M ， MAJEWSKA K ， MONIUSZKO J J . Mineral status and mechanical properties of lumbar spine of female rates chronically exposed to various levels of cadmium ［J］. Bone ， 2003 ， 34 （ 3 ）： 517 - 526

廖建钊，章晓云，张璇 . 骨性关节炎发生发展中的分子信号通路［J］. 中国组织工程研究， 2020 ， 24 （ 21 ）： 3394 - 3400 .

BINIECKA M ， CONNOLLY M ， GAO W ， et al . Redox-mediated angiogenesis in the hypoxic joint of inflammatory arthritis ［J］. Arthritis Rheumatol ， 2014 ， 66 （ 12 ）： 3300 - 3310

曹俊杰，李爱芳，卫亚琳，等 . Notch信号参与BMP4诱导的间充质干细胞成骨分化及其机制的初步探讨［J］. 中国生物工程杂志， 2017 ， 37 （ 4 ）： 48 - 55 .

FAN Z ， SODER S ， OEHLER S ， et al . Activation of interleukin-1 signaling cascades in normal and osteoarthritic articular cartilage ［J］. Am J Pathol ， 2007 ， 171 （ 3 ）： 938 - 946 .

RASHEED Z ， AKHTAR N ， HAQQI T M . Pomegranate extract inhibits the interleukin-1 β -induced activation of MKK-3，p38 α -MAPK and transcription factor RUNX-2 in human osteoarthritis chondrocytes ［J］. Arthritis Res Therapy ， 2010 ， 12 （ 5 ）： R195 .

XU L ， ZHAI L ， GE Q ， et al . Vacuolar protein sorting 4B （VPS4B） regulates apoptosis of chondrocytes via p38 mitogen-activated protein kinases （MAPK） in osteoarthritis ［J］. Inflammation ， 2017 ， 40 （ 6 ）： 1924 - 1932 .

QIN Y ， CHEN Y ， WANG W ， et al . HMGB1-LPS complex promotes transformation of osteoarthritis synovial fibroblasts to a rheumatoid arthritis synovial fibroblast-like phenotype ［J］. Cell Death Dis ， 2014 ， 5 ： e1077 .

LAI J L ， LIU Y H ， LIU C ， et al . Indirubin Inhibits LPS-induced inflammation via TLR4 abrogation mediated by the NF- κ B and MAPK signaling pathways ［J］. Inflammation ， 2017 ， 40 （ 1 ）： 1 - 12 .

HOSAKA Y ， SAITO T ， SUGITA S ， et al . Notch signaling in chondrocytes modulates endochondral ossification and osteoarthritis development ［J］. Proc Natl Acad Sci U S A ， 2013 ， 110 （ 5 ）： 1875 - 1880

CHEN C ， ZHU Z ， HU N ， et al . Leonurine hydrochloride suppresses inflammatory responses and ameliorates cartilage degradation in osteoarthritis via NF- κ B signaling pathway ［J］. Inflammation ， 2020 ， 43 （ 1 ）： 146 - 154 .

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