Material Basis and Mechanism of Epimedii Folium Against Osteoporosis Based on Spectrum-Effect Relationship and Network Pharmacology

Yi-min LIU; Ting XU; Huang-qin ZHANG; Cheng-yao MA; Yu-ping LIU; Yan CHEN

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20210917

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Material Basis and Mechanism of Epimedii Folium Against Osteoporosis Based on Spectrum-Effect Relationship and Network Pharmacology

Data Mining | 更新时间：2021-07-20

- Material Basis and Mechanism of Epimedii Folium Against Osteoporosis Based on Spectrum-Effect Relationship and Network Pharmacology
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 27, Issue 16, Pages: 177-184(2021)
- 作者机构：
  
  1.南京中医药大学附属中西医结合医院，南京 210028
  2.江苏省中医药研究院中药组分与微生态研究中心，南京 210028
  3.南京中医药大学附属医院，南京 210029
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20210917
  CLC： R284.2;R289;R22;R2-031;R33
- Received：27 January 2021，
  
  Published Online：26 May 2021，
  
  Published：20 August 2021
- 稿件说明：
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刘谊民,许婷,张黄琴等.基于谱效关系和网络药理学的淫羊藿抗骨质疏松物质基础及作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(16):177-184.

LIU Yi-min,XU Ting,ZHANG Huang-qin,et al.Material Basis and Mechanism of Epimedii Folium Against Osteoporosis Based on Spectrum-Effect Relationship and Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(16):177-184.
刘谊民,许婷,张黄琴等.基于谱效关系和网络药理学的淫羊藿抗骨质疏松物质基础及作用机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(16):177-184. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210917.

LIU Yi-min,XU Ting,ZHANG Huang-qin,et al.Material Basis and Mechanism of Epimedii Folium Against Osteoporosis Based on Spectrum-Effect Relationship and Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(16):177-184. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20210917.

摘要

目的

研究淫羊藿抗骨质疏松的物质基础并预测其作用机制。

方法

应用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS/MS）分析14批淫羊藿的化学成分；以成骨细胞碱性磷酸酶（ALP）活性为药效指标，采用偏最小二乘法回归分析（PLSR）建立UPLC-Q-TOF-MS/MS谱峰与ALP活性的谱效关系模型，筛选淫羊藿抗骨质疏松的药效物质基础；综合利用中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP），比较毒物基因组学数据库（CTD），DAVID等在线平台及Cytoscape 3.6.1软件预测淫羊藿抗骨质疏松的可能作用机制。

结果

UPLC-Q-TOF-MS/MS分析共指认谱峰61个，鉴定化合物56个。PLSR分析显示淫羊藿苷，宝藿苷Ⅰ，朝藿定A，箭藿苷A和宝藿苷Ⅱ与ALP活性的相关性较强，为淫羊藿发挥抗骨质疏松作用的潜在物质基础。基于网络药理学对上述5个成分的抗骨质疏松机制进行预测，共得到肿瘤坏死因子（TNF），雄激素受体（AR），雌激素受体1（ESR1）等7个关键靶点和内分泌及其他因素调节的钙吸收、血管内皮生长因子（VEGF）信号通路、瞬时受体电位（TRP）通道的炎性介质调节等8条关键通路。

结论

借助UPLC-Q-TOF-MS/MS，谱效关联和网络药理学方法可以实现淫羊藿抗骨质疏松物质基础挖掘和机制研究，为淫羊藿抗骨质疏松的科学解释和临床应用提供实验依据。

Abstract

Objective

To study the material basis and potential molecular mechanism of Epimedii Folium against osteoporosis.

Method

The chemical components in 14 batches of Epimedii Folium were analyzed by ultra-performance liquid chromatography-quadrupole-time of flight-tandem mass spectrometry （UPLC-Q-TOF-MS/MS）. With the activity of alkaline phosphatase （ALP） as the pharmacodynamic index，the partial least squares regression analysis （PLSR） was conducted to establish a model uncovering the spectrum-effect relationship between UPLC-Q-TOF-MS/MS spectral peak and ALP activity and screen the active components against osteoporosis. Online databases such as the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform （TCMSP），Comparative Toxicogenomics Database （CTD），Database for Annotation，Visualization，and Integrated Discovery （DAVID） and Cytoscape 3.6.1 were employed to predict the possible mechanism of action of Epimedii Folium against osteoporosis.

Result

A total of 61 peaks and 56 compounds were identified by UPLC-Q-TOF-MS/MS. PLSR showed that icariin，baohuoside Ⅰ，epimedin A，sagittatoside A，and baohuoside Ⅱ might be the active components for Epimedii Folium to inhibit osteoporosis considering their strong correlation with ALP activity. As revealed by the network pharmacological analysis of the five components mentioned above，Epimedii Folium

mainly regulated seven targets such as tumor necrosis factor （TNF），androgen receptor （AR），and estrogen receptor 1 （ESR1） and eight key pathways like endocrine and other factor-regulated calcium reabsorption，vascular endothelial growth factor （VEGF） signaling pathway，and transient receptor potential （TRP） channels to exert its anti-osteoporosis effect.

Conclusion

The exploration of material basis and potential molecular mechanism of Epimedii Folium against osteoporosis based on UPLC-Q-TOF-MS/MS，spectrum-effect relationship，and network pharmacology has provided an experimental basis for the scientific explanation and clinical application of Epimedii Folium in treating osteoporosis.

关键词

Keywords

references

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