Efficacy of Achyranthis Bidentatae Radix Against Cartilage Degeneration in Osteoarthritis： An Exploration Based on Computer Simulation

Yan-feng HUANG; Xin-yu XIE; Qing LIN; Zhi-wei QIU; Jin-xia YE; Chang-long FU

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20211011

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Efficacy of Achyranthis Bidentatae Radix Against Cartilage Degeneration in Osteoarthritis： An Exploration Based on Computer Simulation

Data Mining | 更新时间：2021-07-15

- Efficacy of Achyranthis Bidentatae Radix Against Cartilage Degeneration in Osteoarthritis： An Exploration Based on Computer Simulation
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 27, Issue 15, Pages: 148-155(2021)
- 作者机构：
  
  福建中医药大学中西医结合研究院，福建省中西医结合老年性疾病重点实验室，福州 350122
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20211011
  CLC： R285;R289;R22;R2-031;R33
- Received：28 March 2021，
  
  Published Online：27 May 2021，
  
  Published：05 August 2021
- 稿件说明：
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黄艳峰,谢新宇,林晴等.基于计算机模拟探讨牛膝治疗骨关节炎软骨退变机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(15):148-155.

HUANG Yan-feng,XIE Xin-yu,LIN Qing,et al.Efficacy of Achyranthis Bidentatae Radix Against Cartilage Degeneration in Osteoarthritis： An Exploration Based on Computer Simulation[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(15):148-155.
黄艳峰,谢新宇,林晴等.基于计算机模拟探讨牛膝治疗骨关节炎软骨退变机制[J].中国实验方剂学杂志,2021,27(15):148-155. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211011.

HUANG Yan-feng,XIE Xin-yu,LIN Qing,et al.Efficacy of Achyranthis Bidentatae Radix Against Cartilage Degeneration in Osteoarthritis： An Exploration Based on Computer Simulation[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2021,27(15):148-155. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20211011.

摘要

目的

基于生物信息学和网络药理学方法，筛选荣筋拈痛方君药牛膝相关活性成分，通过动物体内体外实验观察其对骨关节炎相关治疗靶点的影响。

方法

通过中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）数据库筛选中药牛膝主要活性成分和治疗靶点；通过GEO数据库获得与疾病的差异表达基因，并进行交叉分析；采用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR），蛋白免疫印迹法（Western blot）检测牛膝主要活性成分对骨关节炎大鼠体内体外富集治疗靶点的影响。

结果

牛膝作用骨关节炎相关活性成分共20种，槲皮素为其中重要成分之一；靶基因共3个，其中骨桥蛋白（OPN），纤维蛋白溶解抑制剂-1（PAI-1）等为该网络中的关键基因；基因本体（GO）分析共获得相关条目227条，涉及到的功能包括创伤生理反应调节（GO：1903034），创伤反应负调节（GO：1903035）等。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析获得相关通路12条，涉及细胞外基质受体相互作用（hsa04512）等。动物实验中，与正常组比较，模型组OPN，PAI-1 mRNA和蛋白表达量增加与模型组比较，槲皮素组OPN，PAI-1 mRNA和蛋白表达量降低（

0.05）。细胞实验中，与正常组比较，模型组OPN，PAI-1蛋白表达量增加，Ⅱ型胶原（CollagenⅡ）蛋白表达量降低；与模型组比较，槲皮素组和抑制剂组OPN，PAI-1蛋白表达量降低，CollagenⅡ蛋白表达量明显增加（

0.05）。

结论

牛膝可能主要通过其活性成分（槲皮素）下调软骨细胞OPN，PAI-1靶mRNA表达，上调CollagenⅡ蛋白表达，实现抑制软骨退变，防治骨关节炎。

Abstract

Objective

To screen the active components of sovereign medicinal Achyranthis Bidentatae Radix in Rongjin Niantong formula based on bioinformatics and network pharmacology and observe their effects on therapeutic targets of osteoarthritis （OA） in

in vivo

and

in vitro

animal experiments.

Method

The main active components and therapeutic targets of Achyranthis Bidentatae Radix were retrieved from the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform （TCMSP）， and the differentially expressed genes relevant to OA from the Gene Expression Omnibus （GEO） database for cross analysis. The effects of main active components in Achyranthis Bidentatae Radix on enriched therapeutic targets of rats with OA

in vivo

and

in vitro

were detected by real-time polymerase chain reaction （Real-time PCR） and Western blot.

Result

There were 20 active components for Achyranthis Bidentatae Radix against OA， with quercetin being an important one. Among the three target genes， osteopontin （OPN） and plasminogen activator inhibitor-1（PAI-1） were the key ones in the network. Gene Ontology （GO） analysis yielded 227 related terms， involving the regulation of physiological response to trauma （GO： 1903034）， negative regulation of trauma response （GO： 1903035）， etc. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes （KEGG） pathway analysis revealed 12 related pathways， involving extracellular matrix receptor interaction （hsa04512） and so on. In animal experiments， compared with the normal group， the model group exhibited increased gene and protein expression of OPN and PAI-1. Compared with the model group， the quercetin group displayed decreased gene and protein expression of OPN and PAI-1 （

0.05）. In cell experiments， the OPN and PAI-1 protein expression levels in the model group were increased as compared with those in the normal group， while the Collagen Ⅱ protein expression was decreased. The OPN and PAI-1 protein expression levels in the quercetin group and the inhibitor group were down-regulated in contrast to those in the model group， whereas the Collagen Ⅱ protein expression levels were up-regulated significantly （

0.05）.

Conclusion

Achyranthis Bidentatae Radix

inhibits cartilage degeneration and exerts the preventive and therapeutic effects against OA， which is possibly due to the efficacy of its active component quercetin in down-regulating the expression of OPN and PAI-1 in chondrocytes and up-regulating the Collagen Ⅱ protein expression.

关键词

Keywords

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