基于网络药理学的鹿茸治疗骨关节炎作用的机制

郭子奕; 杨扬; 何忠梅; 时坤; 李健明; 陈维佳; 宗颖; 杜锐

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20220216

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基于网络药理学的鹿茸治疗骨关节炎作用的机制

数据挖掘 | 更新时间：2022-01-13

- 基于网络药理学的鹿茸治疗骨关节炎作用的机制
- Mechanism of Cervi Cornu Pantotrichum in Treatment of Osteoarthritis Based on Network Pharmacology
- 中国实验方剂学杂志 2022年28卷第4期页码：194-204
- 作者机构：
  
  吉林农业大学，长春 130000
- 作者简介：
  
  郭子奕，硕士，从事中兽药和鹿产品的生药学、药理学研究，E-mail：512906014@qq.com
  宗颖，博士，副教授，从事鹿产品和中兽药的应用基础研究，E-mail：zongying@jlau.edu.cn； *
  杜锐，博士，二级教授，从事人兽共患病防治，经济动物学传染病防治工作，E-mail：durui197101@sina.com
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划项目(2018YFC1706603-02);吉林省科技发展计划项目(20200101006FG);吉林省重点技术研发项目(20180201010YY-1)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20220216
  中图分类号： R285;R289;R22;R2-031;R33
- 收稿日期：2021-09-08，
  
  网络出版日期：2021-12-16，
  
  纸质出版日期：2022-02-20
- 稿件说明：
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郭子奕,杨扬,何忠梅等.基于网络药理学的鹿茸治疗骨关节炎作用的机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(04):194-204.

GUO Zi-yi,YANG Yang,HE Zhong-mei,et al.Mechanism of Cervi Cornu Pantotrichum in Treatment of Osteoarthritis Based on Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(04):194-204.
郭子奕,杨扬,何忠梅等.基于网络药理学的鹿茸治疗骨关节炎作用的机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(04):194-204. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220216.

GUO Zi-yi,YANG Yang,HE Zhong-mei,et al.Mechanism of Cervi Cornu Pantotrichum in Treatment of Osteoarthritis Based on Network Pharmacology[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(04):194-204. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20220216.

摘要

目的

利用网络药理学方法探索鹿茸（Cervi Cornu Pantotrichum）在治疗骨关节炎中的作用机制。

方法

利用BATMAN-TCM数据库筛选出鹿茸的有效活性成分，挖掘对应的靶点信息。通过GeneCards，在线人类孟德尔遗传数据库（OMIM）得到骨关节炎相关靶点信息。将成分靶点和骨关节炎靶点取交集，使用STRING平台建立蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络。使用DAVID数据库对鹿茸治疗骨关节炎作用靶点进行基因本体（GO）富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析，利用R x64 3.6.3软件绘制GO，KEGG富集分析高级气泡图，利用Cytoscape 3.7.2软件绘制“中药-成分-靶点-通路”网络。体外实验分别检测鹿茸对产生氧化损伤和炎症的RAW 264.7细胞的细胞活力和肿瘤坏死因子（TNF）-

水平。

结果

共计得到鹿茸活性成分20种，其中神经酰胺和6'-

-葡糖基龙胆苦苷、脑苷、橄榄苦苷、鞘磷脂、胆固醇阿魏酸酯没有达到筛选条件的得分，所以共筛选出14种有效活性成分。共计303个有效成分靶点，共得到3 093个骨关节炎作用靶点。将成分靶点与骨关节炎作用靶点取交集，得到活性成分-骨关节炎作用靶点92个。GO富集分析和KEGG通路分析显示，鹿茸涉及的生物过程主要有氧化还原过程，RNA聚合酶Ⅱ启动子转录的正调控、炎症反应、蛋白质合成、破骨细胞分化，TNF信号通路、癌症通路、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路、环磷酸腺苷（cAMP）信号通路等生物过程和信号通路。体外实验结果显示，一定浓度的鹿茸蛋白显著增加了过氧化氢（H

）诱导的氧化损伤RAW 264.7细胞的细胞活力（

0.05，

0.01），并且降低了脂多糖（LPS）诱导炎症RAW 264.7细胞的TNF-

水平（

0.05）。

结论

基于网络药理学方法阐释了鹿茸多成分、多靶点、多途径的治疗OA作用机制，证实了鹿茸具有抗炎及抗氧化活性，为深入研究鹿茸治疗OA提供了理论指导和科学依据。

Abstract

Objective

To explore the mechanism of Cervi Cornu Pantotrichumin in the treatment of osteoarthritis by network pharmacology.

Method

The active ingredients and the corresponding targets of Cervi Cornu Pantotrichumin were screened out by a Bioinformatics Analysis Tool of Molecular mechANism of Traditional Chinese Medicine （BATMAN-TCM）. The targets related to osteoarthritis were obtained through GeneCards and Online Mendelian Inheritance in Man （OMIM）. The targets corresponding to the active ingredients and those related to osteoarthritis were intersected to reveal the common targets， and STRING was adopted to build a protein-protein interaction （PPI） network. DAVID was used for gene ontology （GO） annotation and Kyoto encyclopedia of genes and genomes （KEGG） pathway enrichment on the anti-osteoarthritis targets of Cervi Cornu Pantotrichumin， and R x64 3.6.3 was employed to produce the advanced bubble charts of GO terms and KEGG pathways. Cytoscape 3.7.2 was used to establish the “Chinese medicinal herb-active ingredient-target-signaling pathway” network.

In vitro

experiments were performed to detect the viability of RAW 264.7 cells exposed to oxidative stress and the tumor necrosis factor （TNF）-

level in RAW 264.7 cells with inflammation under the treatment by Cervi Cornu Pantotrichumin.

Result

A total of 20 active ingredients of Cervi Cornu Pantotrichum were obtained， of which ceramide， 6

-glucosylgentiopicroside， cerebroside， oleuropein， sphingomyelin， and cholesterol ferulate did not meet the screening conditions. Therefore， a total of 14 active ingredients were finally screened out， and 303 and 3 093 targets of active ingredients and osteoarthritis were respectively obtained. The two target sets were taken to intersect， which revealed 92 common targets. GO annotation and KEGG pathway enrichment showed that the targets were mainly involved in redox process， positive regulation of RNA polymerase Ⅱ promoter transcription， inflammatory response， protein synthesis， osteoclast differentiation， TNF signaling pathway， signaling pathways in cancer， mammalian target of rapamycin （mTOR） signaling pathway， mitogen-activated protein kinase （MAPK） signaling pathway， and cyclic adenosine monophosphate （cAMP） signaling pathway. The results of

in vitro

experiments showed that a certain concentration of protein in Cervi Cornu Pantotrichum significantly increased the viability of RAW 264.7 cells exposed to H

-induced oxidative damage （

0.05，

0.01） and reduced the level of TNF-

in the RAW 264.7 cells experiencing lipopolysaccharide （LPS）-induced inflammation （

0.05）.

Conclusion

Based on the network pharmacology method， the mechanism of the multi-component， multi-target and multi-pathway treatment of OA by antler antler was explained， and the anti-inflammatory and antioxidant activities of antler antler were confirmed， which provided theoretical guidance and scientific basis for further research on the treatment of OA by antler antler.

关键词

Keywords

references

王文龙 . 提高免疫力抗疲劳鹿茸片的研究［D］. 长春：吉林大学， 2018 .

刘松鑫，宫瑞泽，陆雨顺，等 . 不同品种、规格鹿茸的化学成分和药理作用研究进展［J］. 中草药， 2020 ， 51 （ 3 ）： 806 - 811 .

张留安 . 针刀联合益胃健骨汤内服治疗膝关节骨性关节炎临床研究［J］. 中医学报， 2017 ， 32 （ 4 ）： 647 - 650

HUANG M W ， YANG H J ， ZHOU X C ， et al . Advances on network pharmacology in ethnomedicine research ［J］. Chin J Chin Matera Med ， 2019 ， 44 （ 15 ）： 3187 - 3194 .

项昌培，周瑞，张晶晶，等 . 三七对糖尿病肾病、糖尿病脑病和糖尿病心肌病“异病同治”的网络药理学作用机制分析［J］. 中国中药杂志， 2021 ， 46 （ 10 ）： 2424 - 2433 .

李玮婕，毛霞，郭秋岩，等 . 网络药理学研究策略在组合药物研究中的应用［J］. 转化医学电子杂志， 2018 ， 5 （ 3 ）： 3 - 16

杜佳雪，刘绍能 . 防风治疗肠易激综合征的网络药理学研究［J］. 沈阳药科大学学报， 2021 ， 38 （ 4 ）： 415 - 423 .

LIU Z ， GUO F ， WANG Y ， et al . BATMAN-TCM： a bioinformatics analysis tool for molecular mechANism of traditional Chinese medicine ［J］. Sci Rep ， 2016 ， 6 ： 21146 .

段凯旋，罗文浩，罗琼，等 . 基于BATMAN-TCM在线分析平台研究钩藤药理机制［J］. 井冈山大学学报：自然科学版， 2019 ， 40 （ 2 ）： 91 - 96 .

韦琳，宗伟，曾庆鸿，等 . 花椒抗炎镇痛网络药理学分析及实验验证研究［J］. 中国中药杂志， 2021 ， 46 （ 12 ）： 3034 - 3042 .

HUANG D W ， SHEMAN B T ， LEMPICKI R A . Bioinformatics enrich‐ment tools： paths toward the comprehensive functional analysisof large gene lists ［J］. Nucleic Acids Res ， 2009 ， 37 ： 1 - 13 .

李超华，王毅，何忠梅，等 . 鹿茸蛋白2种不同提取方法的比较研究［J］. 中国生化药物杂志， 2015 ， 35 （ 9 ）： 23 - 25 .

滕元平，时宝振，赵全阳，等 . 穿龙骨刺片联合艾瑞昔布治疗膝骨关节炎的疗效及对氧化应激的影响［J］. 现代药物与临床， 2021 ， 36 （ 8 ）： 1674 - 1677 .

SUBUDHI A K ， BOOPATHI P A ， PANDEY I ， et al . Disease specific modules and hub genes for intervention strategies： a co-expression network based approach for Plasmodium falciparum clinical isolates ［J］. Infect Genet Evol ， 2015 ， 35 ： 96 - 108 .

何星垚，刘珺，罗春，等 . 银杏叶治疗高脂血症的网络药理学研究［J］. 中国医院药学杂志， 2016 ， 36 （ 10 ）： 787 - 791 .

杨世雷 . 补肾良药话鹿茸［J］. 中国现代药物应用， 2016 ， 10 （ 9 ）： 265 - 266 .

刘玥欣，徐岩，赵昕彤，等 . 鹿茸多肽对单侧颈总动脉结扎所致轻度认知功能障碍模型大鼠的保护作用研究［J］. 人参研究， 2019 ， 31 （ 6 ）： 42 - 44 .

ZHANG Y ， VASHEGHANI F ， LI Y H ， et al . Cartilage-specific deletion of mTOR upregulates autophagy and protects mice from osteoarthritis ［J］. Ann Rheum Dis ， 2015 ， 74 （ 7 ）： 1432 - 1440 .

张志康，翁勤洁 . 免疫细胞内的AKT/mTOR/STATs信号通路与多发性硬化症的研究进展［J］. 医学研究生学报， 2019 ， 32 （ 7 ）： 771 - 775 .

商连斌，金连峰，王哲，等 . 续断总皂苷对膝骨关节炎大鼠软骨组织中PI3K/Akt/mTOR信号通路影响的实验研究［J］. 辽宁中医杂志， 2021 ， 48 （ 5 ）： 188 - 191，222 .

周子艺，夏晓霞，冉欢，等 . 植物多酚通过RAGE/MAPK/NF- κ B通路抑制AGEs诱导的炎症反应研究进展［J］. 食品科学， 2021 ， doi： 11.2206.TS.20210723.1724.018 http://dx.doi.org/11.2206.TS.20210723.1724.018 .

邵兴，向晶，童洪杰，等 . 清胰通腑泻热饮对重症急性胰腺炎患者外周血单核细胞p38MAPK/NF- κ B信号通路及下游炎症因子的影响［J］. 新中医， 2021 ， 53 （ 8 ）： 59 - 62 .

黄贞伟，张庆，黄莉莉，等 . 片仔癀通过抑制TLR4/MAPK信号通路减轻LPS诱导的BV2小胶质细胞神经炎症损伤研究［J］. 康复学报， 2021 ， 31 （ 1 ）： 44 - 51 .

王珂杰，许晨阳，张益舸，等 . MAPK/ERK通路基因遗传变异和膝关节骨性关节炎遗传易感性的关联研究［J］. 南京医科大学学报：自然科学版， 2018 ， 38 （ 6 ）： 781 - 785 .

GE Q ， WANG H ， XU X ， et al . PDK1 promotes apoptosis of chondrocytes via modulating MAPK pathway in osteoarthritis ［J］. Tissue Cell ， 2017 ， 49 （ 6 ）： 719 - 725

李秋月，许海玉，杨洪军 . 促炎因子TNF- α ，IL-1β，IL-6在神经病理性疼痛中的研究进展［J］. 中国中药杂志， 2017 ， 42 （ 19 ）： 3709 - 3712 .

LI Y ， LI Z ， XIE D ， et al . Chondroprotective effects of platelet lysate towards monoiodoacetateinduced arthritis by suppression of TNF- α -induced activation of NF- κ B pathway in chondrocytes ［J］. Aging ， 2019 ， 11 （ 9 ）： 2797 - 2811 .

KARSDAL M A ， BAY-JENSEN A C ， HENRIKSEN K ， et al . The pathogenesis of osteoarthritis involves bone，cartilage and synovial inflammation：may estrogen be a magic bullet ［J］. Menopause Int ， 2012 ， 18 （ 4 ）： 139 - 146 .

付超，李勇，李立峰，等 . 雌激素缺乏对骨关节炎中Notch信号的影响［J］. 上海交通大学学报：医学版， 2017 ， 37 （ 4 ）： 467 - 472 .

CIRILLO D J ， WALLACE R B ， WU L ， et al . Effect of hormone therapy on risk of hip and knee joint replacement in the Women's Health Initiative ［J］. Arthritis Rheum ， 2006 ， 54 （ 10 ）： 3194 - 3204 .

HAM K D ， CARLSON C S . Effects of estrogen replacement therapy on bone turnover in subchondral bone and epiphyseal metaphyseal cancellous bone of ovariectomized cynomolgus monkeys ［J］. Bone Miner Res ， 2004 ， 19 （ 5 ）： 823 - 829 .

DIETRICH W ， HAITEL A ， HOLZER G ， et al . Estrogen receptor-beta is the predominant estrogen receptor subtype in normal human synovia ［J］. J Soc Gynecol Investig ， 2006 ， 13 （ 7 ）： 512 - 517 .

任海龙，邢国胜，白人骁 . 雌激素与骨性关节炎［J］. 中国骨伤， 2005 ， 18 （ 12 ）： 766 - 768 .

SCIORE P ， FRANK C B ， HART D A . Identification of sex hormone receptors in human and rabbit ligaments of the knee by reverse transcription polymerase chain reaction：evidence that receptors are present in tissue from both male and female subjects ［J］. J Orthop Res ， 1998 ， 16 （ 5 ）： 604 - 610 .

徐嫣 . 姜黄素通过激活cAMP/PKA通路抑制炎症反应改善缺血性脑卒中后抑郁［D］. 衡阳：南华大学， 2020 .

SONG X J ， WANG Z B ， GAN Q ， et al . cAMP and cGMP contribute to sensory neuron hyperexcitability and hyperal-gesia in rats with dorsal root ganglia compression ［J］. J Neurophysiol ， 2006 ， 95 （ 1 ）： 479 - 492 .

嵇波，刘清国，郭长青，等 . 针刀松解法或电针对膝骨关节炎兔脑组织cAMP、cGMP的影响［J］. 北京中医药大学学报， 2010 ， 33 （ 7 ）： 456 - 460 .

丁洪志，穆培，许志兴，等 . 香叶木素通过抑制破骨细胞分化治疗早期骨关节炎的可行性研究［J］. 实用药物与临床， 2019 ， 22 （ 10 ）： 1023 - 1029 .

肖勉，胡智慧，江恒华，等 . 破骨细胞分化在颞下颌关节骨关节炎发生中的作用［J］. 华西口腔医学杂志， 2021 ， 39 （ 4 ）： 398 - 404 .

孟凡翠，汤立达 . 中药网络药理学研究中存在的问题与发展展望［J］. 中草药， 2020 ， 51 （ 8 ）： 2232 - 2237 .

段海婧，龙晓宙，杜丽东，等 . 中药防治肿瘤的网络药理学研究概况及存在的问题［J］. 中药药理与临床， 2021 ， 37 （ 3 ）： 206 - 214 .

杨鹏 . 浅谈鹿茸煮炸操作技术［J］. 畜牧兽医科技信息， 2018 （ 10 ）： 83 .

田晋梅，张争明，杨静，等 . 冻干鹿茸加工工艺研究进展［J］. 特产研究， 2020 ， 42 （ 2 ）： 85 - 89 .

宫瑞泽，赵卉，曲迪，等 . 不同产地加工及炮制方法对鹿茸中胶原蛋白含量的影响［J］. 食品科学， 2019 ， 40 （ 22 ）： 1 - 6 .

田晏，黄晓莉，侯召华 . 基于主成分和聚类分析的鹿茸加工技术研究［J］. 食品工业科技， 2021 ， 42 （ 21 ）： 311 - 318 .

王燕华 . 不同加工方式鹿茸化学成分的对比分析［D］. 长春：吉林农业大学， 2018 .

明子罗，建铭 . 骨关节病危害健康的杀手［J］. 中国保健营养， 2011 （ 8 ）： 91 - 93 .

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