Todos los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité de Ética Animal de la Universidad Médica China de Zhejiang (IACUC-202402-07).
Preparación y análisis LC-MS/MS de LWDHW
La fórmula de LWDHW consta de seis hierbas chinas: Rehmannia glutinosa (Gaertn.), Cornus officinalis (Sieb.), Paeonia suffruticosa (Andr.), Dioscoreae opposite (Thunb.), Poria cocos (Schw.) y Alisma orientale (Sam.). La información detallada sobre estas hierbas se encuentra en la Tabla 1. Todas las hierbas crudas eran suministradas por el Primer Hospital Afiliado de la Universidad Médica China de Zhejiang (Hangzhou, China) y hervidas en agua purificada con una proporción hierba-agua de 0,1 kg/L. El extracto acuoso resultante fue filtrado y concentrado hasta obtener una solución funcional de 0,5 g/mL para posteriores análisis de LC-MS/MS y experimentos en animales. Además, la solución de trabajo se procesaba en polvo liofilizado para experimentos celulares.
En el análisis LC-MS/MS, las condiciones de cromatografía líquida fueron las siguientes: fase móvil A (acuosa) y fase móvil B (orgánica) consistieron en 0,1% de ácido fórmico en agua y acetonitrilo, respectivamente, para el modo iónico positivo, o 5 mM de formiquio de amonio en agua y acetonitrilo, respectivamente, para el modo iónico negativo. El tiempo de funcionamiento total era de 8 min, con un caudal de 0,3 mL/min, una temperatura de columna de 40 °C y un volumen de inyección de 2 μL. Para espectrometría de masas, los datos se adquirieron en modo MS-ddMS2 completo, con tensiones de pulverización ajustadas a +3,50 kV (positivo) y –2,50 kV (negativo).
Ingredientes bioactivos y objetivos para la predicción de LWDHW
Los nombres individuales de seis hierbas constituyentes se introdujeron en la base de datos del Sistema de Farmacología del Sistema de Medicina Tradicional China (TCMSP) para obtener la lista completa de ingredientes de LWDHW. Posteriormente, se examinaron los ingredientes bioactivos utilizando los parámetros farmacocinéticos de biodisponibilidad oral (OB) ≥ 30% y semejanza del fármaco (DL) ≥ 0,18, 27,28,29,30. Las proteínas correspondientes de los ingredientes bioactivos fueron identificadas y enviadas a UniProt para recuperar sus nombres génicos estandarizados, que se definieron como los objetivos génicos finales de LWDHW.
Objetivos superpuestos entre LWDHW y PMOP
Los objetivos génicos asociados con PMOP se recuperaron buscando la palabra clave "osteoporosis postmenopáusica" tanto en las bases de datos GeneCards como en las de DisGeNET el 2 de octubre de 2024. Los objetivos se filtraron usando umbrales de puntuación de >0,1 en DisGeNET y >10 en GeneCards, y se eliminaron entradas duplicadas para obtener un conjunto no redundante de genes relacionados con PMOP. Posteriormente, los objetivos derivados de hierbas de LWDHW y los objetivos asociados al PMOP se importaron a la herramienta online de Venny para generar un diagrama de Venn que representara los objetivos superpuestos entre LWDHW y PMOP.
Ontología génica (GO) y análisis de enriquecimiento de vías de señalización
Los objetivos superpuestos entre LWDHW y PMOP fueron objeto de análisis de enriquecimiento GO utilizando la base de datos DAVID. Los términos GO recuperados se clasificaron en tres categorías, incluyendo componente celular, función molecular y proceso biológico (BP). Tras filtrar FDR < 0,01, los 30 términos principales de BP se listaron en un diagrama de burbujas en orden descendente de enriquecimiento de pliegues.
A continuación, los objetivos superpuestos se introdujeron en las bases de datos de la Enciclopedia de Genes y Genomas de Kioto (KEGG) y Metascape para el análisis de enriquecimiento de vías de señalización. Las rutas enriquecidas de las bases de datos KEGG y Metascape se clasificaron por el número de objetivos correspondientes en orden descendente, y las 25 rutas principales de cada base de datos se mostraron como gráficos de barras.
Construcción de la red
Las redes "Fórmula-Hierbas-Ingredientes-Objetivos-Enfermedad" y "Vías Objetivos" se construyeron en Cytoscape para visualizar las interrelaciones entre los componentes. Se generó una red de interacción proteína-proteína (PPI) introduciendo los objetivos superpuestos en la base de datos STRING. Los objetivos del núcleo dentro de la red se identificaron mediante cribado basado en características topológicas, incluyendo centralidad de grado (DC), centralidad de intermedio (BC) y centralidad de proximidad (CC).
Agrupación animal, modelo de osteoporosis inducida por OVX e intervención farmacológica
Un total de 27 ratones C57BL/6J (de 2 meses, con un peso de 22 ± 2 g) fueron proporcionados por el Centro de Experimentación con Animales de la Universidad Médica China de Zhejiang (Hangzhou, Zhejiang). Todos los animales fueron alojados bajo condiciones específicas libres de patógenos (SPF) con un ciclo de 12 horas luz/oscuridad, temperatura ambiente mantenida en 25 °C y humedad entre el 40% y el 60%, con libre acceso a alimento y agua. Tras una semana de alimentación adaptativa, los ratones fueron asignados aleatoriamente a tres grupos (n = 9 por grupo) usando una tabla de números aleatorios: Sham, Model y LWDHW. Los ratones de los grupos Model y LWDHW se sometieron a una ovariotomía bilateral (OVX) para establecer el modelo PMOP, mientras que el grupo Sham se sometió a un procedimiento simulado que implicó la resección de un volumen equivalente de tejido adiposo periovárico. A partir de dos días después de la cirugía, los ratones del grupo LWDHW recibieron diariamente una dosis oral de solución de trabajo LWDHW a una dosis de 9,75 g/kg/día (convertida de la dosis equivalente humana basada en la superficie corporal), mientras que los grupos Model y Sham recibieron un volumen igual de solución salina. Se recogieron muestras biológicas, incluyendo suero y tejidos femorales, 8 semanas después de la administración para su posterior análisis. No se produjeron muertes o mortalidades inesperadas en ninguno de los grupos durante el periodo experimental.
Ensayo inmunoenzimático suero ligado a enzimas (ELISA)
Se recogió sangre total del plexo retroorbitario y centrifugada a 1000 x g durante 15 minutos a 4 °C para obtener suero. Las concentraciones séricas de osteocalcina (OCN) y telopeptídeo β-C-terminal del colágeno tipo I (β-CTX) se midieron utilizando los correspondientes kits ELISA según los protocolos del fabricante.
μCT y análisis biomecánico
Las muestras femorales se escanearon utilizando un equipo de microtomografía computarizada (μCT) de alta resolución a una resolución isotrópica de 10 μm. La microestructura tridimensional (3D) del fémur distal fue reconstruida a partir de las imágenes adquiridas utilizando el software NRecon. Posteriormente, se cuantificaron los siguientes parámetros de microarquitectura ósea, incluyendo la densidad mineral ósea (DMO, g/mm 3), la fracción de volumen ósea (VB/TV, %), grosor trabecular (Tb.Th, mm) y el número trabecular (Tb.N, 1/mm), dentro de la región de interés (ROI) del fémur distal.
Las propiedades biomecánicas de las muestras femorales (n = 3 por grupo) se evaluaron mediante una prueba de flexión en tres puntos utilizando un Sistema de Prueba de Fatiga por Torsión Axial. Se aplicaba una carga de compresión a la diáfisis media a una tasa de desplazamiento constante de 2 mm/min hasta la falla estructural. La carga máxima (N) era registrada automáticamente por el software del sistema.
Coloración de histomorfología, inmunohistoquímica (IHC) e inmunofluorescencia (IF)
Tras la fijación con paraformaldehído al 4%, la descalcificación en solución de EDTA al 14% y la deshidratación mediante una serie de etanol graduado, las muestras femorales se procesaron en secciones de parafina de 3 μm de grosor como se describiópreviamente en 31. Las secciones se tiñeron con hematoxilina azul alciano (ABH)/Orange G para evaluación morfológica. Se realizó un análisis cuantitativo de la zona del hueso trabecular en la metáfisis distal del fémur utilizando el software OsteoMetrics.
Se fijaron muestras de hígado y riñón, se incrustaron en parafina y se cortaron en secciones de 4 μm. Tras la desparafinización rutinaria y la rehidratación, las secciones se teñieron con hematoxilina y eosina. El examen histológico se realizó bajo un microscopio óptico.
Los ensayos IHC y IF se realizaron en secciones embebidas con parafina según procedimientos establecidos. En breve, la extracción de antígenos se realizó incubando secciones en un tampón de citrato de 0,01 M a 60 °C durante 4 horas. Las secciones se incubaron durante la noche a 4 °C con anticuerpos primarios que incluían ALP (1:300), IL-1β (1:500), TNF-α (1:500) y p-P65 (1:300). Tras la incubación con anticuerpos secundarios correspondientes durante 20 minutos, se sometieron secciones a solución de diaminobenzidina (DAB) y contratinción de hematoxilina para IHC o se coloraron con DAPI para marcaje nuclear en IF. Para la cuantificación positiva por tinción, se capturaron cuatro campos seleccionados aleatoriamente de cada una de las tres secciones de tejido por muestra. En la tinción IHC, la densidad óptica media se definió como la relación entre la densidad óptica integrada (IOD) y el área de cavidad correspondiente, determinada mediante el software Image-Pro Plus. En la tinción con FI, el área positiva de tinción se normalizó al área del campo y se expresó en porcentaje, y la cuantificación se realizó con el mismo software.
Cultivo primario de macrófagos de médula ósea (BMM) y ensayo de recuento celular
Las células de médula ósea fueron eliminadas de los fémures y tibias de ratones C57BL/6 de 2 meses con solución salina tamponada con fosfato (PBS). La suspensión de celda resultante se filtró a través de un colador de 70 μm y centrifugó a 200 x g durante 5 minutos. El pellet celular fue resuspendido en un medio completo α-MEM que contenía un 10% de suero bovino fetal. Tras 24 horas de incubación a 37 °C en una atmósfera con 5% de CO₂, se eliminaron las células no adherentes. Para inducir la diferenciación de los macrófagos, se cultivaron células adherentes en un medio que contenía 50 ng/mL de factor estimulante de colonias de macrófagos (M-CSF) y 40 ng/mL de RANKL durante 5–7 días hasta que se observaron BMM maduros.
Los BMM se replanchaban en 3 x 104 celdas/pozo en placas de 96 pozos. Tras 24 horas de tratamiento con concentraciones gradientes de LWDHW, se incubaron BMM con una solución de trabajo del Kit de Conteo Celular al 10% (CCK-8) a 37 °C durante 1 hora. La absorbancia de cada pozo se midió a 450 nm usando un lector de microplacas.
Análisis cuantitativo de expresión génica en BMMs primarios
Los BMM se sembraron en recipientes de 6 cm con una densidad de 3 x 106 celdas por plato. Tras el tratamiento con 500 y 1.000 μg/mL de LWDHW durante 24 horas, se extrajo ARN total de los BMM utilizando el Kit de Purificación Rápida de ARN según las instrucciones del fabricante. Tras cuantificación mediante espectrofotometría, 500 ng de ARN total fueron transcritos inversamente en ADNc. La PCR cuantitativa en tiempo real (qRT-PCR) se realizó utilizando cebadores específicos de genes (Tabla 2), y las condiciones de ciclo de PCR fueron las siguientes: desnaturalización inicial a 95 °C durante 30 s, seguida de 40 ciclos de 95 °C durante 5 s y 60 °C durante 30 s. Los niveles de expresión génica se analizaron utilizando el método 2ΔΔCt , con GAPDH como gen de referencia interno.
Análisis de Western blot en BMMs primarios
Tras ser emplatados en 3 x 106 células por plato en platos de 6 cm, los BMM se trataron con diversas intervenciones y luego se lisaron sobre hielo con el tampón de lisis RIPA. Se recogió y cuantificó la proteína total con un kit de análisis de proteínas BCA. Las muestras de proteína (30 μg por carril) se separaron con SDS-PAGE en geles de poliacrilamida al 12,5% y se transfirieron a membranas PVDF de 0,2 μm. Tras un bloqueo durante 20 minutos, las membranas se incubaron durante la noche a 4 °C con los siguientes anticuerpos primarios: P65 (1:1000), p-P65 (1:1000), IκBα (1:1000), p-IκBα (1:1000) y β-actina (1:1000). Al día siguiente, se incubaron membranas con anticuerpo secundario durante 1 hora a temperatura ambiente. Las bandas proteicas se visualizaron utilizando un Kit de Detección de Quimiluminiscencia ECL y se capturaron con un Sistema Automático de Análisis de Imágenes Quimioluminiscencias.
Tinción por TRAP de tejidos femorales y BMMs
Las secciones de tejido femoral y los BMMs recubiertos en placas de 24 pozos a 1 x 10 célulasde 5 pozos fueron teñidos utilizando un kit de tinción con fosfatasa ácida resistente al tartrato (TRAP) siguiendo el protocolo del fabricante. La superficie del hueso trabecular cubierta de osteoclasto (Oc.S/BS) en secciones tisulares y el área de formación de osteoclastos en cultivos de BMM se cuantificaron utilizando el software Image-Pro Plus.
Análisis estadístico
Todos los datos se presentaron como media ± desviación estándar. En SPSS se utilizó una ANOVA unidireccional seguida de la prueba de Dunnett. *p < 0,05 y **p < 0,01 se consideraron estadísticamente significativos.