פארמקולוגיה של רשת ועגינה מולקולרית (molecular docking) חשפו כי Rhizoma Drynariae פועל על מטרות ומסלולים מרובים כדי להקל על פגיעה בשרוול המסובב באמצעות פעולות נוגדות דלקת, נוגדות אפופטוזיס ומעודדות אנגיוגנזה.
מאמר מחקר
פארמקולוגיה של רשת ועגינה מולקולרית (molecular docking) חשפו כי Rhizoma Drynariae פועל על מטרות ומסלולים מרובים כדי להקל על פגיעה בשרוול המסובב באמצעות פעולות נוגדות דלקת, נוגדות אפופטוזיס ומעודדות אנגיוגנזה.
פגיעה בגידי השכמה (RCI) היא הפרעה שרירית-שלדית עמידה המאופיינת בדלקת כרונית, אפופטוזיס של טנוציטים, פגיעה באנגיוגנזה ושיבוש במטריקס החוץ-תאי (ECM), כאשר טיפולים קליניים מוגבלים זמינים עבורה. מחקר זה השתמש בפארמקולוגיה של רשתות ובסימולציות של עגינה מולקולרית (molecular docking) כדי לחקור באופן שיטתי את הרכיבים הפעילים, המטרות המרכזיות ומסלולי האיתות של Rhizoma Drynariae (RD) נגד RCI. שמונה עשר רכיבים פעילים של RD ו-213 מטרות שאינן כפולות זו מזו זוהו מתוך TCMSP, ETCM ו-SymMap, בעוד ש-870 מטרות הקשורות ל-RCI נשלפו מתוך GeneCards ו-OMIM, מה שהביא ל-71 מטרות מועמדות חופפות. ניתוח רשת אינטראקציות בין חלבונים וסינון באמצעות cytoHubba חשפו עשרה גנים מרכזיים (hub genes), כולל TNF, IL6, VEGFA, PTGS2, CASP3, AKT1, CCL2, PPARG, MAPK3, ו-HMOX1. העשרה של אונטולוגיית גנים (Gene Ontology) הדגישה תגובה דלקתית, עקה חמצונית, אנגיוגנזה, שגשוג תאים וארגון של ה-ECM, בעוד שניתוח מסלולי KEGG הצביע על מעורבות של מסלולי האיתות TNF, PI3K‑Akt, MAPK ו-HIF‑1. עגינה מולקולרית אישרה קישור יציב בעל זיקה גבוהה של eriodictyol, luteolin, catechin, naringenin ו-aureusidin לחלבונים מרכזיים אלו. יחד, RD מפעיל השפעות נוגדות RCI באמצעות רשת של רכיבים מרובים, מטרות מרובות ומסלולים מרובים, אשר עשויה להקל על RCI על ידי דיכוי דלקת ואפופטוזיס, קידום אנגיוגנזה ושיפור תיקון ה-ECM, ובכך מספקת בסיס תיאורטי ליישומם הקליני ולאימותם הניסויי.
פגיעה בגידי השכמה (Rotator cuff injury - RCI) היא אחת מההפרעות השכיחות ביותר בכתף באורתופדיה וברפואת ספורט, והיא פוגעת בכ-20% מהמבוגרים מעל גיל 20 ועד 54% מאלו שמעל גיל 601,2. RCI מאופיינת פתולוגית בניוון הגיד, חדירה של תאי דלקת, אפופטוזיס מוגבר של טנוציטים, נאו-ווסקולריזציה (יצירת כלי דם חדשים) לא מספקת וסינתזה לא סדירה של המטריקס החוץ-תאי, אשר גורמים לכאבים כרוניים בכתף, ניידות מוגבלת, ניוון שרירים ואפילו חוסר יציבות של המפרק3. אם לא תטופל, RCI עלולה להפחית משמעותית את איכות החיים ולהטיל נטל סוציו-כלכלי כבד4. אסטרטגיות טיפוליות נוכחיות עבור RCI כוללות טיפול שמרני ותיקון כירורגי5. תרופות נוגדות דלקת שאינן סטרואידיות (NSAIDs) והזרקות קורטיקוסטרואידים מקלות על הכאב אך כרוכות בסיכונים לפגיעה במערכת העיכול, תפקוד כליות לקוי, ניוון סחוס ואוסטאופורוזיס6,7. תיקון כירורגי משפר את התפקוד בטווח הקצר, אך מוגבל עקב שיעורי קרעים חוזרים גבוהים, הידבקויות לאחר ניתוח ואיכות ריפוי נמוכה בטווח הארוך8,9. לפיכך, קיים צורך דחוף בפיתוח סוכנים טיפוליים בטוחים, יעילים ובעלי מספר מטרות עבור RCI.
לרפואה הסינית המסורתית (TCM) היסטוריה ארוכה בטיפול במחלות של השלד והשרירים, עם יתרונות של רכיבים מרובים, מטרות רבות ורעילות נמוכה10. Rhizoma Drynariae (RD), השורש המיובש של Drynaria fortunei (Kunze) J. Sm., הוא צמח מייצג לחיזוק העצם, המקדם את זרימת הדם, מסיר סטזיס של דם ומאיץ את תיקון הגידים והעצם11,12. הפארמקולוגיה המודרנית אישרה כי פלבונואידים הם הרכיבים הפעילים העיקריים של RD, אשר מפעילים השפעות אנטי-דלקתיות, נוגדות חמצון, אוסטאוגניות ומגנות על הסחוס13. RD נמצא בשימוש נרחב במצבים של אוסטאופורוזיס, אוסטאוארטריטיס, נמק של ראש הפמור וניוון של הדיסק הבין-חוליי14,15,16. עם זאת, לא נערך מחקר שיטתי שבחן את היעילות והמנגנון של RD נגד RCI. פארמקולוגיית רשת היא גישה בין-תחומית מתהווה המשלבת ביו-אינפורמטיקה, ביולוגיה של מערכות ופארמקולוגיה, והיא אידיאלית לפענוח המנגנון ההוליסטי של TCM17,18. היא מאפשרת בנייה שיטית של רשת הבקרה "תרופה–רכיב–מטרה–מסלול–מחלה" וחיזוי בקיבולת גבוהה של מטרות טיפוליות פוטנציאליות19. במחקר זה, נעשה שימוש בפארמקולוגיית רשת בשילוב עם עגינה מולקולרית (molecular docking) כדי לבחון את הרכיבים הפעילים, הגנים המרכזיים (hub genes) ומסלולי האותות הליבתיים של RD בטיפול ב-RCI, במטרה לספק בסיס תיאורטי ליישום קליני ולמחקר ניסויי עתידי.
במחקר זה נעשה שימוש במאגרי מידע ביו-אינפורמטיים ציבוריים ואנונימיים בלבד, ולא בוצעו ניסויי בני אדם או בעלי חיים. בהתאם לסעיף 32 של תקנות הבקרה האתית הלאומיות של סין ולהצהרת הלסינקי, האישור האתי וההסכמה המדעית בוטלו. כל החומרים ששימשו במחקר זה מפורטים ב- טבלת חומרים.
מבנה המחקר ודיאגרמת זרימה
מסלול העבודה המלא של מחקר פרמקולוגיית הרשת הנוכחי, הכולל סינון רכיבים, זיהוי מטרות, בניית רשת, ניתוח העשרה ואימות באמצעות דוקינג מולקולרי, בוצע בהתאם לתקני ביו-אינפורמטיקה אחידים בכל שלב כדי להבטיח את השחזור של כל הנתונים שנחזו (איור 1).
סריקה לאיתור רכיבים פעילים ב-RD
מאגר הנתונים ופלטפורמת הניתוח של פרמקולוגיית מערכות של הרפואה הסינית המסורתית (TCMSP, https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php) הייתה פלטפורמה מקוונת שנבנתה על בסיס פרמקולוגיית מערכות של צמחי מרפא20. הפלטפורמה אספה באופן מקיף פרמטרים פרמקוקינטיים של תרכובות טבעיות, כולל זמינות ביולוגית דרך הפה (OB), דמיון לתרופה (DL), מחסום דם-מוח ומידע על יעדים תואמים. המחברים הזינו את מילת המפתח "Rhizoma Drynariae" כדי לחפש את כל הרכיבים הכימיים של RD השמורים במאגר TCMSP, וסיננו רכיבים פעילים מתאימים בהתבסס על מדדי ספיגה, פיזור, מטבוליזם והפרשה (ADME), עם OB ≥ 30% ו-DL ≥ 0.18. התרכובות שעמדו בשני הסטנדרטים הללו נשמרו כרכיבים פעילים מועמדים לחקר המנגנון הטיפולי של RD נגד RCI. תאריך גישה למאגר: TCMSP V2.3 [2025-12-08]. השדות שהוצאו כללו את שם התרכובת, ערך OB, ערך DL ורשומות של חלבוני יעד תואמים. רשומות כפולות של תרכובות הוסרו ידנית.
איסוף של מטרות פוטנציאליות של RD
החוקרים השגו מטרות פעולה של RD משלושה מאגרי מידע עצמאיים: TCMSP, The Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine (ETCM, http://www.tcmip.cn/ETCM/)21 ו-SymMap (http://www.symmap.org/)22. TCMSP שימש כפלטפורמה מיוחדת לפארמקולוגיה של מערכות צמחים המתעדת את הקשר ההדדי בין תרופות צמחים, תרכובות של מולקולות קטנות, מטרות חלבון ומחלות אנושיות. ETCM שילב מידע סטנדרטי על צמחי מרפא ופורמולות סיניות נפוצות, ותיעד נתונים על רכיבים צמחיים, גנים מטרה, מסלולים ומחלות. SymMap שילב תיאוריות של TCM ורפואה מודרנית באמצעות מנגנונים מולקולריים ומיפוי תסמינים. בעת חילוץ מטרות התרופה, המין נקבע באופן אחיד כ-Homo sapiens. לאחר קבלת רצפי חלבוני המטרה הגולמיים, מאגר המידע UniProt (https://www.uniprot.org/)23 המיר את כל רשומות המטרה לסמלי גנים סטנדרטיים מאוחדים. גני מטרה כפולים הוסרו, וסט המטרות ללא כפילויות של RD נשמר לצורך ניתוח הצלבה עם מטרות המחלה. תאריכי גישה למאגרי המידע: ETCM V2.0 [2025-12-10], SymMap V2.0 [2025-12-11], UniProt release [2025-12-12]. המחברים ייצאו רשומות גולמיות של חלבון-מטרה מ-TCMSP, ETCM ו-SymMap. UniProt שימש למיפוי מזהי חלבונים לסמלי גנים רשמיים של HUGO לאדם. כפילויות של מטרות שמקורן במספר מאגרי מידע הוסרו, תוך שמירה על סמל גן ייחודי אחד לכל מטרה.
חיפוש מטרות פוטנציאליות עבור RCI
שני מאגרי מידע מוסמכים אומצו לסריקת גנים אנושיים הקשורים ל-RCI עם מילת השליפה "rotator cuff injury". GeneCards (https://www.genecards.org/) ריכז נתוני מולטי-אומיקה ממעל ל-150 פלטפורמות גנטיות וסיפק אנוטציה לתפקודי גנים24. המאגר Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM, https://omim.org/) תיעד מחלות תורשתיות אנושיות וחשף מתאמים בין וריאציות גנטיות לבין פנוטיפים קליניים25. כל רשומות הגנים הקשורות ל-RCI, כולל שמות הגנים ומספרי הזיהוי (IDs), הופקו מהמאגרים. הנתונים משני מאגרי המידע אוחדו וכפילויות הוסרו כדי לקבל מאגר מלא של גנים פתוגניים לצורך ניתוח חיתוך במישור ון (Venn). תאריכי גישה למאגרי המידע: GeneCards [2025-12-15], OMIM [2025-12-21]. מונח חיפוש: “rotator cuff injury”. השדות שהופקו הכילו שמות גנים אנושיים ומספרי זיהוי של גנים הקשורים למחלה. רשומות גנים כפולות בין שני מאגרי המידע הוסרו לאחר האיחוד. מסנן המינים הוגדר ל-Homo sapiens.
בניית רשת של אינטראקציות בין חלבונים (PPI)
את מערך הנתונים המסונן של מטרות ה-RD ומערך הנתונים של הגנים הפתוגניים של ה-RCI העלו לפלטפורמה המקוונת Venny (https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/) כדי להפיק דיאגרמת ונ (Venn diagram) ולסנן גנים משותפים חופפים. גנים חופפים יובאו ל-STRING v11.5 (https://cn.string-db.org/) לצורך בניית רשת PPI26. STRING שלף אינטראקציות חלבונים מאומתות וחוזיות, המכסות למעלה מ-24 מיליון חלבונים מיותר מ-5000 מינים. המין הוגדר כ-Homo sapiens, וסף ציון האמינות (confidence score) נקבע על 0.7 כדי לסנן זוגות אינטראקציה בעלי אמינות נמוכה. קובצי PPI שהופקו יובאו ל-Cytoscape 3.8.0 לצורך ויזואליזציה ואנליזה טופולוגית27. גישה ל-Venny 2.0 בוצעה ב-[2025-12-24] לצורך חישוב דיאגרמת הוון. תאריך הגישה ל-STRING v11.5: [2025-12-28]. המחברים ייצאו את טבלת אינטראקציות החלבון-חלבון המלאה בפורמט TSV, הכוללת מזהי חלבונים, סמלי גנים וציוני אמינות משולבים של האינטראקציות.
ניתוח גנים מרכזיים (Hub genes)
תוסף cytoHubba המוטמע ב-Cytoscape 3.8.0 ניתח את המאפיינים הטופולוגיים של כל צומת ברשת. נבחרו 10 גני ה-hub בעלי ציוני Maximal Clique Centrality (MCC) הגבוהים ביותר. MCC הוא אחד מאלגוריתמי הדירוג המובנים ב-cytoHubba; ציוני MCC גבוהים יותר מעידים על מיקומים טופולוגיים קריטיים יותר בתוך רשת ה-PPI. גנים אלו מפעילים השפעות רגולטוריות מרכזיות ברשת כולה.
ניתוח העשרה של מסלולים ב-Gene Ontology (GO) וב-Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)
כל מטרות הטיפול החופפות של RD נגד RCI הוכנסו לתוכנת R x64 4.0.3, כאשר המין הוגדר כ-Homo sapiens. חבילת ה-clusterProfiler של Bioconductor ביצעה ניתוח העשרה של GO ו-KEGG. ניתוח ה-GO כלל שלושה מודולים: תהליך ביולוגי (BP), רכיב תאי (CC) ותפקוד מולקולרי (MF), אשר ביצעו אנוטציה של התנהגויות ביולוגיות, מיקום תת-תאי ותפקודים ביוכימיים של חלבוני המטרה בנפרד28. ניתוח ה-KEGG מיפה גנים למסלולי איתות תוך-תאיים כדי לבחון את התפלגות המטרות במסלולים ביולוגיים מגוונים29. מונחי BP, CC, MF שהועשרו באופן מובהק, ומסלולי ליבה הקשורים להתערבות RD ב-RCI הופקו, וכל תוצאות ההעשרה יוצאו לצורך שרטוט, כאשר p < 0.05 שימש כסף המובהקות.
סימולציית עגינה מולקולרית (Molecular docking)
גנים מרכזיים (Hub genes) שסוננו מניתוח PPI הוגדרו כקולטנים חלבוניים, ורכיבים פעילים מ-RD הוגדרו כליגנדים של מולקולות קטנות. סימולציית עגינה מולקולרית (Molecular docking) בוצעה כדי לבחון אינטראקציות קישור טבעיות בין חלבונים מרכזיים לרכיבים התואמים. מבני ליגנדים תלת-ממדיים הורדו מ-PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)30, ומבני גביש של קולטנים התקבלו מ-RCSB PDB (https://www.rcsb.org/)31. מבני הקולטנים עברו קדם-טיפול ב-AutoDock 432, כולל הסרה של מולקולות מים עודפות והוספת מימנים פולריים. חישוב עגינה באצווה הושלם באמצעות AutoDock Vina, בשילוב עם תוכנת Open Babel. קומפלקסים עם אנרגיית קישור חופשית של ≤ −7.0 kcal/mol הוגדרו כמבני קישור יציבים המייצגים את קומפלקסי העגינה המדורגים בראש הרשימה. קומפלקסים עם אנרגיית קישור חופשית של ≤ −7.0 kcal/mol הוגדרו כמבני קישור יציבים בעלי זיקה בין-מולקולרית גבוהה. סף אמפירי זה נפוץ במחקרי in-silico המבוססים על AutoDock-Vina של תרכובות בוטניות ביו-אקטיביות, אם כי הוא אינו מחליף תיקוף ניסיוני של אינטראקציות חלבון-ליגנד33. 20 קומפלקסי העגינה המובילים בעלי הזיקה האופטימלית יוביאו ל-PyMOL כדי לצייר תרשימי קונפורמציית קישור תלת-ממדיים34. תאריך גישה ל-PubChem: [2026-02-10]; תאריך גישה ל-RCSB-PDB: [2026-02-03]. מבני מולקולות קטנות נשלפו לפי שם התרכובת; מבני קולטני חלבון נשלפו לפי מזהי PDB תואמים לגן.
ניתוח סטטיסטי
עבור כל הסטטיסטיקות של הביואינפורמטיקה והמיפוי נעשה שימוש ב-R x64 4.0.3, Cytoscape 3.8.0 ו-PyMOL. ערך של p < 0.05 ייצג הבדל מובהק סטטיסטית עבור כל פריטי ההעשרה.
המרכיבים הפעילים של RD
בסך הכל 71 רכיבים כימיים גולמיים נשלפו ממאגר TCMSP באמצעות מילת המפתח "Rhizoma Drynariae". סינון משני בוצע על פי קריטריוני ADME (OB ≥ 30%, DL ≥ 0.18), ובסופו של דבר התקבלו 18 רכיבים ביו-אקטיביים בעלי ספיגה אוראלית ויכולת תרופתית (druggability) חיוביות. טבלה 1 מסכמת מידע בסיסי מפורט על 18 רכיבים פעילים אלו. 18 תרכובות אלו היוו את הבסיס החומרי הרב-רכיבי של RD נגד RCI.
מטרות גנים רלוונטיות של RD
ביצעו חיפוש במאגרי הנתונים TCMSP, ETCM ו-SymMap עבור גנים מטרה התואמים למרכיבים פעילים ב-RD, ונאספו בסך הכל 327 רשומות מקוריות של גנים מטרה. לאחר אינטגרציה של הנתונים והסרת סמלי גנים כפולים, התקבלו 213 גני מטרה פוטנציאליים לא-כפולים של RD לצורך ניתוח חיתוך בהמשך.
מטרות גנים רלוונטיות עבור RCI
בוצע חיפוש במאגרי המידע Genecards ו-OMIM באמצעות מילת המפתח "rotator cuff injury", והתקבלו 989 רשומות גולמיות של גנים הקשורים ל-RCI. לאחר אינטגרציית נתונים והסרת כפילויות, התקבלו 870 גנים פתוגניים אנושיים ייחודיים הקשורים באופן הדוק להתקדמות ה-RCI.
בניית רשת ה-PPI
ניתוח חיתוך בין 213 גני מטרה של RD לבין 870 גנים פתוגניים של RCI זיהה 71 גנים חופפים, אשר הוגדרו כמטרות טיפוליות פוטנציאליות של RD לטיפול ב-RCI. דיאגרמת ון המציגה את קשר החיתוך הופקה באמצעות תוכנת Venny 2.0 (איור 2). 71 המטרות החופפות הוכנסו ל-STRING כדי לבנות את רשת ה-PPI של RD המתערבת ב-RCI (איור 3). נתוני ה-PPI המלאים הוכנסו ל-Cytoscape, ו-cytoHubba סיננה את 10 גני ה-hub המובילים עם ציוני ה-MCC הגבוהים ביותר: TNF, IL6, VEGFA, PTGS2, CASP3, AKT1, CCL2, PPARG, MAPK3, HMOX1. המידע הטופולוגי של ה-MCC שלהם סוכם ב-טבלה 2 והוצג באופן ויזואלי ב-איור 4). 71 הגנים החופפים ייצגו מטרות ליבה המתווכות את האפקט הטיפולי של RD נגד RCI.
ניתוח העשרה של GO ו-KEGG
כדי לבחון את המנגנון המולקולרי של מטרות מועמדות של RD בטיפול ב-RCI, חבילת clusterProfiler ביצעה אנליזת העשרה של GO ו-KEGG על מטרות טיפוליות חופפות. סטטיסטיקות העשרה נפרדות של GO בוצעו עבור BP, CC ו-MF. איורים 5A–B, 6A–B ו-7A–B מציגים את 10 הפריטים המועשרים באופן מובהק ביותר של BP, CC ו-MF, ותת-גרף B של כל איור מציג את התפלגות הגנים של כל מונח תפקודי. אנליזת העשראת KEGG בוצעה בהמשך כדי לחשוף מסלולים מרכזיים המעורבים בהתערבות RD ב-RCI, ו-30 המסלולים המועשרים ביותר הוצגו ב-איור 8.
סימולציית עגינה מולקולרית
עשרת גני ה-hub המובילים הוגדרו כקולטני חלבון, וכל 18 הרכיבים הפעילים של RD אומצו כליגנדים לצורך חישוב עגינה (docking) באמצעות AutoDock Vina ו-Open Babel. תוכנת PyMOL שימשה להדמיית קונפורמציות הקשירה של הליגנד לקולטן. תוצאות העגינה הראו כי מרבית חלבוני המטרה של ה-hub יצרו מבני קשירה יציבים עם הרכיבים הפעילים של RD. בטבלה 3 ובאיור 9 תועדו הפרמטרים המלאים של העגינה ודיאגרמות קשירה תלת-ממדיות של 20 הקומפלקסים המובילים בעלי זיקת הקשירה (binding affinity) האופטימלית.
בניתוח פרמקולוגיה של רשתות הנוכחי, אותרו 18 רכיבים ביו-אקטיביים של RD ו-213 מטרות תרופתיות לא חופפות. לאחר ביצוע חיתוך עם 870 גנים הקשורים ל-RCI, התקבלו 71 מטרות תרופתיות מועמדות משותפות. בניית רשת PPI וסינון באמצעות cytoHubba‑MCC הניבו עשרה גני מפתח (hub genes): TNF, IL6, VEGFA, PTGS2, CASP3, AKT1, CCL2, PPARG, MAPK3, ו-HMOX1. העשרה של GO כיסתה את BP, CC ו-MF, בעוד שהעשרה של KEGG זיהתה מספר מסלולי אותות מועשרים. סימולציית עגינה מולקולרית (Molecular‑docking) איששה זיקה קישורית (binding affinity) חיובית בין מרכיבים פעילים עיקריים של RD לבין חלבוני מטרת המפתח הללו.
זמינות נתונים:
כל הנתונים הגולמיים והמעובדים שהופקו במחקר זה, כולל רשימות מטרות, קבצי רשת PPI, תוצאות העשרה של GO ו-KEGG ומטריצת עגינה מולקולרית (molecular docking), הופקדו ב-Science Data Bank. קישור הגישה לנתונים הגולמיים הוא https://www.scidb.cn/anonymous/alVOVlJu.

איור 1: תרשים זרימה של תהליך העבודה המפרט את צנרת הביואינפורמטיקה שיושמה במחקר זה. החל מהצד השמאלי, תרכובות ביו-אקטיביות מועמדות ומטרות RD התואמות להן נשלו ממסדי הנתונים TCMSP, ETCM ו-SymMap. בצד הימני, גנים הקשורים ל-RCI נשלו מ-GeneCards ו-OMIM. מטרות הגנים החופפות משני מאגרי נתונים אלו זוהו באמצעות תרשים ונ (Venn diagram) והוגדרו כמטרות טיפוליות פוטנציאליות. המטרות המשותפות עובדו לאחר מכן בשני ענפים נפרדים: ענף אחד בנה רשת אינטראקציה של חלבון-חלבון באמצעות STRING ו-Cytoscape; הענף השני ביצע ניתוחי העשרה של GO ו-KEGG באמצעות חבילת ה-R בשם clusterProfiler. גני המפתח (hub genes) שהופקו מרשת ה-PPI תוקפו בהמשך על ידי דוקינג מולקולרי (molecular docking), כאשר ההכנה המבנית והסימולציה הושלמו באמצעות PubChem, PDB, AutoDock Vina ו-PyMOL. קיצורים: RD = Rhizoma Drynariae, RCI = rotator cuff injury, TCMSP = The Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform, ETCM = The Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine, OMIM = The Online Mendelian Inheritance in Man, GO = gene ontology, KEGG = Kyoto encyclopedia of genes and genomes. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: דיאגרמת ונ של מטרות חפיפה בין RD ל-RCI. המעגל הכחול מייצג את המטרות הקשורות ל-RCI. המעגל הצהוב מייצג את המטרות הטיפוליות הפוטנציאליות של RD. האזור הירוק-זית החופף מציין את המטרות המשותפות בין RD ל-RCI. המספרים והאחוזים בתוך כל אזור מציינים את הכמות והפרופורציה של מטרות ייחודיות או משותפות. קיצורים: RD = Rhizoma Drynariae, RCI = rotator cuff injury. אנא לחצו כאן כדי להציג גרסה מוגדלת של איור זה.

איור 3רשת PPI שהופקה מ-71 מטרות הגנים החופפות המקשרות בין RD ל-RCI. כל עיגול ברשת מייצג גן מטרה, המסומן בסמל הגן הרשמי שלו. קווים המחברים בין שני עיגולים ממחישים אינטראקציות בין חלבונים שנשאבו ממאגרי מידע ביו-אינפורמטיים ציבוריים. גודל הצומת ורוויית הצבע משקפים את המשמעות הטופולוגית של גנים בודדים בתוך הרשת. גנים עם עיגולים גדולים יותר וגוונים ירוקים עמוקים יותר משיגים ציונים טופולוגיים גבוהים יותר ותופסים מיקומים מרכזיים יותר; עיגולים קטנים וצהובים בהירים מציינים גנים בעלי חשיבות טופולוגית נמוכה יותר. קיצורים: RD = Rhizoma Drynariae, RCI = פגיעה בשרוול המסובב, PPI = אינטראקציה בין חלבונים. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: עשרת גני ה-hub המובילים שזוהו מרשת ה-PPI באמצעות תוסף ה-cytoHubba. תיבות מלבניות מייצגות גני hub, כאשר כל אחת מסומנת בסמל הגן הרשמי שלה. קווים שחורים המחברים בין התיבות משקפים אינטראקציות בין חלבונים בין מטרות ליבה אלו. המדרג הצבעוני מאדום בהיר, דרך כתום ועד צהוב, ממחיש את הדירוג של גני ה-hub על פי מדדי MCC שחושבו על ידי תוסף ה-cytoHubba; תיבות אדומות בהירות מציינות גנים עם מדדי MCC הגבוהים ביותר וחשיבות רשתית מרבית, בעוד שתיבות צהובות מסמנות גנים עם מדדים נמוכים יחסית. קיצורים: PPI = protein-protein interaction, MCC =Maximal Clique Centrality.אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: ניתוח העשרה של BP עבור 71 הגנים מטרה המשותפים של RD נגד RCI. (A) ניתוח העשרה של GO עבור מטרות טיפוליות פוטנציאליות ל-BP. זהו תרשים עמודות אופקי המציג את 10 מונחי התהליכים הביולוגיים של GO המועשרים באופן משמעותי ביותר. ציר ה-X האופקי מייצג את מספר הגנים, המתאים למספר גני המטרה המשויכים לכל מונח GO. ציר ה-Y האנכי מפרט את מונחי ה-GO המועשרים הבודדים. סרגל הצבע הרצוף מימין מקודד את -log10(pvalue); גווני אדום חמים יותר מעידים על -log10(pvalue) גבוה יותר ועל מובהקות סטטיסטית חזקה יותר, בעוד שגווני סגול וכחול קרירים יותר מעידים על מובהקות נמוכה יותר. (B) הקשר בין מטרות טיפוליות פוטנציאליות ל-BP. פאנל B הוא דיאגרמת מיתרים (chord diagram) הממחישה את ההקשרים הזוגיים בין מונחי GO מועשרים לבין גני המטרה התואמים להם. המקטעים המעגליים החיצוניים מחולקים לשתי קטגוריות: בלוקים צבעוניים מייצגים מונחים נבדלים של תהליכים ביולוגיים ב-GO, וסימונים מלבניים אפורים מסמנים את סמלי גני המטרה הבודדים. סרטים מעוקלים בתוך המעגל מחברים בין מונחי GO לגני המטרה התואמים להם, כאשר כל סרט ממפה גן אחד למונח ה-GO שבו הוא משתתף. צבעו של כל סרט יורש את הגוון של מונח ה-GO המתאים לו מהטבעת החיצונית. מקרא בתחתית מקשר כל צבע למונח ה-GO שלו. קיצורים: RD = Rhizoma Drynariae, RCI = rotator cuff injury, BP = biological process, GO = gene ontology. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: מונחי GO-CC שהופקו מ-71 מטרות המועמדות של RD בטיפול ב-RCI. (A) ניתוח העשרה של GO עבור מטרות טיפוליות פוטנציאליות ל-CC. (B) הקשר בין מטרות טיפוליות פוטנציאליות ל-CC. פאנל A הוא תרשים עמודות אופקי המציג את 10 רשומות רכיבי התא של GO המועשרות באופן משמעותי ביותר. ציר ה-X האופקי מכמת את מספר הגנים מטרה שהוקצו לכל מונח GO, המסומן כ-Counts. תיאורי רכיבי התא של GO המועשרים מסודרים לאורך ציר ה-Y האנכי. סרגל הצבעים מימין ממפה את שינויי הצבע לערכי -log10(pvalue); אדום בהיר תואם לערכי -log10(pvalue) גבוהים יותר ולמובהקות סטטיסטית חזקה יותר, בעוד שגווני כחול מייצגים רמות מובהקות נמוכות יותר. פאנל B מציג דיאגרמת חבלים (chord diagram) המדמימה את הקשרים בין מונחי רכיבי התא המועשרים של GO לבין הגנים מטרה הקשורים אליהם. המקטעים בטבעת החיצונית מחולקים לשתי קבוצות: בלוקים צבעוניים מייצגים מונחי רכיבי תא נבדלים של GO, וסימוני טיקים אפורים מציינים סמלים של גני מטרה בודדים. סרטים מעוקלים בתוך העיגול מקשרים כל גן למונח ה-GO התואם לו, וכל סרט מאמץ את הצבע של מונח ה-GO המתאים לו מהטבעת החיצונית. מקרא בתחתית מגדיר את קידוד הצבעים עבור כל קטגוריות רכיבי התא של GO. קיצורים: RD = Rhizoma Drynariae, RCI = rotator cuff injury, CC = cellular component, GO = gene ontology אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7: ניתוח העשרה של MF שבוצע על 71 הגנים מטרה החופפים של RD עבור התערבויות ב-RCI. (A) ניתוח העשרה של GO עבור מטרות טיפוליות פוטנציאליות ל-MF. (B) הקשר בין מטרות טיפוליות פוטנציאליות ל-MF. פאנל A הוא תרשים עמודות אופקי המדרג את 10 מונחי התפקוד המולקולרי של GO המועשרים באופן משמעותי ביותר. הערכים בציר ה-X האופקי מייצגים ספירת גנים, המתאימה למספר הכולל של גני מטרה המאannotated לכל רשומת תפקוד מולקולרי. ציר ה-Y האנכי מפרט תיאורי תפקוד מולקולרי בודדים של GO. סרגל הגרדיאנט של הצבעים מימין מתרגם את שינויי הצבע למדדי -log10(pvalue); אדום בהיר תואם לערכי -log10(pvalue) גבוהים יותר ולמובהקות סטטיסטית חזקה יותר, בעוד שגווני כחול מעידים על מובהקות חלשה יותר. פאנל B הוא דיאגרמת מיתרים (chord diagram) הממפה את הקשרים בין קטגוריות תפקוד מולקולרי מועשרות של GO לבין גני המטרה הקשורים אליהן. מקטעים בטבעת החיצונית מכילים שני סוגי תוויות: בלוקים צבעוניים המציינים מונחי תפקוד מולקולרי נפרדים של GO, וסימוני תגים מלבניים אפורים קטנים המסמנים סמלי גני מטרה בודדים. סרטים מעוקלים הנמתחים פנימה מהטבעת החיצונית מחברים כל גן למונח התפקודי התואם לו, וכל סרט יורש את הצבע שהוקצה למונח ה-GO המתאים לו. מקרא בתחתית מגדיר את קידוד הצבעים עבור כל קטגוריות התפקוד המולקולרי של GO המוצגות בגרף. קיצורים: RD = Rhizoma Drynariae, RCI = rotator cuff injury, MF = molecular function, GO = gene ontology אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 8: ניתוח העשרה של נתיבי KEGG עבור 71 הגנים מטרה המשותפים של RD נגד RCI. תרשים נקודות זה מציג את נתיבי ה-KEGG המועשרים ביותר. ציר Y האנכי מפרט את שמות הנתיבים המועשרים הבודדים. ציר X האופקי מייצג את ה-GeneRatio, המוגדר כיחס בין הגנים מטרה שמופו לנתיב לבין המספר הכולל של הגנים באותו נתיב. כל נקודה מעגלית מייצגת נתיב מועשר אחד. גודל הנקודה תואם למספר הגנים, כאשר עיגולים גדולים יותר מעידים על מספר רב יותר של גנים מטרה המאannotated לנתיב. צבע הנקודה משקף את ה-p-value: צבע אדום מעיד על ערכי p נמוכים יותר ומובהקות סטטיסטית חזקה יותר, בעוד שצבע כחול כהה מעיד על ערכי p גבוהים יותר ומובהקות סטטיסטית חלשה יותר. שתי מקראות בצדים מגדירות בנפרד את קנה המידה למספר הגנים ואת מיפוי הצבעים של ה-p-value. קיצורים: RD = Rhizoma Drynariae, RCI = rotator cuff injury, KEGG = Kyoto encyclopedia of genes and genomes. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 9: קומפלקסי העגינה (docking) בעלי הדירוג הגבוה ביותר. (A) (PTGS2, eriodictyol, -9.7 kcal/mol). (B) (PTGS2, luteolin, -9.6 kcal/mol). (C) (PTGS2, catechin, -9.5 kcal/mol). (D) (PTGS2, naringenin, -9.5 kcal/mol). (E) (PTGS2, Aureusidin, -9.4 kcal/mol). (F) (PTGS2, kaempferol, -9.2 kcal/mol). (G) (PTGS2, chroman, -9.1 kcal/mol). (H) (TNF, catechin, -9.1 kcal/mol), (I) (PTGS2, digallate, -9 kcal/mol). (J) (TNF, digallate, -9 kcal/mol), (K) (PPARG, chroman, -8.9 kcal/mol); (L) (PPARG, naringenin, -8.9 kcal/mol), (M) (TNF, Aureusidin, -8.9 kcal/mol); (N) (TNF, kaempferol, -8.8 kcal/mol); (O) (MAPK3, chroman, -8.7 kcal/mol); (P) (MAPK3, naringenin, -8.7 kcal/mol); (Q) (PPARG, Aureusidin, -8.7 kcal/mol); (R) (PPARG, kaempferol, -8.7 kcal/mol); (S) (PTGS2, 22_Stigmasten_3_one, -8.7 kcal/mol); (T) (MAPK3, luteolin, -8.6 kcal/mol). פאנלים A עד T ממחישים בנפרד את גאומטריית הקשירה המחושבת של תרכובות מולקוליות קטנות בודדות בתוך חלל הקשירה של חלבוני המטרה המתאימים. מודלי מקלים (stick models) בצבע ציאן מתארים את שאריות חומצות האמינו המבנות את חלל הקשירה של החלבון. ליגנדים של מולקולות קטנות מוצגים במקלים בצבע מגנטה או ירוק כדי להבדיל בין מבנים כימיים שונים. קווים מקווקוים בצהוב מסמנים קשרי מימן בין-מולקולריים בין הליגנדים לבין שאריות כיס הקשירה, כאשר הערות מספריות מציינות את מרחקי קשרי המימן באנגסטרם (Å). המשטח הלבן השקוף מתווה את הטופולוגיה התלת-ממדית הכוללת של כל רספטור חלבוני. כל חישובים של תבנית הקשירה (binding pose) בוצעו באמצעות עגינה מולקולרית עם רספטור קשיח באמצעות תוכנת AutoDock Vina. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של איור זה.
| מזהה מולקולרי | שם המולקולה | זמינות ביולוגית דרך הפה (OB) (%) | דמיון לתרופה (DL) |
| MOL001040 | (2R)-5,7-dihydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)chroman-4-one | 42.36 | 0.21 |
| MOL001978 | אוראוסידין | 53.42 | 0.24 |
| MOL002914 | אריודיקטיול (פלבנון) | 41.35 | 0.24 |
| MOL000449 | סטיגמסטרול | 43.83 | 0.76 |
| MOL000358 | בטא-סיטוסטרוול | 36.91 | 0.75 |
| MOL000422 | קמפפרוול | 41.88 | 0.24 |
| MOL004328 | נרינגנין | 59.29 | 0.21 |
| MOL000492 | (+)-catechin | 54.83 | 0.24 |
| MOL005190 | פריודיקטיול | 71.79 | 0.24 |
| MOL000569 | דיגאלט | 61.85 | 0.26 |
| MOL000006 | לוטאולין | 36.16 | 0.25 |
| MOL009061 | 22-Stigmasten-3-one | 39.25 | 0.76 |
| MOL009063 | ציקלולאודנול אצטט | 41.66 | 0.79 |
| MOL009075 | ציקלוארטנון | 40.57 | 0.79 |
| MOL009076 | cyclolaudenol | 39.05 | 0.79 |
| MOL009078 | davallioside A_qt | 62.65 | 0.51 |
| MOL009087 | מריוסיד_qt | 70.79 | 0.19 |
| MOL009091 | xanthogalenol | 41.08 | 0.32 |
טבלה 1: פרופילים פרמקוקינטיים של שמונה עשר רכיבים ביו-אקטיביים מועמדים המופקים מ-RD. תרכובות נשלפו ממאגר הנתונים TCMSP וסוננו על פי שני ספי רכיבי ADME: OB ≥ 30% ו-DL ≥ 0.18. העמודות מפרטות את מספר הגישה של TCMSP (Mol ID), שם התרכובת, ערך OB מחושב (%) ומדד DL עבור כל רכיב שנסרק. קיצורים: RD = Rhizoma Drynariae, RCI = פציעה בגיד השרוול המסובב, ADME = ספיגה, הפצה, מטבוליזם והפרשה, TCMSP = The Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform, OB = זמינות ביולוגית דרך הפה, DL = דמיון לתרופה.
| דירוג | גן | שם | ציון |
| 1 | TNF | גורם נמק גידולי | 328291218366500 |
| 2 | IL6 | אינטרלוקין 6 | 328291215913592 |
| 3 | VEGFA | גורם גידול אנדותליאלי כלי דם A | 328291215896284 |
| 4 | PTGS2 | פרוסטגלאנדין-אנדופרוקסיד סינתטאז 2 | 328288656326402 |
| 5 | CASP3 | קספז 3 | 328288180323600 |
| 6 | AKT1 | AKT serine/threonine kinase 1 | 328287745700516 |
| 7 | CCL2 | C-C motif chemokine ligand 2 | 328161521686320 |
| 8 | PPARG | קולטן מפעיל למספר רב של פרוקסיסומים מסוג גמא | 325302724852296 |
| 9 | MAPK3 | protein kinase 3 המופעל על ידי מיטוגן (mitogen-activated protein kinase 3) | 308779166166218 |
| 10 | HMOX1 | הם-אוקסיגנאז 1 | 299171945318400 |
טבלה 2: 10 גני ה-hub המובילים שזוהו מרשת ה-PPI. הגנים דורגו לפי ציוני MCC שחושבו באמצעות תוסף cytoHubba בתוך Cytoscape. MCC הוא מדד טופולוגי של cytoHubba שבו ערכים מספריים גבוהים יותר משקפים חשיבות טופולוגית רבה יותר בתוך הרשת. העמודות מציגות את סדר הדירוג, סמל הגן הרשמי, שם הגן המלא וציון ה-MCC הגולמי המתאים לכל גן hub. קיצורים: PPI = protein-protein interaction, MCC = Maximal Clique Centrality.
| קולטנים | ליגנדים | אנרגיה חופשית (kcal/mol) | מספרי סידרה תואמים באיור 9 |
| PTGS2 | פריודיקטיול | -9.7 | A |
| PTGS2 | לוטאולין | -9.6 | B |
| PTGS2 | קטכין | -9.5 | C |
| PTGS2 | נרינגנין | -9.5 | ד' |
| PTGS2 | אוראוסידין | -9.4 | ה |
| PTGS2 | קמפרון | -9.2 | F |
| PTGS2 | כרומן | -9.1 | ג' |
| TNF | קטכין | -9.1 | ה |
| PTGS2 | דיגאלט (digallate) | -9 | I |
| TNF | דיגלאט | -9 | ג' |
| PPARG | כרומן | -8.9 | K |
| PPARG | נרינגנין | -8.9 | L |
| TNF | אוראוסידין | -8.9 | M |
| TNF | קמפרוול | -8.8 | N |
| MAPK3 | כרומן | -8.7 | O |
| MAPK3 | נרינגנין | -8.7 | P |
| PPARG | אוראוסידין | -8.7 | שאלון |
| PPARG | קמפפרוול | -8.7 | R |
| PTGS2 | 22_סטיגמאסטן_3_אחד | -8.7 | S |
| MAPK3 | לוטאולין | -8.6 | ט |
טבלה 3: תוצאות זיקת קישור של עגינה מולקולרית עבור 20 קומפלקסים נבחרים של רספטור-ליגנד. כל שורה מפרטת את חלבון הרספטור, הליגנד מהמולקולות הקטנות, אנרגיית החיבור החופשית המחושבת (kcal/mol), ותגית תת-התרשים התואמת באיור 9. ערכי אנרגיה חופשית שליליים יותר תואמים ליציבות קישור חזקה יותר בין כיס החלבון לבין תרכובת הליגנד. קיצורים: PTGS2 = prostaglandin-endoperoxide synthase 2, TNF = tumor necrosis factor, PPARG = peroxisome proliferative activated receptor gamma, MAPK3 = mitogen-activated protein kinase 3.
RCI היא הפרעה שלד-שרירית מורכבת הכוללת דלקת כרונית, אפופטוזיס מוגבר של טנוציטים, פגיעה באנגיוגנזה ושחזור לקוי של המטריצה החוץ-תאית, אשר שילוב השינויים הפתולוגיים הללו מוביל לריפוי לקוי של הממשק בין הגיד לעצם ולפרוגנוזה קלינית תת-אופטימלית35. מחלה זו נובעת לעיתים קרובות מטראומה חריפה או משימוש יתר ממושך בכתף, ודלקת מתמשכת תפגע באיזון המטבולי של המטריצה החוץ-תאית של הגיד36. מבחינה קלינית, הטיפולים הנוכחיים אינם מצליחים להתמקד בו-זמנית במספר של נתיבים פתולוגיים, מה שמוביל ליעילות מוגבלת ושיעור גבוה של הישנות37. RD הוא צמח מרפא קלאסי של TCM המחזק עצמות, מפעיל את זרימת הדם ומעודד תיקון רקמות, והוא משמש כבר זמן רב באופן קליני לטיפול בנזקי עצם וגיד38. עם זאת, המנגנון הוויסות המולקולרי המדויק של RD נגד RCI לא נותח באופן שיטתי במחקרים קיימים.
על בסיס הרקע המחקרי שלעיל, מחקר זה חושף באופן שיטתי את המנגנון הרב-מרכיבי, הרב-מטרתי והרב-נתיבי של RD נגד RCI באמצעות פרמקולוגיה של רשת וסימולציית עגינה מולקולרית (molecular docking). מחקרים פיטוכימיים ופרמקולוגיים קודמים אישרו באופן מלא כי פלבנואידים המופקים מ-RD הם בעלי פעילויות ביולוגיות אנטי-דלקתיות, נוגדות חמצון, אנטי-אפופטוטיות ומעודדות אנגיוגנזה, המהוות את הבסיס החומרי המרכזי לתפקוד תיקון הרקמה שלהם39. בהתאם לממצאי מחקרים קודמים, זוהו סך הכל 18 מרכיבים פעילים מ-RD, מתוכם eriodictyol, luteolin, catechin, naringenin ו-aureusidin הוגדרו כמרכיבי ליבה. מספר רב של מחקרים פיטוכימיים הוכיחו כי פלבנואידים הם החומרים הפרמקודנמיים העיקריים של RD40. תרכובות קטנות אלו יכולות לחדור מחסומי רקמה ולהפעיל השפעות ויסות מקיפות על מיקרו-סביבת התיקון של גידים פגועים41. תכונות ה-ADME המיטיבות שלהם מבטיחות OB טובה ודמיון תרופתי (drug‑likeness), מה שתומך בפוטנציאל שלהם כסוכנים טיפוליים טבעיים עבור RCI. בניגוד לתרופות סינתטיות כימיות בעלות מטרה אחת, פלבנואידים טבעיים אלו יכולים להתערב בדלקת, בפגיעה חמצונית, בהישרדות תאים ובאנגיוגנזה בו-זמנית, ובכך להפגין יתרונות ייחודיים עבור נגעים דגנרטיביים כרוניים בגיד42.
מחקרים מצטברים אישרו כי להיווצרות ולפיתוח של RCI יש קשר הדוק לביטוי לא תקין של מספר גנים פונקציונליים, ומספר גני ליבה הוכחו כמעורבים בתהליכים פתולוגיים של דלקת בגיד, אפופטוזיס ושחזור רקמות43. בהתבסס על מנגנון הבקרה הגנטית המוכר של RCI, מחקר זה בחן באופן מעמיק יותר את מטרות הטיפול של RD. שבעים ואחד מטרות חופפות זוהו כמטרות טיפוליות פוטנציאליות של RD נגד RCI. ניתוח רשת PPI סינן 10 גני מפתח (hub genes): TNF, IL6, VEGFA, PTGS2, CASP3, AKT1, CCL2, PPARG, MAPK3, ו-HMOX1. ביניהם, TNF ו-IL6 הם ציטוקינים פרו-דלקתיים מרכזיים המפעילים שרשראות דלקתיות, מעכבים את התרבות הטנוציטים ומדכאים את סינתזת המטריצה החוץ-תאית, ובכך מחמירים את פגיעת הגיד44. שחרור מסיבי של שני הציטוקינים הללו יגייס תאי מערכת חיסון, יגביר את תגובת הדלקת ויעכב את התרבותם של תאי גזע של הגיד45. VEGFA מקדם נאו-ווסקולריזציה באתר הפגיעה, משפר את אספקת הדם המקומית ומגביר את החוזק המכני של הרקמה הנרפאת46. ממשק הגיד-עצם חסר באופן טבעי כלי דם, ומחסור בכלי דם חדשים הוא גורם מרכזי המוביל לאיכות ריפוי לא מספקת לאחר פגיעה47. PTGS2 מתווך כאב דלקתי וייצור פרוסטגלנדינים, בעוד ש-CASP3 הוא מבצע מפתח של אפופטוזיס של טנוציטים48,49. ביטוי יתר של PTGS2 יחמיר את הנפיחות והכאב הדלקתיים, בעוד שהפעלה גבוהה של CASP3 תגרום לאובדן מתמשך של טנוציטים פונקציונליים50,51. AKT1 ו-MAPK3 הם קינאזות ליבה המווסתות את הישרדות התאים, התרבותם ובידולם, תהליכים החיוניים ל재גנרציה של הגיד52,53. הפעלה מתונה של שתי הקינאזות יכולה לשמר את חיוניות תאי התיקון ולהאיץ את השבצת המטריצה החוץ-תאית54. CCL2 מגייס תאי דלקת, בעוד ש-PPARG ו-HMOX1 מפעילים השפעות אנטי-דלקתיות ואנטי-חמצוניות55,56,57. שני הגנים הללו יכולים להקל על עקה חמצונית ולהפחית חדירה דלקתית מוגברת ברקמות הגיד המקומיות58. יחד, גני מפתח אלו יוצרים רשת בקרה מרכזית המווסתת דלקת, אפופטוזיס, אנגיוגנזה ושחזור רקמות ב-RCI.
מחקרים פתולוגיים קיימים הבהירו כי ההתקדמות הפתולוגית של RCI מונעת בעיקר מתגובה דלקתית, עקה חמצונית, שגשוג תאים לא תקין וארגון לא מסודר של המטריצה החוץ-תאית, המהווים את הקישורים הפתולוגיים המרכזיים לאורך ההיווצרות והתיקון של RCI59. על בסיס זה, במחקר הנוכחי בוצע ניתוח העשרה של GO כדי לבחון את המנגנון הביולוגי הפוטנציאלי של RD בהתערבות ב-RCI. תהליכים ביולוגיים אלה הם בדיוק הקישורים הפתולוגיים המרכזיים של RCI לאורך היווצרות הנגע ותיקונו, מה שמרמז כי RD יכול להשפיע על מספר תהליכים פתולוגיים בו-זמנית60. מספר רב של מחקרי מנגנון קודמים אישרו כי נתיב האיתות של TNF, נתיב האיתות PI3K-Akt, נתיב האיתות MAPK ונתיב האיתות HIF-1 הם נתיבי איתות מרכזיים המווסתים דלקת בגיד, תיקון תאים ושחזור רקמה61,62,63,64. כדי לבחון עוד יותר את מנגנון האיתות הפוטנציאלי של RD בטיפול ב-RCI, מחקר זה ביצע ניתוח העשרה של נתיבי KEGG על בסיס מחקרי הרקע הללו. התוצאות גילויות כי השפעת ה-RD נגד RCI מערבת בעיקר את ארבעת הנתיבים הללו. נתיב האיתות של TNF מקדם תגובה דלקתית ואפופטוזיס של טנוציטים, ופועל כגורם מניע במעלה הזרם של דגנרציה דלקתית בגיד65. נתיב ה-PI3K‑Akt מגביר את הישרדות התאים ואנגיוגנזה, התהליכים המועילים לריפוי גידים, והוא יכול לתאם מספר גורמי גדילה כדי להקל על הפרשת קולגן על ידי פיברובלסטים66,67. נתיב האיתות MAPK מווסת שגשוג תאים, התמיינות וסינתזה של מטריצה חוץ-תאית, ולוקח חלק בתהליך השחזור המלא של הגיד68. נתיב האיתות HIF‑1 מגיב להיפוקסיה ומקדם רגנרציה וסקולרית, מה שמשפר ביעילות את המיקרו-סביבה ההיפוקסית של גידים פגועים69. נתיבים אלה מקיימים תקשורת בינית (cross‑talk) ויוצרים רשת בקרה מורכבת, הממחישה באופן מלא את מאפייני הרב-נתיביות של RD בטיפול ב-RCI.
עגינה מולקולרית (Molecular docking) הפכה לשיטה שגרתית של אימות עזר במחקרים של פרמקולוגיית רשת, שיכולה לאפיין באופן ישיר את פעילות הקישור בין רכיבים פעילים למטרות ליבה. בהתאם לכך, מחקר זה השתמש בעגינה מולקולרית כדי לאמת את תוצאות התחזית של פרמקולוגיית הרשת70. התוצאות הדגימו כי רכיבי פלבנואיד מרכזיים של RD יכולים להיקשר באופן יציב לתכים הפעילים של חלבוני צומת (hub proteins), מה שמאמת עוד יותר את מהימנות התחזיות הפרמקולוגיות של הרשת. מצבי קישור יציבים אלו מרמזים כי RD עשוי להשפיע ישירות על מטרות מפתח כדי להפעיל השפעות טיפוליות. הקישור ההדוק בין ליגנדים של פלבנואידים לאתרים הפעילים של חלבוני צומת מספק ראיה אינטואיטיבית לאינטראקציה מולקולרית, אשר מציעה גם תרכובות מועמדות לניסויי אימות תפקודיים של תאים בהמשך.
למחקר זה מספר מגבלות. ראשית, התחזיות מתבססות על ניתוחים ביו-אינפורמטיים ממאגרי נתונים ציבוריים, דבר העלול להוביל להטיית אנוטציה כלפי חלבונים שנחקרו רבות. ביטוי גנים ואיזופורמות של חלבונים הספציפיים לגידי השרוול המסובב לא שולבו, ורשת ה-PPI הנגזרת מ-STRING, שאינה מכוונת, אינה יכולה לשחזר באופן מלא את הביולוגיה הספציפית לגיד. מסלולים מועשרים כגון TNF, PI3K‑Akt ו-MAPK מייצגים קסקדות דלקתיות נפוצות ולא חתימות ייחודיות ל-RD. משאבי אומיקה ציבוריים אינם יכולים לשחזר שינויים פתולוגיים דינמיים in vivo והבדלים אינדיבידואליים ברקמת השרוול המסובב של בני אדם. עבודות עתידיות עשויות לשלב מאגרי נתונים של ריצוף RNA של תא בודד כדי לדייק את הפרשנות המכניסטית. שנית, סריקת התרכובות השתמשה בערכי סף אמפיריים של ADME (OB ≥ 30%, DL ≥ 0.18), מה שעלול להוביל להסרת תרכובות ביו-אקטיביות עם זמינות ביולוגית נמוכה במתן דרך הפה. עגינה מולקולרית (Molecular docking) בוצעה בהגדרת קולטן קשיח, תוך התעלמות מגמישות החלבון וממולקולות מים מבניות, וללא תיקוף ביו-פיזיקלי (למשל, SPR, ITC). לא בוצעו בקרות של תרופות חיוביות, ניתוח רגישות, הערכת רעילות ופרופיל פרמקוקינטיקה מלא. כל התוצאים הם תחזיות חישוביות; נדרשים ניסויים תאיים in vitro וניסויים בבעלי חיים in vivo כדי לתקף את התפקודים של מסלולי המטרה ואת יחסי הבקרה בין הרכיבים לגני המפתח (hub genes). שלישית, אינטראקציות סינרגיסטיות בין רכיבים מרובים של RD והתנהגותם הפרמקוקינטית in vivo נותרו בלתי נחקרות. נדרשת עבודה ניסויית שיטתית כדי לפענח את ה-crosstalk בין הרכיבים ואת הפרופילים המטבוליים של תרופה צמחית זו. מחקר זה חושף באופן שיטתי כי RD מטפל ב-RCI באמצעות רשת ויסות רב-רכיבית, רב-מטרתית ורב-מסלולית. RD עשוי להפעיל השפעות טיפוליות על ידי עיכוב דלקת, הפחתת אפופטוזיס של טנוציטים, קידום אנגיוגנזה ושיפור תיקון המטריצה החוץ-תאית באמצעות מסלולי האיתות TNF, PI3K‑Akt, MAPK ו-HIF‑1. ממצאים אלה מספקים בסיס תיאורטי איתן ליישום קליני ולמחקר מכניסטי של RD ב-RCI.
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהיעדר קשרים מסחריים או פיננסיים שעלולים להיחשב כניגוד עניינים פוטנציאלי.
המחברים אסירי תודה למפתחים ולמנהלי משאבי הביואינפורמטיקה הציבוריים ששימשו בעבודה זו, כולל TCMSP, ETCM, SymMap, GeneCards, OMIM, STRING, UniProt, PubChem, ו-RCSB‑PDB. מאגרי מידע אלו, הנגישים לכולם, סיפקו מערכי נתונים זמינים שתמכו בניתוחים החישוביים המתוארים במחקר זה. מחקר זה לא קיבל מימון חיצוני.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| AutoDock Vina | Scripps Research Institute | V1.2.0 | תוכנה לעגינה מולקולרית (Molecular docking) לסימולציה של קישור חלבון-ליגנד; RRID: Not available. URL: https://github.com/ccsb-scripps/AutoDock-Vina |
| clusterProfiler | Bioconductor | V3.2.14 | חבילת R לניתוח העשרה של GO ו-KEGG; תואמת ל-R 4.0.3; RRID: SCR_016884. URL: https://bioconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterProfiler.html |
| cytoHubba | National Taiwan University(Cytoscape plugin) | V0.1 | תוסף ל-Cytoscape לסריקת גני-מפתח (hub-gene) באמצעות מדדים טופולוגיים; RRID: SCR_006556. URL: https://apps.cytoscape.org/apps/cytohubba |
| Cytoscape | Institute for Systems Biology | V3.8.0 | תוכנה לוויזואליזציה וניתוח של רשתות; RRID: SCR_003032. URL: https://cytoscape.org/ |
| ETCM (Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine) | Institute of Chinese Materia Medica, China Academy of Chinese Medical Sciences | V2.0 | מאגר נתונים מאושר לרכיבי רפואה סינית מסורתית (TCM), מטרות ופורמולות; RRID: Not available. URL: http://www.tcmip.cn/ETCM2/front/#/ |
| GeneCards | Weizmann Institute of Science | — | מאגר גנים אנושיים אינטגרטיבי עם מהדורות ראשיות תקופתיות ועדכונים מדורגים; נתונים נשלפו ב-2025-12-15; RRID: Not available. URL: https://www.genecards.org |
| Open Babel | Open Babel development team | — | מאגר נתונים של גנים-פנוטיפים המעודכן מדי יום ללא גרסת מהדורה גלובלית; נתונים נשלפו ב-2026-02-16; RRID: Not available. URL: https://omim.org |
| OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) | Johns Hopkins University | — | ערכת כלים לקמינפורמטיקה בקוד פתוח להמרת קבצים מולקולריים; נתונים נשלפו ב-2025-12-21; RRID: Not available. URL: https://openbabel.org/ |
| PubChem | National Center for Biotechnology Information (NCBI) | — | מאגר כימיים ציבורי המעודכן באופן רציף ללא מהדורה קבועה גלובלית; נתוני תרכובות נשלפו ב-2026-02-10; RRID: Not available. URL: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov |
| PyMOL | Schrödinger, LLC | V2.5 | תוכנה לוויזואליזציה ורינדור של מבנה חלבון-ליגנד; RRID: SCR_000305. URL: https://pymol.org |
| R software | R Foundation for Statistical Computing | V4.0.3 | סביבת מחשוב סטטיסטי וגרפיקה; RRID: SCR_001905. URL: https://cran.r-project.org |
| RCSB PDB | RCSB Protein Data Bank | — | ארכיון ציבורי של מבני חלבון בתלת-ממד; לכל רשומת PDB יש גרסאות עצמאיות; קבצי מבנה נשלפו ב-2026-02-03; RRID: SCR_012820. URL: https://www.rcsb.org |
| STRING | ELIXIR | V11.5 | מאגר נתונים של אינטראקציות חלבון-חלבון ידועות וחוזויות; RRID: SCR_005223. URL: https://string-db.org |
| SymMap | China Academy of Chinese Medical Sciences | V2.0 | מאגר נתונים אינטגרטיבי המקשר בין תרופות צמחים, רכיבים, מטרות ותסמינים; RRID: Not available. URL: http://www.symmap.org |
| TCMSP | Northwest A&F University | V2.3 | מאגר פסיבנולוגיה של מערכות TCM המכיל רכיבים, מטרות ותכונות ADME; RRID: Not available. URL: https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php |
| UniProt | European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) | — | מאגר מקיף של רצפי חלבונים ואנוטציות עם מהדורות מתוזמנות ועדכונים רציפים; נתונים נשלפו ב-2025-12-12; RRID: SCR_002380. URL: https://www.uniprot.org |
| Venny | BioinfoGP, Spanish National Centre for Biotechnology | V2.0 | כלי מבוסס רשת ליצירת דיאגרמות ונ (Venn diagram) ומجموعות גנים חופפות; RRID: SCR_016561. URL: https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index2.0.2.html |