Tutti gli esperimenti su animali sono stati approvati dal Comitato di Etica Animale dell'Università Medica Cinese dello Zhejiang (IACUC-202402-07).
Preparazione e analisi LC-MS/MS del LWDHW
La formula LWDHW è composta da sei erbe cinesi: Rehmannia glutinosa (Gaertn.), Cornus officinalis (Sieb.), Paeonia suffruticosa (Andr.), Dioscoreae opposte (Thunb.), Poria cocos (Schw.) e Alisma orientale (Sam.). Informazioni dettagliate su queste erbe sono elencate nella Tabella 1. Tutte le erbe crude venivano fornite dal Primo Ospedale Affiliato dell'Università Medica Cinese dello Zhejiang (Hangzhou, Cina) e bollite in acqua purificata con un rapporto erba-acqua di 0,1 kg/L. L'estratto acquoso risultante è stato filtrato e concentrato in una soluzione operativa a 0,5 g/mL per successive analisi LC-MS/MS e esperimenti sugli animali. Inoltre, la soluzione di lavoro veniva trasformata in polvere liofilizzata per esperimenti cellulari.
Nell'analisi LC-MS/MS, le condizioni della cromatografia liquida erano le seguenti: la fase mobile A (acquosa) e la fase mobile B (organica) consistevano rispettivamente nello 0,1% di acido formico in acqua e acetonitrile per la modalità ionica positiva, oppure 5 mM di formatiato ammoniaco in acqua e acetonitrile, rispettivamente, per la modalità ionica negativa. Il tempo di funzionamento totale era di 8 minuti, con una portata di 0,3 mL/min, una temperatura di colonna di 40 °C e un volume di iniezione di 2 μL. Per la spettrometria di massa, i dati venivano acquisiti in modalità Full MS-ddMS2, con tensioni di spruzzatura impostate a +3,50 kV (positivo) e –2,50 kV (negativo).
Ingredienti bioattivi e obiettivi di previsione del LWDHW
I nomi individuali di sei erbe costituenti sono stati inseriti nel database del Sistema di Medicina Tradizionale Cinese (TCMSP) per ottenere l'elenco completo degli ingredienti per LWDHW. Successivamente sono stati selezionati i principi bioattivi utilizzando i parametri farmacocinetici della biodisponibilità orale (OB) ≥ 30% e della somiglianza farmacologica (DL) ≥ 0,18, 27,28,29,30. Le proteine corrispondenti degli ingredienti bioattivi sono state identificate e inviate a UniProt per recuperare i nomi genetici standardizzati, che sono stati definiti come obiettivi genici finali di LWDHW.
Obiettivi sovrapposti tra LWDHW e PMOP
I bersagli genici associati al PMOP sono stati recuperati cercando la parola chiave "postmenopausal osteoporosis" sia nei database GeneCards che DisGeNET il 2 ottobre 2024. I target sono stati filtrati usando soglie di punteggio di >0,1 in DisGeNET e >10 in GeneCards, e le voci duplicate sono state rimosse per ottenere un insieme non ridondante di geni correlati al PMOP. Successivamente, i bersagli derivati dalle erbe di LWDHW e quelli associati al PMOP sono stati importati nello strumento online Venny per generare un diagramma di Venn che raffigura i bersagli sovrapposti tra LWDHW e PMOP.
Ontologia genica (GO) e analisi dell'arricchimento delle vie di segnalazione
I target sovrapposti tra LWDHW e PMOP sono stati soggetti ad analisi di arricchimento GO utilizzando il database DAVID. I termini GO recuperati sono stati classificati in tre categorie, tra cui componente cellulare, funzione molecolare e processo biologico (BP). Dopo aver filtrato FDR < 0,01, i primi 30 termini BP sono stati elencati in un diagramma a bolle in ordine decrescente di arricchimento della piegatura.
Successivamente, i target sovrapposti sono stati inseriti nella Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) e nei database Metascape per l'analisi dell'arricchimento delle vie di segnalazione. I percorsi arricchiti provenienti dai database KEGG e Metascape sono stati classificati in base al numero di target corrispondenti in ordine decrescente, e i primi 25 percorsi di ciascun database sono stati visualizzati come grafici a barre.
Costruzione della rete
Le reti "Formula-Erbe-Ingredienti-Targetti-Malattie" e "Targets-Pathways" sono state costruite in Cytoscape per visualizzare le interrelazioni tra i componenti. Una rete di interazione proteina-proteina (PPI) è stata generata inserendo i bersagli sovrapposti nel database STRING. Gli obiettivi hub all'interno della rete sono stati identificati tramite screening basandosi su caratteristiche topologiche, tra cui centralità di grado (DC), centralità tra le parti (BC) e centralità di vicinanza (CC).
Raggruppamento animale, modello di osteoporosi indotta da OVX e intervento farmacologico
Un totale di 27 femmine di topi C57BL/6J (2 mesi, con un peso di 22 ± 2 g) sono stati forniti dal Centro di Esperimenti Animali dell'Università Medica Cinese dello Zhejiang (Hangzhou, Zhejiang). Tutti gli animali sono stati ospitati in condizioni specifiche prive di patogeni (SPF) con un ciclo di 12 ore luce/buio, temperatura ambiente mantenuta a 25 °C e umidità compresa tra il 40% e il 60%, con libero accesso a cibo e acqua. Dopo 1 settimana di alimentazione adattativa, i topi sono stati assegnati casualmente a tre gruppi (n = 9 per gruppo) utilizzando una tabella dei numeri casuali: Sham, Model e LWDHW. I topi dei gruppi Model e LWDHW hanno subito un'ovaiectomia bilaterale (OVX) per stabilire il modello PMOP, mentre il gruppo Sham ha subito una procedura sham che prevedeva la resezione di un volume equivalente di tessuto adiposo periovarico. A partire da due giorni dall'intervento, i topi del gruppo LWDHW hanno ricevuto una quantità giornaliera di soluzione lavorativa LWDHW a una dose di 9,75 g/kg/giorno (convertita dalla dose equivalente umana in base alla superficie corporea), mentre i gruppi Model e Sham hanno ricevuto un volume uguale di soluzione salina. I campioni biologici, inclusi tessuti sierici e femorali, sono stati raccolti 8 settimane dopo la somministrazione per analisi successive. Non si sono verificate morti o mortalità inaspettate in nessuno dei gruppi durante il periodo sperimentale.
Saggio immunoenzimatico legato a enzimi sierici (ELISA)
Il sangue intero veniva raccolto dal plesso retro-orbitale e centrifugato a 1000 x g per 15 minuti a 4 °C per ottenere il siero. Le concentrazioni seroniche di osteocalcina (OCN) e telopeptide terminale β-C del collagene di tipo I (β-CTX) sono state misurate utilizzando i corrispondenti kit ELISA secondo i protocolli del produttore.
μCT e analisi biomeccanica
I campioni femorali sono stati scansionati utilizzando un'apparecchiatura di micro-computazione ad alta risoluzione (μCT) a una risoluzione isotropa di 10 μm. La microstruttura tridimensionale (3D) del femore distale è stata ricostruita a partire dalle immagini acquisite utilizzando il software NRecon. Successivamente, i seguenti parametri della microarchitettura ossea, tra cui la densità minerale ossea (BMD, g/mm 3), la frazione volumetrica ossea (BV/TV, %), lo spessore trabecolare (Tb.Th, mm) e il numero trabecolare (Tb.N, 1/mm), sono stati quantificati all'interno della regione di interesse (ROI) del femore distale.
Le proprietà biomeccaniche dei campioni femorali (n = 3 per gruppo) sono state valutate tramite un test di flessione a tre punti utilizzando un sistema di prova di fatica a torsione assiale. Un carico compressivo veniva applicato alla diafisi media a un tasso costante di spostamento di 2 mm/min fino al cedimento strutturale. Il carico massimo (N) veniva registrato automaticamente dal software del sistema.
Colorazione di istomorfologia, immunoistochimica (IHC) e immunofluorescenza (IF)
Dopo la fissazione con paraformaldeide al 4%, la decalcificazione in soluzione EDTA al 14% e la disidratazione tramite una serie di etanolo graduato, i campioni femorali sono stati processati in sezioni di paraffina spesse 3 μm come descrittoin precedenza 31. Le sezioni sono state colorate con Alcian Blue Hematoxylin (ABH)/Orange G per la valutazione morfologica. L'analisi quantitativa dell'area dell'osso trabecolare nella metafisi distale del femore è stata effettuata utilizzando il software OsteoMetrics.
I campioni di fegato e reni sono stati fissati, inseriti in paraffina e tagliati in sezioni da 4 μm. Dopo la deparaffinizzazione e la reidratazione di routine, le sezioni sono state colorate con ematossilina ed eosina. L'esame istologico è stato eseguito al microscopio ottico.
I test IHC e IF venivano eseguiti su sezioni immerse in paraffina secondo procedure consolidate. In breve, il prelievo antigenico è stato effettuato incubando sezioni in tampone di citrato 0,01 M a 60 °C per 4 ore. Le sezioni sono state poi incubate durante la notte a 4 °C con anticorpi primari tra cui ALP (1:300), IL-1β (1:500), TNF-α (1:500) e p-P65 (1:300). Dopo l'incubazione con i corrispondenti anticorpi secondari per 20 minuti, le sezioni sono state sottoposte a soluzione di diaminobenzidina (DAB) e controcolorazione di ematossilina per IHC o colorate con DAPI per la marcatura nucleare in IF. Per la quantificazione positiva della colorazione, sono stati catturati quattro campi selezionati casualmente da ciascuna delle tre sezioni di tessuto per campione. Nella colorazione IHC, la densità ottica media è stata definita come il rapporto tra la densità ottica integrata (IOD) e l'area cavitaria corrispondente, come determinato tramite il software Image-Pro Plus. Nella colorazione IF, l'area positiva di colorazione veniva normalizzata all'area del campo ed espressa in percentuale, e la quantificazione veniva eseguita con lo stesso software.
Coltura primaria dei macrofagi del midollo osseo (BMM) e test di conteggio cellulare
Le cellule del midollo osseo sono state rimosse dai femori e dalle tibie dei topi C57BL/6 di 2 mesi con soluzione salina tamponata con fosfato (PBS). La sospensione a celle risultante fu filtrata attraverso un colone da 70 μm e centrifugata a 200 x g per 5 minuti. Il pellet cellulare è stato risospeso in un mezzo completo α-MEM contenente il 10% di siero bovino fetale. Dopo 24 ore di incubazione a 37 °C in un'atmosfera al 5% di CO₂, le cellule non aderenti sono state rimosse. Per indurre la differenziazione dei macrofagi, le cellule aderenti sono state coltivate in un mezzo contenente 50 ng/mL fattore stimolante della colonia macrofagica (M-CSF) e 40 ng/mL di RANKL per 5–7 giorni fino all'osservazione di BMM maturi.
I BMM venivano placcati a 3 x 104 celle per pozzo in piastre da 96 pozzi. Dopo 24 ore di trattamento con concentrazioni gradienti di LWDHW, le BMM sono state incubate con soluzione operativa al 10% del Kit di Conteggio Cellulare-8 (CCK-8) a 37 °C per 1 ora. L'assorbenza di ciascun pozzo veniva misurata a 450 nm utilizzando un lettore di micropiastre.
Analisi quantitativa dell'espressione genica sui BMM primari
I BMM sono stati seminati in piatti da 6 cm a una densità di 3 x 106 cellule per piatto. Dopo il trattamento con 500 e 1.000 μg/mL LWDHW per 24 ore, l'RNA totale è stato estratto dai BMM utilizzando il kit di purificazione rapida RNA-Quick secondo le istruzioni del produttore. Dopo la quantificazione tramite spettrofotometria, 500 ng di RNA totale sono stati trascritti inversamente in cDNA. La PCR quantitativa in tempo reale (qRT-PCR) è stata eseguita utilizzando primer specifici per geni (Tabella 2), e le condizioni di ciclazione PCR sono state le seguenti: denaturazione iniziale a 95 °C per 30 secondi, seguita da 40 cicli a 95 °C per 5 secondi e 60 °C per 30 secondi. I livelli di espressione genica sono stati analizzati utilizzando il metodo 2ΔΔCt , con GAPDH come gene di riferimento interno.
Analisi del western blot sui BMM primari
Dopo essere stati impiattati a 3 x 106 cellule per piastra in piastre da 6 cm, i BM sono stati trattati con vari interventi e poi lisati su ghiaccio con il tampone di lisi RIPA. La proteina totale è stata raccolta e quantificata con un Kit di Analisi Proteica BCA. I campioni proteici (30 μg per corsia) sono stati separati da SDS-PAGE su gel di poliacrilammide al 12,5% e trasferiti su membrane PVDF a 0,2 μm. Dopo un blocco per 20 minuti, le membrane sono state incubate durante la notte a 4 °C con i seguenti anticorpi primari: P65 (1:1000), p-P65 (1:1000), IκBα (1:1000), p-IκBα (1:1000) e β-actin (1:1000). Il giorno successivo, le membrane sono state incubate con anticorpi secondari per 1 ora a temperatura ambiente. Le bande proteiche sono state visualizzate utilizzando un ECL Chemiluminescence Detection Kit e catturate con un Sistema Automatico di Analisi delle Immagini di Chimiluminescenza.
Colorazione del TRAP dei tessuti femorali e dei BMM
Sezioni di tessuto femorale e BMM placcate in piastre da 24 pozzi a 1 x 105 cellule/pozzo sono state colorate utilizzando un kit di colorazione con fosfatasi acida resistente al tartrato (TRAP) seguendo il protocollo del produttore. La superficie dell'osso trabecolare coperta da osteoclasti (Oc.S/BS) nelle sezioni tissutali e l'area di formazione dell'osteoclasto nelle colture BMM sono state quantificate utilizzando il software Image-Pro Plus.
Analisi statistica
Tutti i dati sono stati presentati come deviazione media ± standard. Un'ANOVA unidirezionale seguita dal test di Dunnett è stata utilizzata per l'analisi statistica in SPSS. *p < 0,05 e **p < 0,01 sono stati considerati statisticamente significativi.