Активные ингредиенты и цели действия таблеток Сяояо
Путем поиска в базе данных TCMSP и скрининга в соответствии с критериями пероральной биодоступности (OB) ≥ 30% и лекарственных свойств (DL) ≥ 0,18, было обнаружено 125 активных ингредиентов в таблетках Xiaoyao. Среди них ингредиенты 6, 4, 9, 13, 2, 6, 83 и 2 были из белой Paeonia lactiflora, Atractylodes macrocephala, Menthae herba, Chaihu, Angelica sinensis, Poria cocos, солодки и имбиря соответственно. Некоторые из активных ингредиентов приведены в таблице 1. Кроме того, из базы данных TCMSP было получено в общей сложности 879 мишеней эффективных активных ингредиентов, а 232 мишени остались после конвертации ID и удаления повторяющихся значений.
Сетевой анализ ТКМ - Активный ингредиент - Пересекающаяся мишень - Болезнь
В нескольких базах данных был проведен поиск генов, связанных с этим заболеванием, по ключевому слову остеопороз. В базе данных GeneCards было получено 1692 гена после фильтрации по шкале релевантности ≥1. Всего в базе данных OMIM было получено 35 генов. В базах данных PharmGkb, TTD и DrugBank было 3, 33 и 386 генов соответственно. Впоследствии пересечение результатов этих пяти баз данных было использовано для дальнейшего анализа (рисунок 1А). Одним из генов, который был представлен в четырех базах данных , был CALCR. В общей сложности 102 пересекающихся гена были получены после объединения генов, связанных с заболеванием, и пересечения с мишенью для лекарства (рис. 1B). Основываясь на взаимодействиях между мишенями заболевания и активными ингредиентами препарата, с помощью программного обеспечения Cytoscape была построена сеть, пересекающаяся с активными ингредиентами ТКМ. В результате были получены взаимосвязи между компонентами препарата и полиморфной регуляцией сканирования генов, связанных с заболеванием (рис. 2А).
В базе данных String белковые взаимодействия анализировались на пересечении генов болезней и мишеней лекарств для получения диаграмм их взаимодействия (рисунок 2B), а затем они были отсканированы на наличие наиболее центральных белков (рисунок 2C-D). Результаты показали наиболее сильное взаимодействие между FOS, ESR1, MAPK3, TP53, MAPK1 и STAT3 среди генов заболевания и мишеней для лекарств (рис. 2E).
Функция GO и анализ обогащения путей KEGG
Анализ обогащения GO показал в общей сложности 2177 записей, в том числе 1990 записей о биологических процессах (BP), 58 записей о клеточных компонентах (CC) и 129 записей о молекулярных функциях (MF). В АД гены в основном были сосредоточены на реакции на уровень питательных веществ, реакцию на окислительный стресс и клеточную реакцию на окислительный стресс. МФ фокусировалась на связывании ДНК-связывающего фактора транскрипции, связывании ДНК-связывающего фактора транскрипции РНК-полимеразы II, активности ядерных рецепторов, активности лиганд-активируемого фактора транскрипции и активности цитокинов (рис. 3A-B).
При анализе обогащения путей KEGG было получено в общей сложности 168 связанных сигнальных путей, наиболее значимыми из которых были сигнальный путь AGE-RAGE, сигнальный путь IL-17, сигнальный путь TNF, сигнальный путь HIF-1 и дифференцировка клеток Th17 (рисунок 3C-D). Предполагается, что таблетки Сяояо могут оказывать терапевтическое воздействие на PMOM несколькими способами. Воспаление тесно связано с остеопорозом и может ускоряться при наступлении менопаузы, а IL-17 является важным воспалительным фактором7. Таким образом, следующий план состоит в том, чтобы изучить, могут ли таблетки Сяояо лечить остеопороз с воспалительной точки зрения по отношению к IL-17.
Структурные изменения костной ткани до и после удаления ткани яичника
Окрашивание HE показало, что в бедренных костях мышей Фальш трабекулы были плотно расположены, с хорошей непрерывностью, небольшими промежутками между трабекулами, редкими переломами и нормальным размером полости костного мозга. По сравнению с группой Sham, бедренные кости группы OVX были расположены редко, с тяжелыми переломами трабекул, нарушенной непрерывностью и заметно увеличенной полостью костного мозга, демонстрируя типичные остеопоротические изменения (Рисунок 4A).
Сравнение микрокомпьютерной томографии между группами
Бедренные кости мышей в группе OVX показали неполную трабекулярную сеть, частично пустую полость костного мозга и истончение костной коры по сравнению с таковыми у мышей в группе Шама. В группе мышей Шам наблюдалось обилие трабекул, хорошая непрерывность и сужение костномозговой полости в бедренных костях (рис. 4B).
Поведенческие эффекты таблеток Сяояо на мышей
В течение периода исследования, за исключением группы OVX, все мыши в других группах имели лучшие жизненные привычки, нормальный цвет волос, высокую подвижность и хорошее здоровье. Моча и кал каждой мыши пришли в норму в течение 1 недели после лечения таблетками Сяояо. Не было укусов, раневых инфекций, желудочно-кишечной непроходимости, отслоения швов, некроза кожи в месте разреза или смерти кого-либо из мышей. Мыши в группе OVX были склонны к выпадению волос, потемнению цвета волос, снижению подвижности, более длинным рефлексам, увеличению выделения и уменьшению приема пищи и питья.
ПЭ окрашивание патологических срезов мышей после медикаментозного вмешательства
В группе Шама бедренная ткань была плотной, сетчатой и правильно расположенной. Размер и непрерывность полости костного мозга были нормальными, а расстояние между соседними костными трабекулами было относительно небольшим. По сравнению с группой Шама, в коре бедренной кости и губчатой кости в группе OVX наблюдались явные дефекты, уменьшение трабекул, увеличение разрывов, нарушение непрерывности, истончение структуры, расширение полости костного мозга и истончение коры кости. По сравнению с группой OVX, бедренные трабекулы мышей в группах, получавших лекарственные препараты (низкие и высокие дозы), выглядели структурно интактными, с уменьшенным расстоянием, увеличенной связностью, суженными полостями костного мозга и более плотными структурами (рисунок 5A).
Определение визуализирующих индексов у мышей после медикаментозного вмешательства
По сравнению с группой Sham, бедренные кости мышей в группе OVX имели редкие и сломанные костные трабекулы и истонченную костную кору. По сравнению с группой OVX, у мышей в группе высоких доз таблеток Сяояо было меньше переломов костных трабекул, восстановлена сетчатость и значительная степень частичного уменьшения полости костного мозга. Тем не менее, у мышей, получавших низкие дозы таблеток Сяояо, все еще были переломы костных трабекул, хотя наблюдалось увеличение костных трабекул и уменьшение полости костного мозга. Трабекулярная структура костных трабекул в группе, подвергшейся симуляции операции, показала большую непрерывность и полноту (рис. 5B).
Иммуногистохимические результаты исследований тканей в группах после медикаментозного вмешательства
Act1 и IL-6 являются ключевыми белками в сигнальном пути IL-17, а ALP и COL-1 являются остеогенными генами. Экспрессия белков ЩФ, COL-1, IL-6, IL-17 и Act1 приводит к образованию желтовато-коричневых или желтых гранул на костной ткани. Результаты иммуногистохимии показали, что средние значения оптической плотности ЩФ и COL-1 в группе препарата были выше, чем в группе OVX после лечения таблетками Сяояо, и разница была статистически значимой (p < 0,05). Средние значения оптической плотности IL-17, Act1 и IL-6 в группе препарата были ниже, чем в группе OVX, и разница была статистически значимой (p < 0,05; Рисунок 6). Таблетки Сяояо обратили вспять снижение ЩФ и COL-1, вызванное овариоэктомией, при одновременном снижении экспрессии нескольких ключевых белков IL-17, IL-6 и Act1 в сигнальном пути IL-17, что позволяет предположить, что препарат может оказывать свое терапевтическое действие через этот путь.

Рисунок 1: Сетевой анализ пересечения активных ингредиентов китайской травяной медицины и генов, связанных с болезнями. (А) Пересечение генов, связанных с заболеванием, полученных из баз данных GeneCards, OMIM, PharmGkb, TTD и DrugBank. Они представлены синим, красным, зеленым, желтым и коричневым цветами с 1692, 35, 3, 33 и 386 генами соответственно. Пересечение — это гены, связанные с заболеванием, в пяти базах данных, а перекрывающаяся часть указывает на количество пересекающихся генов в каждой базе данных. (B) Показано пересечение мишеней лекарственных препаратов (синим цветом обозначает этот набор данных, т.е. набор генов-мишеней, действующих на лекарственные средства, собранных в базе данных TCMSP после преобразования идентификатора и удаления дубликатов) и генов, связанных с заболеванием (красным цветом обозначен этот набор данных, который содержит все гены из пяти вышеупомянутых баз данных). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 2: Взаимодействие активных ингредиентов ТКМ с генными регуляторными сетями и основными белками, связанными с заболеванием. (А) Регуляторная сеть активных ингредиентов и генов, связанных с заболеванием, в ТКМ показывает генные регуляторные отношения, соответствующие каждому активному ингредиенту в таблетках Сяояо, причем каждый ингредиент связан с геном, который он регулирует. (B) Результаты анализа белок-белковых взаимодействий пересекающихся генов в STRING (узлы сети представляют белки, Edges представляют белок-белковые ассоциации, а множественные связи указывают на множественные взаимодействия между двумя белками). (К-Е) Белковые взаимодействия, полученные с помощью String, были проверены несколько раз. (В) Сеть взаимодействия белков была получена после первого скрининга, и выделенная часть является ее основной частью. (D) Результатом второго скрининга и выделенной частью является основная часть. (E) Самая центральная сеть взаимодействия белка в сети взаимодействия белка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 3: Анализ обогащения GO и KEGG. (А-Б) Результаты анализа пересекающихся генов с помощью обогащения GO разделены на 3 записи: «Биологический процесс» (BP), «Клеточный компонент» (CC) и «Молекулярная функция» (MF), и каждая запись показывает только 10 наиболее значительно обогащенных генов. (К-Д) Результаты анализа обогащения пересекающихся генов с помощью KEGG (показывают топ-30 наиболее существенно обогащенных). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 4: Создание и оценка модели овариэктомированных мышей. (А) Сравнение морфологии метафизарной кости между группами, подвергшимися симуляции операции, и группами овариэктомии (10x). В группе OVX трабекулярные переломы были тяжелыми, непрерывность была нарушена, а полость костного мозга была значительно увеличена, в то время как в группе симуляции трабекулярные переломы были редкими, а полость костного мозга была нормального размера. (B) Микрокомпьютерная томография бедренной кости в группах симуляции и овариэктомии. В группе OVX трабекулярная сетка была неполной, а полость костного мозга была частично пустой. В группе Шама трабекулы были обильными и непрерывными, а полость костного мозга была узкой. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 5: ПЭ и микрокомпьютерная томография после лечения таблетками Сяояо. (А) Окрашивание HE (10x) бедренных срезов мышей в каждой группе после лечения таблетками Сяояо. В группе OVX костные трабекулы были редуцированы, непрерывность прервана, структура разрежена, а полость костного мозга увеличена. В группе Шама костные трабекулы имели хорошую непрерывность, бедренная ткань была структурно плотной, а полость костного мозга была нормальной. По сравнению с группой OVX, костные трабекулы в группе препаратов оказались структурно неповрежденными, с повышенной связностью, уменьшенной полостью костного мозга и более плотной структурой, чем в модельной группе. (B) Сравнение микро-КТ бедренных костей мышей в каждой группе после лечения таблетками Сяояо. Костные трабекулы в бедренных костях мышей в группе овариэктомии были редкими и ломаными, в то время как в группе Шама трабекулы были более непрерывными и неповрежденными. По сравнению с овариоэктомированной группой, у мышей в группе, получавшей высокие дозы препарата, было меньше сломанных костных трабекул, восстановлена ретикулярная структура и частично уменьшена полость костного мозга, в то время как у животных в группе низких доз препарата было больше костных трабекул и уменьшена полость костного мозга, но сломанные костные трабекулы остались. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Рисунок 6: Иммуногистохимия для обнаружения влияния таблеток Сяояо на сигнальный путь IL-17 и экспрессию белка гена остеогенного маркера у остеопоротических мышей (40x). Положительные реакции на присутствие белков ЩФ, COL-1, IL-6, а также IL-17 и Act1 проявлялись появлением желтовато-коричневых или желтых гранул на костной ткани. Экспрессия ALP и COL-1 в группе препаратов была выше, чем в группе OVX (p < 0,05). Экспрессия IL-17, Act1 и IL-6 в группе препаратов была ниже, чем в группе OVX (p < 0,05). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
| Название традиционной китайской медицины | Молекулярная идентификация | Название молекулы |
| Белая пеония молочноцветковая | MOL001918 | пеонифлоргенон |
| Белая пеония молочноцветковая | MOL000211 | Майрин |
| Atractylodes macrocephala | MOL000022 | 14-ацетил-12-сенециоил-2Е,8Z,10Е-атрактилентриол |
| Atractylodes macrocephala | MOL000049 | 3β-ацетоксиатрактилон |
| Menthae Herba | MOL000471 | Алоэ-эмодин |
| Menthae Herba | MOL005190 | Эриодиктиол |
| Чай Ху | MOL000354 | Изорамнетин |
| Чай Ху | MOL013187 | Куббин |
| Дягиль китайский | MOL000449 | Стигмастерол |
| Дягиль китайский | MOL000358 | бета-ситостерин |
| Пория кокосовая стружка | MOL000282 | ergosta-7,22E-dien-3beta-ol |
| Пория кокосовая стружка | MOL000283 | Эргостерол пероксид |
| Солодка | MOL002311 | Глицирол |
| Солодка | MOL004990 | 7,2',4'-тригидрокси - 5-метокси-3 - арилкумарин |
| Свежий имбирь | MOL006129 | 6-метилгингедиацетат2 |
| Свежий имбирь | MOL001771 | Порифераст-5-ен-3бета-ол |
Таблица 1: Активные ингредиенты в некоторых китайских лекарствах. В первой колонке перечислены названия традиционных китайских лекарств, во второй колонке — идентификатор активного ингредиента китайской медицины, а в третьей колонке — название активного ингредиента в китайской медицине.
Файл дополнительного кодирования 1: Название травы, ингредиент и код объединения идентификатора цели. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Файл дополнительного кодирования 2: Преобразование идентификатора мишени препарата. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Файл дополнительного кодирования 3: Файлы для сетевого анализа. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Файл дополнительного кодирования 4: Преобразование символа в ID гена. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный файл кодирования 5: Анализ обогащения GO. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Файл дополнительного кодирования 6: Анализ обогащения KEGG. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.