Все эксперименты на животных были одобрены Комитетом по этике животных Китайского медицинского университета Чжэцзяна (IACUC-202402-07).
Подготовка и анализ LC-MS/MS LWDHW
Формула LWDHW состоит из шести китайских трав: Rehmannia glutinosa (Gaertn.), Cornus officinalis (Sieb.), Paeonia suffruticosa (Andr.), Dioscoreae напротив (Thunb), Poria cocos (Schw.) и Alisma orientale (Sam.). Подробная информация об этих травах приведена в таблице 1. Все сырые травы поставлялись в Первой аффилированной больнице Чжэцзянского китайского медицинского университета (Ханчжоу, Китай) и варили в очищенной воде с соотношением трав к воде 0,1 кг/л. Полученный водный экстракт фильтровали и концентрировали в рабочем растворе с концентрацией 0,5 г/мл для последующих анализа LC-MS/MS и экспериментов на животных. Кроме того, рабочий раствор был обработан в сублимированный порошок для экспериментов с клетками.
В анализе LC-MS/MS условия жидкой хроматографии были следующими: мобильная фаза A (водная) и подвижная фаза B (органическая) состояли из 0,1% муравьиной кислоты в воде и ацетонитрила соответственно для положительного ионного режима, или 5 мМ аммония формиата в воде и ацетонитрила в отрицательном ионном режиме. Общее время работы составляло 8 мин, расход 0,3 мл/мин, температура столба 40 °C и объём впрыска 2 мкл. Для масс-спектрометрии данные собирались в полном режиме MS-ddMS2 с напряжениями распыления на уровне +3,50 кВ (положительно) и –2,50 кВ (отрицательно).
Биоактивные компоненты и прогнозирование целей LWDHW
Индивидуальные названия шести составляющих трав были внесены в базу данных фармакологии традиционной китайской медицины (TCMSP) для получения полного списка ингредиентов для LWDHW. Биоактивные ингредиенты были впоследствии проверены с использованием фармакокинетических параметров: пероральная биодоступность (OB) ≥ 30% и похожие на лекарства (DL) ≥ 0,18 27,28,29,30. Соответствующие белки биоактивных компонентов были идентифицированы и отправлены в UniProt для получения их стандартизированных названий генов, которые были определены как конечные генные мишени LWDHW.
Перекрывающиеся цели между LWDHW и PMOP
Генные мишени, связанные с PMOP, были получены путём поиска по ключевому слову «постменопаузальный остеопороз» в базах данных GeneCards и DisGeNET 2 октября 2024 года. Мишени фильтровались по порогам баллов >0,1 в DisGeNET и >10 в GeneCards, а дублирующиеся записи удалялись для получения неизбыточного набора генов, связанных с PMOP. Впоследствии мишени LWDHW и связанные с PMOP мишени импортировались в онлайн-инструмент Venny для создания диаграммы Венна, показывающей перекрывающиеся цели между LWDHW и PMOP.
Генная онтология (GO) и анализ обогащения сигнальных путей
Перекрывающиеся цели между LWDHW и PMOP подвергались анализу обогащения GO с использованием базы данных DAVID. Полученные термины ГО были классифицированы на три категории: клеточный компонент, молекулярная функция и биологический процесс (BP). После фильтрации FDR < 0,01 топ-30 терминов BP были переведены в пузырьковой диаграмме в убывающем порядке обогащения по фолдингу.
Далее перекрывающиеся цели были внесены в базы данных Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) и Metascape для анализа обогащения сигнальных путей. Обогащённые пути из баз данных KEGG и Metascape ранжировались по количеству соответствующих целей в порядке убывания, а 25 лучших путей из каждой базы данных отображались в виде столбчатых диаграмм.
Строительство сети
Сети «Формула-Травы-Ингредиенты-Мишени-Болезни» и «Мишени-Пути» были созданы в Cytoscape для визуализации взаимосвязей между компонентами. Сеть взаимодействия белков и белков (PPI) была создана путём ввода перекрывающихся целей в базу данных STRING. Целевые хабы внутри сети определялись методом скрининга на основе топологических признаков, включая центральность степени (DC), центральность промежуточности (BC) и центральность близости (CC).
Группирование животных, модель остеопороза, индуцированного OVX, и медикаментозное вмешательство
Всего 27 самок мышей C57BL/6J (2 месяца, весом 22 ± 2 г) были предоставлены Центром экспериментов на животных Китайского медицинского университета Чжэцзяна (Ханчжоу, Чжэцзян). Все животные содержались в определённых условиях, свободных от патогенов (SPF), с 12-часовым циклом света/темноты, поддержанной температурой окружающей среды 25 °C и влажностью от 40% до 60%, с свободным доступом к корму и воде. После недели адаптивного кормления мышей случайным образом распределили на три группы (n = 9 на группу) с использованием таблицы случайных чисел: Sham, Model и LWDHW. Мыши в группах Model и LWDHW прошли двустороннюю овариэктомию (OVX) для установления модели PMOP, в то время как группа Sham прошла фиктивную процедуру с удалением эквивалентного объёма жировой ткани перияичников. Начиная с двух дней после операции, мыши группы LWDHW получали ежедневную внутреннюю гагавизацию рабочего раствора LWDHW в дозе 9,75 г/кг в день (с учетом человеческой эквивалентной дозы с учётом площади поверхности тела), тогда как группы Model и Sham получали одинаковый объём физиологического раствора. Биологические образцы, включая сывороточные и бедренные ткани, были собраны через 8 недель после введения для последующего анализа. В течение экспериментального периода в группах не произошло неожиданной смерти или смерти.
Сывороточный ферментно-связанный иммуносорбентный анализ (ELISA)
Цельная кровь была собрана из ретроорбитального сплетения и центрифугана при 1000 x g в течение 15 минут при 4 °C для получения сыворотки. Концентрации остеокальцина (OCN) и β-C-терминального телопептида коллагена типа I (β-CTX) в сыворотке измерялись с помощью соответствующих комплектов ELISA согласно протоколам производителя.
μCT и биомеханический анализ
Образцы бедренной кости были сканированы с помощью высокоразрешающей микрокомпьютерной томографии (μCT) с изотропным разрешением 10 мкм. Трёхмерная (3D) микроструктура дистальной бедренной кости была восстановлена на основе полученных изображений с помощью программного обеспечения NRecon. Впоследствии были количественно оценены следующие параметры микроархитектуры кости, включая плотность минералов кости (BMD, г/мм 3), долю объёма кости (BV/TV, %), толщину трабекуляров (Tb.Th, мм) и трабекулярное число (Tb.N, 1/мм), в интересующей области (ROI) дистальной бедренной кости.
Биомеханические свойства образцов бедренной кости (n = 3 на группу) оценивались с помощью трёхточечного теста на изгиб с использованием системы осевой кручения усталости. На средний диафиз прикладывалась сжимающая нагрузка с постоянной скоростью смещения 2 мм/мин до возникновения конструктивного разрушения. Максимальная нагрузка (N) автоматически фиксировалась программным обеспечением системы.
Гистоморфология, иммуногистохимия (IHC) и иммунофлуоресцентное (IF) окрашивание
После фиксации 4% параформальдегида, декальцификации в растворе 14% ЭДТА и обезвоживания через серию градуированного этанола, образцы бедренной кости были обработаны в парафинные срезы толщиной 3 мкм, как описаноранее 31. Срезы были окрашены гематоксилином Alcian Blue (ABH)/Orange G для морфологической оценки. Количественный анализ области трабекулярной кости в дистальной бедренной метафизе был проведён с помощью программного обеспечения OsteoMetrics.
Образцы печени и почек фиксировались, помещались в парафин и разрезали на срезы размером 4 мкм. После плановой депарафинизации и регидратации срезы были окрашены гематоксилином и эозином. Гистологическое исследование проводилось под световым микроскопом.
Анализы IHC и IF проводились на срезах, вложенных в парафин, согласно установленным процедурам. Кратко, извлечение антигена проводилось путём инкубации сечений в буфере цитратов 0,01 м при 60 °C в течение 4 часов. Затем секции инкубировали ночью при 4 °C с первичными антителами, включая ALP (1:300), IL-1β (1:500), TNF-α (1:500) и p-P65 (1:300). После инкубации с соответствующими вторичными антителами в течение 20 минут секции подвергались раствору диаминобензидина (DAB) и гематоксилиновой контрокрашиванию для IHC или окрашены DAPI для ядерной маркировки в IF. Для количественной оценки положительного окрашивания из каждого из трёх срезов ткани были взяты четыре случайно выбранных поля. В окрашивании IHC средняя оптическая плотность определялась как отношение интегрированной оптической плотности (IOD) к соответствующей площади полости, определяемое с помощью программного обеспечения Image-Pro Plus. При IF окрашивании область положительного окрашивания нормализовалась относительно поля и выражалась в процентах, а количественная оценка проводилась с помощью того же программного обеспечения.
Культура первичных макрофагов костного мозга (BMM) и анализ подсчёта клеток
Клетки костного мозга были выведены из бедренных и большеберцовых мышей 2-месячных мышей C57BL/6 с помощью фосфатно-буферного физиологического раствора (PBS). Полученная суспензия ячейки фильтровалась через сито диаметром 70 мкм и центрифугирована при 200 x g в течение 5 минут. Клеточная гранула была вновь суспендирована в α-MEM полную среду, содержащую 10% сыворотку плода бычьего скота. После 24 часов инкубации при 37 °C в атмосфере с содержанием 5% CO₂ клетки были удалены. Для индуцирования дифференцировки макрофагов клеточные клетки культивировали в среде с макрофагами, стимулирующими колониостимулирующий фактор 50 нг/мл (M-CSF) и 40 нг/мл РАНКЛ в течение 5–7 дней, пока не были обнаружены зрелые BMM.
BMM были покрыты на 3 x 104 ячейках на колодцу в пластинах с 96 колодцами. После 24 часов обработки градиентными концентрациями LWDHW BMM инкубировали с рабочим раствором 10% Cell Counting Kit-8 (CCK-8) при 37 °C в течение 1 часа. Поглощение каждой ямы измерялось на 450 нм с помощью считывателя микропластин.
Количественный анализ экспрессии генов на первичных BMM
BMM сеяли в тарелки размером 6 см с плотностью 3 x 106 ячеек на тарелку. После обработки 500 и 1 000 мкг/мл LWDHW в течение 24 часов полная РНК была извлечена из BMM с помощью комплекта RNA-Quick Purification Kit согласно инструкциям производителя. После количественной оценки с помощью спектрофотометрии 500 нг общей РНК было обратно транскрибовано в кДНК. Количественная ПЦР в реальном времени (qRT-PCR) проводилась с использованием геноспецифических праймеров (Таблица 2), а условия цикла ПЦР были следующими: начальная денатурация при 95 °C в течение 30 с, затем 40 циклов при 95 °C в течение 5 с и 60 °C в течение 30 с. Уровни экспрессии генов анализировались методом 2ΔΔCt , при этом GAPDH был внутренним эталонным геном.
Вестерн-блот-анализ на первичных BMM
После того как BMM были выкладены в размере 3 x 106 клеток в тарелке размером 6 см, BMM лечили различными вмешательствами, а затем лизировали на льду с буфером RIPA для лизисирования. Общий белок был собран и количественно измерен с помощью BCA Protein Assay Kit. Образцы белка (30 мкг на полосу) были разделены SDS-PAGE на гелях с 12,5% полиакриламидом и перенесены на мембраны PVDF размером 0,2 мкм. После блокировки в течение 20 минут мембраны инкубировали ночью при 4 °C с помощью следующих основных антител: P65 (1:1000), p-P65 (1:1000), IκBα (1:1000), p-IκBα (1:1000) и β-актин (1:1000). На следующий день мембраны инкубировали с вторичным антителом в течение 1 часа при комнатной температуре. Белковые полосы визуализировались с помощью ECL Chemiluminescence Detection Kit и фиксировались с помощью Автоматической системы анализа изображений хемилюминесценции.
TRAP-окрашивание тканей бедра и BMM
Срезы ткани бедренной кости и BMM, покрытые пластинами с 24 лунками с размером 1 x10 5 клеток на яму, были окрашены с помощью набора окрашивания с кислотной фосфатазой (TARTRATE-резистентностью) (TRAP) согласно протоколу производителя. Покрытая остеокластами поверхность трабекулярной кости (Oc.S/BS) в срезах тканей и область образования остеокластов в культурах BMM были количественно измерены с помощью программного обеспечения Image-Pro Plus.
Статистический анализ
Все данные были представлены как среднее ± стандартное отклонение. Для статистического анализа в SPSS использовался односторонний ANOVA, за которым следовал тест Даннетта. *p < 0,05 и **p < 0,01 считались статистически значимыми.