Postmenopozal osteoporoz küresel bir halk sağlığı sorunu haline gelmiştir. Bu çalışmanın amacı, geleneksel Çin tıbbı Xiaoyao haplarının bu durum üzerindeki terapötik etkilerini ve ilgili mekanizmalarını araştırmaktır.
Yöntem makalesi
Postmenopozal osteoporoz küresel bir halk sağlığı sorunu haline gelmiştir. Bu çalışmanın amacı, geleneksel Çin tıbbı Xiaoyao haplarının bu durum üzerindeki terapötik etkilerini ve ilgili mekanizmalarını araştırmaktır.
Osteoporoz, yaşlı ve menopoz sonrası kadınlarda sık görülen bir metabolik hastalıktır ve erken evrelerinde belirgin bir semptom göstermez. Bu durumun sonraki aşamalarında, hastalar kırıklara eğilimlidir ve bu onların sağlıklarını ve yaşam kalitelerini ciddi şekilde etkileyebilir. Dünya çapında yaşam beklentisindeki artış, osteoporozu küresel bir endişe haline getirmiştir. Xiaoyao hapları daha önce
depresyon tedavisinde kullanılır. Ek olarak, ilacın, erken osteoblasta özgü bir belirteç olan ALP'nin ve kemik hücre dışı matrisin önemli bir bileşeni olan COL-1'in ekspresyonunu etkileyen östrojen benzeri aktiviteye sahip olduğu ortaya çıktı. Xiaoyao hapları, farelerde menopoz sonrası osteoporoz (PMOM) üzerindeki etkileri açısından değerlendirildi. Xiaoyao haplarının her bir bitkisel bileşeninin hedef bilgilerine, Geleneksel Çin Tıbbı Sistemleri Farmakolojisi (TCMSP) veritabanı aracılığıyla erişildi. GeneCards, OMIM, PharmGkb, TTD, DrugBank ve diğer web sitelerinden gelen bilgiler, protein etkileşimlerini değerlendirmek için Cytoscape ve String ağı aracılığıyla bitkisel kompleksin düzenleyici ağını oluşturmak için kullanıldı. Fareler yumurtalıklı hale getirildi ve yüksek ve düşük dozlarda Xiaoyao hapları ile tedavi edildi ve bunlar kontrollerle karşılaştırıldı. Semptomları kemik dokularının immünositokimyası ile değerlendirildi. Sonuçlar, Xiaoyao haplarının, IL-17 sinyal yolu yoluyla yumurtalıklı farelerde PMOM semptomlarını hafifletme yeteneğine sahip olduğunu gösterdi. Bu ilaç, osteoporoz tedavisi için yeni bir terapötik ajan olma potansiyeline sahiptir.
Dünya Sağlık Örgütü (WHO) osteoporozu (OP), kemik kütlesinde azalma ve kemik dokusunun mikro mimarisinin bozulması ile karakterize edilen, kemik kırılganlığında artışa ve dolayısıyla kırık riskinde artışa yol açan bir hastalık olarak tanımlamaktadır1. Osteoporozun klinik önemi, yüksek mortalite, morbidite ve ekonomik maliyetlerle ilişkili kırıklara yol açabilmesidir2. Menopoz sonrası osteoporoz (PMOP), menopoz sonrası kadınlarda östrojen seviyelerinin düşmesinden kaynaklanır, bu da osteoklast aktivitesinde artışa yol açarak kemik kaybı ve kemik mikro yapısının tahrip olmasına neden olur. Bu genellikle sağlık üzerinde ciddi bir etkisi olan osteoporoza neden olur3. PMOP için mevcut tedaviler östrojen replasman tedavisi, bifosfonatlar ve paratiroid hormonunu içerir, ancak bunlar değişen derecelerde yan etkilere, yetersiz uzun süreli uyuma ve yüksek maliyetlere sahip olabilir4. Bu nedenle, uygun fiyatlı bitkisel ilaçlar, nüfusun büyük bir kısmı için uygun bir alternatiftir.
Xiaoyao hapları Çin Farmakopesi5'e dahil edilmiştir ve bunlar Chai Hu, Angelica sinensis, Beyaz paeonia lactiflora, Atractylodes macrocephala, Poria cocos, Menthae Herba, meyan kökü ve taze zencefil dahil olmak üzere sekiz bitkisel bileşen içerir. Tüm bu bitkilerin karaciğeri detoksifiye etmede ve dalağı güçlendirmede, kanı beslemede ve adet döngüsünü düzenlemede etkili olduğu bilinmektedir ve karışım ayrıca depresyon tedavisinde de kullanılmıştır6. Bununla birlikte, Xiaoyao haplarının osteoporozdaki rolü belirsizdir.
Erken çalışmalar, iltihabın kemik kaybına7 yol açabileceğini ve bu süreçle ilişkili kemik yoğunluğundaki düşüşün menopoz tarafından hızlandırılabileceğini öne sürmüştür. Ek olarak, osteoporoz gelişimi ile inflamasyon arasında güçlü bir ilişki vardır. İnflamatuar faktör, interlökin-17 (IL-17), CD4+ T lenfositlerinin bir alt kümesi olan Th17 hücreleri tarafından salgılanan bir proinflamatuar faktördür. Bu hücreler çeşitli kronik enflamatuar durumlarla ilişkilidir ve romatoid artritte kemik yıkımının gelişiminde önemli bir rol oynarlar8. Ek olarak, IL-17, osteoklastogenezi düzenleyen nükleer faktör-κ B ligand reseptör aktivatörünü (RANKL) uyarır ve kemik oluşumundan daha fazla kemik rezorpsiyonuna yol açar9. IL-17, TNFa, IL-1, IL-6 ve IL-8 gibi diğer osteoklastojenik sitokinlerin ekspresyonunu uyarır. Diğer enflamatuar faktörlerle sinerji oluşturma yeteneğine sahiptir, bu da onu önemli bir enflamatuar efektör yapar10.
Çalışmalar ayrıca Xiaoyao hapları ve iltihaplanma arasında bir bağlantı olduğunu göstermiştir. Shi ve ark.11 ve Fang ve ark.12 yakın zamanda Xiaoyao haplarının sırasıyla IL-6 ve TNF-α seviyelerini azaltabileceğini doğruladılar. Metabolizma ile ilişkili steatohepatit ile ilgili başka bir çalışmada, Xiaoyao haplarının propiyonik asit ekspresyonunu yukarı regüle edebileceği, bunun da TNF-α ekspresyonunu inhibe ettiği ve bir anti-enflamatuar etki gösterdiği bildirilmiştir13. Bununla birlikte, şu anda, Xiaoyao haplarının, bu çalışmanın amacı olan IL-17 yoluyla inflamatuar bir yanıta aracılık ederek PMOM gelişimini düzenleyip düzenleyemeyeceği bilinmemektedir.
Bu çalışma, ağ farmakolojisi ve biyoinformatik analizi yoluyla Xiaoyao haplarının ve osteoporozla ilişkili genlerin hedeflerinin kesişimini öngördü ve protein etkileşimleri, GO ve KEGG için kesişen genleri analiz etti. Tahmin edilen sonuçlara dayanarak, IL-17 sinyal yolundaki anahtar proteinler olan Act1 ve IL-6'nın ekspresyonugözlemlenebilir 14,15, ayrıca kemik döngüsü belirteçleri alkalin fosfataz (ALP) ve kollajen tip I (COL-1), PMOM fareleri modelindeki Xiaoyao haplarının terapötik etkinliğini gözlemlemek için.
Youjiang Milliyetler Tıp Üniversitesi Laboratuvar Hayvanları Etik Komitesi çalışma protokolünü onayladı (onay numarası: 2022101502). 10-12 haftalık yaşlarında, SPF sınıfında ve vücut ağırlıklarında (22 ± 2) g olan dişi C57BL / 6 fareleri, Youjiang Tıp Üniversitesi Milliyetler için SPF Sınıfı Hayvan Deney Merkezi'ne yerleştirildi. Deney hayvanları 24-26 °C sıcaklıkta ve %55 ila %60 bağıl nemde tutuldu.
1. Geleneksel Çin tıbbı sistemleri, farmakoloji veritabanı ve analiz platformu
NOT: Geleneksel Çin Tıbbı Sistemleri Farmakoloji Veri Tabanı ve Analiz Platformu (TCMSP; https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php), TCM bileşenleri, ADME ile ilgili özellikler, hedefler ve hastalıklar hakkında Bilgi içeren Çin tıbbı farmakoloji platformlarıdır16,17.
2. UniProt veritabanı
NOT: UniProt veritabanı (https://www.uniprot.org/), fonksiyonel bilgilerle açıklamalı insan protein dizilerini içerir ve hedeflerin adlarını resmi adlarına18 normalleştirmek için kullanılır.
3. İlaç hedef kimliği dönüşümü
4. Veritabanı araması
5. Venn şeması
6. TCM bileşiminin düzenleyici ağının inşası
7. Protein-Protein Etkileşim Ağları (PPI) yapıları
8. ÜFE ağ çekirdeği yapısı
9. Gen Kimliği Dönüşümü
10. GO zenginleştirme analizi
11. KEGG zenginleştirme analizi
12. Xiaoyao haplarının hazırlanması
NOT: Kullanılan hazırlama yöntemi için Çin Farmakopesi5'e bakın.
13. Hayvan modelinin kurulması
14. İlaç tedavisi
NOT: Farmakoloji Deneysel Metodolojisi26'ya göre, kullanılan insan ve hayvan dozajlarının dönüşümü, 70 kg'lık bir yetişkin için 9 g Xiaoyao hapıydı, bu da bir doza eşdeğerdir (tek bir uygulama için dozaj).
15. Hematoksilen-eozin boyama (HE) boyaması
16. Mikro-BT ve İmmünohistokimya analizi
Xiaoyao haplarının aktif bileşenleri ve etki hedefleri
TCMSP veri tabanında arama yaparak ve oral biyoyararlanım (OB) 0'≥ ve ilaç benzeri özellikler (DL) ≥ 0.18 kriterlerine göre tarama yaparak, Xiaoyao haplarında 125 aktif bileşen bulundu. Bunlar arasında 6, 4, 9, 13, 2, 6, 83 ve 2 numaralı maddeler sırasıyla Beyaz Paeonia lactiflora, Atractylodes macrocephala, Menthae herba, Chaihu, Angelica sinensis, Poria cocos, meyan kökü ve zencefilden oluşuyordu. Aktif bileşenlerden bazıları Tablo 1'de gösterilmiştir. Ek olarak, TCMSP veri tabanından toplam 879 etkili aktif bileşen hedefi elde edildi ve kimlik dönüşümü ve mükerrer değerlerin silinmesinden sonra 232 hedef kaldı.
TCM - Aktif Madde - Kesişen Hedef - Hastalık ağ analizi
Hastalıkla ilişkili genler için osteoporoz anahtar kelimesi kullanılarak çeşitli veri tabanları tarandı. GeneCards veri tabanında Relevance skoru ≥1'e göre filtreleme yapılarak 1692 gen elde edilmiştir. OMIM veri tabanında toplam 35 gen elde edildi. PharmGkb, TTD ve DrugBank veri tabanlarında sırasıyla 3, 33 ve 386 gen vardı. Daha sonra, bu beş veri tabanının sonuçlarının kesişimi daha fazla analiz için kullanılmıştır (Şekil 1A). Dört veri tabanında temsil edilen genlerden biri CALCR idi. Hastalıkla ilişkili genlerin birleştirilmesi ve ilaç hedefi ile kesişiminin alınmasının ardından toplam 102 kesişen gen elde edildi (Şekil 1B). Hastalık hedefleri ile ilacın aktif bileşenleri arasındaki etkileşimlere dayanarak, Cytoscape yazılımı ile bir TCM-aktif bileşenle kesişen hedef-hastalık ağı oluşturulmuştur. Sonuç olarak, ilacın bileşenleri ile hastalıkla ilişkili gen taramalarının polimorfik regülasyonu arasındaki ilişkiler elde edilmiştir (Şekil 2A).
String veri tabanında, protein etkileşimleri, etkileşim ağı diyagramlarını elde etmek için hastalık genlerinin ve ilaç hedeflerinin kesişiminde analiz edildi (Şekil 2B) ve bunlar daha sonra en merkezi proteinler için tarandı (Şekil 2C-D). Sonuçlar, hastalık genleri ve ilaç hedefleri arasında FOS, ESR1, MAPK3, TP53, MAPK1 ve STAT3 arasındaki en güçlü etkileşimleri göstermiştir (Şekil 2E).
GO fonksiyonu ve KEGG yolu zenginleştirme analizi
GO zenginleştirme analizi, 1990 biyolojik süreç (BP) girişi, 58 hücre bileşeni (CC) girişi ve 129 moleküler fonksiyon (MF) girişi dahil olmak üzere toplam 2177 giriş gösterdi. BP'de, genler esas olarak besin seviyelerine yanıt, oksidatif strese yanıt ve oksidatif strese hücresel yanıt üzerine odaklanmıştır. MF, DNA bağlayıcı transkripsiyon faktörü bağlanması, RNA polimeraz II'ye özgü DNA bağlayıcı transkripsiyon faktörü bağlanması, nükleer reseptör aktivitesi, ligandla aktive edilen transkripsiyon faktörü aktivitesi ve sitokin aktivitesine odaklanmıştır (Şekil 3A-B).
KEGG yolağı zenginleştirme analizinde, toplam 168 ilgili sinyal yolu elde edildi ve daha önemlileri AGE-RAGE sinyal yolu, IL-17 sinyal yolu, TNF sinyal yolu, HIF-1 sinyal yolu ve Th17 hücre farklılaşması idi (Şekil 3C-D). Xiaoyao haplarının PMOM üzerinde çeşitli şekillerde terapötik etkiler gösterebileceği öne sürülmektedir. Enflamasyon, osteoporoz ile güçlü bir şekilde ilişkilidir ve menopoz ile hızlanabilir ve IL-17 önemli bir inflamatuar faktördür7. Bu nedenle, bir sonraki plan, Xiaoyao haplarının osteoporozu IL-17 ile ilgili enflamatuar bir bakış açısıyla tedavi edip edemeyeceğini araştırmaktır.
Yumurtalık dokusunun çıkarılmasından önce ve çıkarıldıktan sonra kemik dokusunda meydana gelen yapısal değişiklikler
HE boyama, Sham farelerinin femurlarında, trabeküllerin sıkı bir şekilde düzenlendiğini, iyi bir süreklilik, trabeküller arasında küçük boşluklar, nadir kırıklar ve kemik iliği boşluğunun normal boyutu olduğunu gösterdi. Sham grubu ile karşılaştırıldığında, OVX grubunun femurları seyrek olarak düzenlenmiş, trabeküllerde ciddi kırıklar, devamlılık bozulmuş ve belirgin şekilde genişlemiş kemik iliği boşluğu ile tipik osteoporotik değişiklikler göstermiştir (Şekil 4A).
Gruplar arası mikro-BT karşılaştırması
OVX grubundaki farelerin femurları, Sham grubundaki farelere kıyasla eksik bir trabeküler ağ örgüsü, kısmen boş bir ilik boşluğu ve kemik korteksinin incelmesi gösterdi. Sham fare grubu, bol miktarda trabekül, iyi süreklilik ve uyluk kemiğinde ilik boşluğunda daralma gösterdi (Şekil 4B).
Xiaoyao haplarının fareler üzerindeki davranışsal etkileri
Çalışma süresi boyunca, OVX grubu hariç, diğer gruplardaki tüm fareler daha iyi yaşam alışkanlıklarına, normal saç rengine, yüksek hareketliliğe ve sağlığa sahipti. Her farenin idrarı ve dışkısı, Xiaoyao hapları ile tedaviden sonra 1 hafta içinde normale döndü. Isırık, yara enfeksiyonu, gastrointestinal tıkanıklık, sütür dekolmanı, insizyonun cilt nekrozu veya farelerin hiçbirinin ölümü yoktu. OVX grubundaki fareler saç dökülmesine, saç renginin koyulaşmasına, hareket kabiliyetinin azalmasına, daha uzun reflekslere, atılımın artmasına ve yeme ve içmenin azalmasına eğilimliydi.
İlaç müdahalesinden sonra farelerin patolojik bölümlerinin HE boyanması
Sham grubunda, femur dokusu yoğun, retiküler ve düzenli olarak düzenlenmiştir. Kemik iliği boşluğunun boyutu ve devamlılığı normaldi ve komşu kemik trabekülleri arasındaki mesafe nispeten küçüktü. Sham grubu ile karşılaştırıldığında, OVX grubundaki femoral korteks ve süngerimsi kemikte belirgin defektler, trabeküllerde azalma, boşluklarda artış, devamlılıkta kesinti, yapının incelmesi, kemik iliği boşluğunun genişlemesi ve kemik korteksinde incelme görüldü. OVX grubu ile karşılaştırıldığında, ilaçla tedavi edilen (düşük ve yüksek dozlar) gruplardaki farelerin femoral trabekülleri, azalmış aralık, artan bağlantı, daralmış kemik iliği boşlukları ve daha yoğun yapılarla yapısal olarak sağlam göründü (Şekil 5A).
İlaç müdahalesi sonrası farelerde görüntüleme indekslerinin saptanması
Sham grubu ile karşılaştırıldığında, OVX grubundaki farelerin uyluk kemiklerinde seyrek ve kırık kemik trabekülleri ve incelmiş kemik korteksi vardı. OVX grubu ile karşılaştırıldığında, yüksek doz Xiaoyao hapları grubundaki farelerde daha az kırık kemik trabekülü, restore edilmiş retikülasyon ve kemik iliği boşluğunda önemli derecede kısmi azalma vardı. Bununla birlikte, düşük doz Xiaoyao hapları ile tedavi edilen farelerde, kemik trabeküllerinin artması ve kemik iliği boşluğunun azalması olmasına rağmen, hala kırık kemik trabekülleri vardı. Sham ile ameliyat edilen grubun kemik trabeküllerinin trabeküler yapısı daha fazla devamlılık ve tamlık gösterdi (Şekil 5B).
İlaç girişimi sonrası gruplardaki dokuların immünohistokimyasal sonuçları
Act1 ve IL-6, IL-17 sinyal yolundaki anahtar proteinlerdir ve ALP ve COL-1 , osteojenik genlerdir. ALP, COL-1, IL-6, IL-17 ve Act1 proteinlerinin ekspresyonu kemik dokusunda ten rengi veya sarı granül oluşumuna yol açar. İmmünohistokimya sonuçları, Xiaoyao hapları ile tedavi sonrası ilaç grubunda ALP ve COL-1'in ortalama optik yoğunluk değerlerinin OVX grubundakilere göre daha yüksek olduğunu ve farkın istatistiksel olarak anlamlı olduğunu gösterdi (p < 0.05). İlaç grubundaki IL-17, Act1 ve IL-6'nın ortalama optik yoğunluk değerleri OVX grubundakilere göre daha düşüktü ve fark istatistiksel olarak anlamlıydı (p < 0.05; Şekil 6). Xiaoyao hapları, yumurtalıkektominin neden olduğu ALP ve COL-1'deki düşüşü tersine çevirirken, IL-17 sinyal yolundaki birkaç anahtar protein IL-17, IL-6 ve Act1'in ekspresyonunu azalttı, bu da ilacın terapötik etkilerini bu yol yoluyla gösterebileceğini düşündürmektedir.

Şekil 1: Çin bitkisel tıbbı aktif bileşenlerinin ve hastalıkla ilgili genlerin kesişiminin ağ analizi. (A) GeneCards, OMIM, PharmGkb, TTD ve DrugBank veri tabanlarından elde edilen hastalıkla ilgili genlerin kesişimi. Bunlar sırasıyla 1692, 35, 3, 33 ve 386 gen ile mavi, kırmızı, yeşil, sarı ve kahverengi renklerle temsil edilir. Kesişim, beş veri tabanındaki hastalıkla ilişkili genlerdir ve örtüşen kısım, her bir veri tabanındaki kesişen genlerin sayısını gösterir. (B) İlaç hedefleri (bu veri setini gösteren mavi renkle, yani ID dönüşümü ve kopyaların çıkarılmasından sonra TCMSP veri tabanında toplanan ilaca etki eden hedef genler kümesi) ve hastalıkla ilgili genler (yukarıda belirtilen beş veri tabanındaki tüm genleri içeren bu veri setini gösteren kırmızı renkle) kesişimi gösterilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: TCM'nin aktif bileşenlerinin hastalıkla ilgili gen düzenleyici ağlar ve çekirdek proteinlerle etkileşimi. (A) TCM'deki aktif bileşenlerin ve hastalıkla ilgili genlerin düzenleyici ağı, Xiaoyao haplarındaki her bir aktif bileşene karşılık gelen gen düzenleyici ilişkilerini gösterir ve her bir bileşen, düzenlediği gene bağlıdır. (B) STRING'deki kesişen genlerin protein-protein etkileşim analizinin sonuçları (ağ düğümleri proteinleri temsil eder, Kenarlar protein-protein ilişkilerini temsil eder ve çoklu bağlantılar iki protein arasındaki çoklu etkileşimleri gösterir). (C-E) String ile elde edilen protein etkileşimleri birkaç kez tarandı. (C) Protein etkileşim ağı, ilk taramadan sonra elde edilmiştir ve vurgulanan kısım, çekirdek kısmıdır. (D) İkinci taramanın sonucu ve vurgulanan kısım çekirdek kısımdır. (E) Protein etkileşim ağındaki en merkezi protein etkileşim ağıdır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: GO ve KEGG zenginleştirme analizi. (A-B) Kesişen genlerin GO zenginleştirme analizinin sonuçları, Biyolojik Süreç (BP), Hücresel Bileşen (CC) ve Moleküler Fonksiyon (MF) olmak üzere 3 girişe ayrılmıştır ve her giriş yalnızca en önemli ölçüde zenginleştirilmiş ilk 10 geni gösterir. (C-D) Kesişen genlerin KEGG zenginleştirme analizinin sonuçları (en önemli ölçüde zenginleştirilmiş ilk 30'u gösterir). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Yumurtalıklı fare modelinin kurulması ve değerlendirilmesi. (A) Sahte ameliyatlı ve overektomize gruplar arasındaki metafiz kemik morfolojisinin karşılaştırılması (10x). OVX grubunda trabeküler kırıklar şiddetli, devamlılık bozulmuş ve kemik iliği boşluğu önemli ölçüde genişlemişken, sham grubunda trabeküler kırıklar nadirdi ve kemik iliği boşluğu normal boyuttaydı. (B) Sahte ameliyatlı ve yumurtalıklı gruplarda femurun mikro-BT taramaları. OVX grubunda, trabeküler ağ örgüsü eksikti ve kemik iliği boşluğu kısmen boştu. Sham grubunda, trabeküller bol ve sürekliydi ve kemik iliği boşluğu dardı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Xiaoyao hapları ile tedavi sonrası HE ve mikro-CT testi. (A) Xiaoyao haplarının tedavisinden sonra her gruptaki farelerin femur bölümlerinin HE boyaması (10x). OVX grubunda kemik trabekülleri azalmış, devamlılık kesintiye uğramış, yapı seyrek ve kemik iliği boşluğu genişlemiştir. Sham grubunda kemik trabeküllerinin devamlılığı iyiydi, femur dokusu yapısal olarak yoğundu ve kemik iliği boşluğu normaldi. OVX grubu ile karşılaştırıldığında, ilaç grubundaki kemik trabekülleri, model grubuna göre daha fazla bağlantı, daha az ilik boşluğu ve daha yoğun bir yapı ile yapısal olarak sağlam görünüyordu. (B) Xiaoyao hapları tedavisinden sonra her gruptaki farelerin femurlarının mikro-BT'sinin karşılaştırılması. Over grubundaki farelerin femurlarındaki kemik trabekülleri seyrek ve kırık iken, Sham grubunda daha sürekli ve sağlam trabeküller mevcuttu. Yumurtalık uygulanan grupla karşılaştırıldığında, yüksek doz ilaçla tedavi edilen gruptaki farelerde daha az kırık kemik trabekülü, restore edilmiş retiküler yapı ve kısmen azalmış kemik iliği boşluğu bulunurken, düşük doz ilaç grubundaki hayvanlarda daha fazla kemik trabekülü ve azalmış kemik iliği boşluğu vardı, ancak kırık kemik trabekülleri kaldı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Osteoporotik farelerde (40x) Xiaoyao haplarının IL-17 sinyal yolu ve osteojenik belirteç gen protein ekspresyonu üzerindeki etkisini tespit etmek için immünohistokimya. ALP, COL-1, IL-6 ve ayrıca IL-17 ve Act1 proteinlerinin varlığı için pozitif reaksiyonlar, kemik dokusunda ten rengi veya sarı granüllerin ortaya çıkmasıyla kendini göstermiştir. İlaç grubunda ALP ve COL-1 ekspresyonu OVX grubundakinden daha yüksekti (p < 0.05). İlaç grubunda IL-17, Act1 ve IL-6 ekspresyonu OVX grubundakinden daha düşüktü (p < 0.05). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Geleneksel Çin Tıbbının Adı | Moleküler Kimlik | Molekül adı |
| Beyaz paeonia lactiflora | MOL001918 | Paeoniflorgenone |
| Beyaz paeonia lactiflora | MOL000211 | Mairin |
| Atractylodes macrocephala | MOL000022 | 14-asetil-12-senecioyl-2E, 8Z, 10E-atractylentriol |
| Atractylodes macrocephala | MOL000049 | 3β-Asetoksiyatractylone |
| Menthae Herba | MOL000471 | aloe-emodin |
| Menthae Herba | MOL005190 | Eriodictyol |
| Çay Hu | MOL000354 | Isorhamnetin |
| Çay Hu | MOL013187 | Küp kutusu |
| Angelica sinensis (Melek çiçeği) | MOL000449 | Stigmasterol (Stigmasterol) |
| Angelica sinensis (Melek çiçeği) | MOL000358 | beta-sitosterol |
| Poria hindistan cevizi | MOL000282 | ergosta-7,22E-dien-3beta-ol |
| Poria hindistan cevizi | MOL000283 | Ergosterol peroksit |
| Meyan | MOL002311 | Gliserol |
| Meyan | MOL004990 | 7,2',4'-trihidroksi - 5-metoksi-3 - arilkumarin |
| Taze zencefil | MOL006129 | 6-metilgingidiasetat2 |
| Taze zencefil | MOL001771 | poriferast-5-en-3beta-ol |
Tablo 1: Seçilmiş Çin ilaçlarındaki aktif bileşenler. İlk sütun geleneksel Çin ilaçlarının adlarını listeler, ikinci sütun Çin tıbbının aktif bileşeninin kimliğidir ve üçüncü sütun Çin tıbbındaki aktif bileşenin adıdır.
Ek Kodlama Dosyası 1: Bitki adı, içerik ve hedef kimlik birleştirme kodu. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Kodlama Dosyası 2: İlaç hedef kimliği dönüşümü. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Kodlama Dosyası 3: Ağ analizi için dosyalar. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Kodlama Dosyası 4: Sembolden gen kimliğine dönüşüm. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Kodlama Dosyası 5: GO zenginleştirme analizi. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Kodlama Dosyası 6: KEGG zenginleştirme analizi. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
İstatistiklere göre, osteoporoz Amerika Birleşik Devletleri'nde her yıl 1,5 milyon kırığa neden olmaktadır ve bunların büyük çoğunluğu menopoz sonrası kadınlarda görülmektedir27. Yaşlanan nüfusun artmasıyla birlikte, dünyada gelecekteki kalça kırıklarının büyük çoğunluğunun Asya'da meydana geleceği ve 2050 yılına kadar dünya genelinde bunların toplam sayısının 8,2 milyona ulaşacağı öngörülmektedir28. Kırıkları önlemenin maliyeti, onları tedavi etmenin maliyetine neredeyse eşittir ve ilaç kullanımının kaçınılmaz olarak bazı yan etkileri olacaktır29. Bu nedenle, sorumlu bir toplumda bu sorunu ele almak için daha uygun maliyetli bir yola acil ihtiyaç vardır.
Xiaoyao hapları sekiz bileşenden oluşur. Bileşenlerinin osteoporoz üzerindeki etkileri üzerine çalışmalar devam etmektedir. Poria cocos, yumurtalıklı osteoporozun neden olduğu bir fare modelinde osteoklastogenezi ve osteolitik aktiviteyi inhibe eder30. Meyan kökü ve Shu-di-huang olmak üzere iki bileşenin kombinasyonu, NF-κB sinyal yolunu31 inhibe ederek bir antioksidan etki gösterebilir. Geleneksel Çin bitkisel toniği Danggui buxue tang, kemik döngüsünü inhibe etme ve hipotalamik-hipofiz-gonadal (HPG) ekseninin düzenlenmesini modüle etme ve böylece yumurtalıklı sıçanlarda kemik kaybını önleme yeteneği ile osteoporoz tedavisinde yararlı olabilir32. Tüm bu sonuçlar, Xiaoyao haplarının osteoporoz üzerinde terapötik bir etkiye sahip olabileceğini düşündürmektedir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar ayrıca Xiaoyao haplarının, IL-17 sinyal yolunun aktivitesini anti-enflamatuar bir şekilde modüle ederek bir anti-osteoporoz etkisi gösterebileceğini düşündürmektedir.
Bu çalışmada oluşturulan ilaç hedefleri ve osteoporoz ile ilgili genlerin düzenleyici ağından toplam 168 ilgili sinyal yolu elde edildi ve bu çalışma IL-17 sinyal yolunu daha da araştırdı. IL-17 ailesi, IL-17A-F dahil olmak üzere altı üyeden oluşur ve bunlardan IL-17A'nın keşfedilen ilk ve en önemlisidir33. Erken çalışmalarda, IL-17'nin insanlarda inflamatuar ve otoimmün hastalıklarla ilişkili olduğu düşünülüyordu. Daha sonra yapılan çalışmalar, bariyer bütünlüğünün korunmasında bir rolü olduğunu öne sürdü ve ayrıca kanser ile ilişkili olduğu bulundu15. Bununla birlikte, kemiğin yeniden şekillenmesinde fizyolojik bir rol oynamamasına rağmen, anormal kemik koşulları sırasında farklı davranır. Ek olarak, IL-17 zayıf bir aktivatör görevi görebilir ve enerji çıkışını yükseltmek için diğer sitokinlerle sinerji oluşturur. Bu, TNFα15,34 ile birlikte aktivasyonu ile gösterilmiştir.
İnvitro deneyler, IL-17'nin osteoblastik MSC'lerin35 proliferasyonunu ve farklılaşmasını indükleyebileceğini ve ayrıca primer sıçan osteoblastlarının36 BMP-2 ile indüklenen farklılaşmasını inhibe edebileceğini göstermiştir. IL-17, osteoblastları RANKL'yi eksprese etmek için uyarabilir, bu da osteoklastogenezi teşvik eder, ancak bu etki osteoblastlarınvarlığına bağlı gibi görünmektedir 37,38. Bu çalışmada, Xiaoyao haplarının farklı konsantrasyonları, özellikle daha yüksek konsantrasyonlarda kullanıldığında, PMOM model fareler üzerinde terapötik etkiler üretti. IL-17 sinyal yolu ile ilişkili olan IL-17, Act1 ve IL-6, bu farelerde kontrollere kıyasla önemli ölçüde azalmıştır. Zenginleştirme analizinin sonuçları değerlendirildiğinde, bunlar, hayvanlar Xiaoyao hapları ile tedavi edildiğinde IL-17 yolunun dahil olduğunu düşündürdü.
Bu çalışma aynı zamanda bazı kemik dönüşüm belirteçlerini de test etti. ALP, osteoblastlar tarafından salgılanabilen tetramerik zara bağlı bir enzimdir ve mineralizasyon inhibitörü olan pirofosfat39'u parçalayarak kemik benzeri oluşum ve mineralizasyonda önemli bir rol oynar. Kemik dokularının hücre dışı matrisindeki organik fraksiyonun yaklaşık% 90'ı COL-1'den oluşur ve kemik mineralizasyonu sırasında kollajen bu süreçte önemli bir rol oynar40. Bu çalışmanın sonucunda, ilaç grubundaki farelerin immünohistokimyası ile gözlemlenen ALP ve COL-1 protein ekspresyonu seviyeleri, model grubundakilere göre daha yüksekti, bu da Xiaoyao haplarının osteoporozu iyileştirmedeki etkisinin, osteojenik genlerin göstergelerini artırarak elde edilebileceğini düşündürmektedir. Bazı bilim adamları, hepatosit östrojen reseptörünün (ERα) ekspresyonunun ve transkripsiyonel aktivitesinin Xiaoyao san41 tarafından yukarı regüle edilebileceğini göstermiştir. Xiaoyao san'daki Angelica sinensis, White Paeonia lactiflora ve Licorice özlerinin östrojen benzeri aktiviteye sahip olduğu gösterilmiştir. Aynı bileşenler, bu çalışmada kullanılan ve Xiaoyao san'ın reçetesinden modern hazırlama yöntemleriyle yapılan Xiaoyao haplarında da mevcuttur. Bu nedenle, Xiaoyao haplarının, aktivitelerini artırmak ve kemik kalitesini iyileştirmek için osteoblastlar üzerinde östrojen benzeri etkiler uygulayarak ALP ve COL-1 gibi osteojenik genlerin ekspresyonunu da artırabileceği varsayılabilir.
Bu çalışma, dorsal ovariektomi ile her iki yumurtalığı da çıkararak farelerde başarılı bir PMOM modeli oluşturmuştur. Hayvan modeli, bu çalışmadaki sonraki tüm deneylerin temelidir. Farelerin yumurtalıkları cerrahi olarak çıkarılırken, OVX ve ilaç gruplarındaki farelerin yumurtalıklarının tamamen çıkarıldığından emin olmak önemliydi, oysa sahte grupta sadece yumurtalıklara yakın yağ çıkarıldı ve ayrıca yara enfeksiyonlarından kaçınmak önemliydi.
Farelerin kemik trabeküllerinin sayısı ve bağlantı yoğunluğu, yumurtalıkların Xiaoyao hapları ile tedavisinden sonra iyileştirildi, bu da bu ilacın osteoporoz üzerinde terapötik bir etkiye sahip olduğunu düşündürdü. Bu çalışmada tedavinin etkinliğini değerlendirmek için immünohistokimya ve immünositokimya kullanıldı; Çeşitli reaktiflerin etki süresi, özellikle en iyi sonuçları elde etmek için gerçek zamanlı gözlem ve zamanında reaksiyon gerektiren renk geliştirme sürecinde mutlak değildir. Antikor inkübasyonu sırasında, antikor konsantrasyon gradyanı önce ayarlanır ve gözlem ve karşılaştırmadan sonra, sonraki deneyler için en uygun konsantrasyonu seçin.
Ancak bu çalışmada bazı sınırlılıklar söz konusuydu. Web farmakolojisi verileri yalnızca tek bir veri kaynağına sahipti ve ilaç bileşimi ile ilgili analiz yalnızca bir veri tabanından yapıldı. Ek olarak, Xiaoyao haplarının etkinliği bu çalışmada pozitif ilaçlarla karşılaştırılmadı ve Xiaoyao hapları ile mevcut tedavi yöntemleri arasındaki spesifik farkları değerlendirmek mümkün değildi.
PMOM için mevcut birinci basamak tedavi seçeneği bifosfonatlardır. Bununla birlikte, bu ilaçların kullanımı gastrointestinal kontrendikasyonlara ve hatta daha ciddi atipik femur kırıklarına ve çenelerin osteonekrozuna yol açabilir42,43. İkinci basamak tedavi seçenekleri arasında denosumab kullanımı ve hormon tedavisi yer alır. Denosumab'ın kalça, vertebral ve vertebral olmayan kırıkları azalttığı gösterilmiştir. Bununla birlikte, ilaç kesildikten sonra geri tepme meydana gelebilir ve kesilme süresi ne kadar uzun olursa, kemik yoğunluğu kaybı o kadar büyük olur42,44,45. Menopozal hormon tedavisi, omurganın osteoporotik kırık riskini azaltır, ancak etkileri yaşla sınırlıdır ve uzun vadeli risklerinin faydalarından daha ağır bastığı görülmektedir46. Sıralı tedavi, kemik oluşturan ilaçların kullanımının ardından anti-rezorptif ilaçların kemik kütlesinde en büyük artışı sağlayabildiği PMOM için uzun süreli bir tedavi seçeneğidir. Spesifik ilaçlar genellikle hasta bazında belirlenir42.
Bu bakımdan, geleneksel Çin bitkilerinin osteoporoz tedavisinde avantajlı bir potansiyele sahip olabileceği varsayılabilir. Bitkisel ilaçların etki şekli tek bir mekanizma üzerinden hareket etmekten ziyade çok ve çok hedeflidir47. Bazı bilim adamları, bazı Çin bitkisel ilaçlarının etkinliğini ve güvenliğini değerlendirdiler ve sadece Çin tıbbının uygulanmasına kıyasla, Çin ve Batı ilaçlarının bir kombinasyonunu kullanırken kırık sayısının, yalnızca Batı tıbbındakinden daha düşük olduğunu gösterdiler48. Kimyasal ilaçlarla karşılaştırıldığında, Çin bitkisel ilaçları daha az yan etkiye sahiptir, nispeten ucuzdur ve uzun süreli kullanım için uygundur. Çin bitkisel ilaçları sadece kemik mikro yapısını onarmak ve kemik hacmini artırmakla kalmaz, aynı zamanda bel omurga zayıflığı ve sırt ağrısı semptomlarını da azaltabilir veya ortadan kaldırabilir49. Bu çalışma, yeni ilaçların ve tedavilerin ortaya çıkarılması için olası bir yaklaşım sağlamaya yardımcı olabilir.
PMOM'u tedavi etmek için Xiaoyao haplarının uygulanması umut verici görünüyor. Bu çalışmada, haplar, iltihabı baskılayarak PMOM'un bir fare modelinde kemik kütlesini ve kemik kalitesini iyileştirebilir. Bazı bilim adamları, Çin tıbbı ve akupunkturun bir kombinasyonunun PMOM50 tedavisinde etkili olabileceğini bile öne sürdüler. Aynı zamanda, Çin ve Batı tıbbının bir kombinasyonunun etkili olduğu kanıtlanmıştır51. Bu olası ilaçların her ikisi de geçerlidir, ancak Xiaoyao haplarını akupunktur ve Batı tıbbı ile birlikte kullanan herhangi bir önerilen tedavi klinik deneylerle doğrulanmalıdır. Osteoporozun klinik önemi kemik kırıklarında yatmaktadır ve gelecekteki araştırmalar da bunları önlemeye odaklanmalıdır.
Özetle, bu çalışma, ağ farmakolojisi ve hayvan deneyleri yoluyla, PMOM farelerinin Xiaoyao hapları ile tedaviden sonra kemik metabolizmasında önemli bir iyileşme ve artan kemik kütlesi gösterdiğini göstermiştir. Bu fenomen için etki mekanizması, IL-17 sinyal yolunun inhibisyonu ve osteojenik faktörlerin, ALP'nin ve COL-1 aktivitesinin arttırılması ile ilişkili olabilir. Bu çalışma, osteoporoz ile ilişkili hastalıkların tedavisinde Xiaoyao haplarının klinik uygulaması için teorik bir temel ve deneysel bir temel oluşturmaktadır.
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Baise Şehri Bilimsel Araştırma ve Teknoloji Geliştirme Programı (20224128) bu çalışmayı destekledi. Yazarlar, Imperial College London'dan Dr. Dev Sooranna'ya ve YMUN'a el yazmasını düzenledikleri için teşekkür eder. YYX ve ZYW bu çalışmaya eşit derecede katkıda bulunmuştur.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 1ml Örnekleyici | Guangxi Beilunhe Tıbbi Sanayi Grubu A.Ş. | JYQ001 | Farelerde anestezi için |
| % 4 poliformaldehit | Pekin Solarbio Bilim ve Teknoloji Co., Ltd. | P1110 | Doku fiksasyonu için |
| 6-0 emilebilir sütür (açılı iğne) | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co. | HZX-06 | Ameliyat sonrası dikiş için |
| Emici pamuk topu | Kazanan | MIANQIU-500g | Sterilizasyon ve hemostaz için |
| Yapışkan slaytlar | Jiangsu Shitai Experimental Equipment Co. | 188105 | Doku kesiti için |
| Amobarbital | Sigma Aldrich (Şangay) Ticaret A.Ş. | A-020-1ML | Farelerde anestezi için |
| Bluing Solüsyonu | Pekin Solarbio Bilim ve Teknoloji Co., Ltd. | G1866 | Hematoksilen farklılaşma çözeltisinin etkisinden sonra hücre çekirdeklerinin mavi renklenmesi |
| C57BL / 6 fareler | Beijing Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd. | (SCXK 2033-0063)Hayvan | deneylerinde kullanım için |
| Karbon çeliği cerrahi bıçaklar | Premier Medical Equipment Co. | SP239 | Fare cerrahisi için |
| CIKS/TRAF3IP2 Tavşan pAb | BIOSS ANTİKORLARI | bs-6202R | dokulardaki Act1'e bağlanır |
| Cole'un Hematoksilen Çözeltisi (Konvansiyonel Leke İçin) | Beijing Solarbio Science & Teknoloji Co., Ltd. | G1140 | Parafin bölümlerini boyamak için |
| Kollajen Tip I Poliklonal antikor | proteintech | 14695-1-AP | Dokularda COL-1'e bağlanır |
| DAB Substrat kiti, 20x | Beijing Solarbio Science & Teknoloji Co., Ltd. | DA1010 | Doku rengi gelişimi için |
| Tek kullanımlık cerrahi levha 50 * 60CM | Nanchang Xuhui Tıbbi Ekipman A.Ş. | SP4529777 | Fare cerrahisi için |
| EDTA dekalsifikasyon çözeltisi (pH 7.2) | Beijing Solarbio Science & Teknoloji Co., Ltd. | Doku dekalsifikasyonu için | E1171-500ml |
| Geliştirilmiş Endojen Peroksidaz Bloching Tamponu | Beyotime Biyoteknoloji | P0100B | Doku veya hücresel endojen peroksidazların sekestrasyonu |
| Çevre dostu mum alma berrak sıvı | Servicebio | G1128-1L | Parafin bölümlerinin mumdan arındırılması için |
| Etil Alkol | CHRON CHEMICALS | 64-17-5 (CAS) | Dehidrasyon için parafin bölümleri |
| Genel Amaçlı Antikor Seyreltici | Epizyme Biotech | PS119L | Antikor seyreltmesi için |
| Hematoksilen Farklılaşma Çözeltisi | Servicebio | G1039-500ML | Hematoksilen boyamadan sonra farklılaşma ve dokulardan aşırı bağlı ve spesifik olarak adsorbe edilmemiş boyanın çıkarılması için |
| Hematoksilen Eozin (HE) Boyama Kiti | Beijing Solarbio Science & Teknoloji Co., Ltd. | Doku boyama için | G1120-3 * 100ml |
| Yüksek kaliteli paslanmaz çelik cerrahi bıçak sapı | Premier Medical Equipment Co. | SP0088 | Fare cerrahisi için |
| HRP konjuge Affinipure Keçi Anti-Tavşan IgG (H + L) | proteintech | SA00001-2 | Birincil antikora bağlanır ve sinyali yükseltir |
| IL-17A Poliklonal antikor | proteintech | 13082-1-AP | Dokularda IL-17'ye bağlanır |
| IL-6 Poliklonal antikor | proteintech | 21865-1-AP | Dokularda IL-6'ya bağlanır |
| İmmünohistokimya kalemi | Pekin Zhongshan Jinqiao Biyoteknoloji A.Ş. | ZLI-9305 (YA0310) | İmmünohistokimyada daire çizmek için |
| Tıbbi cerrahi sütür Emici olmayan (top) 5-0 3.5m | Yangzhou Yuanlikang Tıbbi Ekipman A.Ş. | FHX-5-2 | Ameliyat sonrası dikiş için |
| Tıbbi Sütür İğneleri Açı İğneleri 4 * 10 3/8 | Chaohu Binxiong Tıbbi Ekipman A.Ş. | FHZ612-4 | Ameliyat sonrası dikiş için |
| Nötr Balsam | Beijing Solarbio Science & Teknoloji Co., Ltd. | G8590 | Dilim kapatıcı olarak |
| PBS(1X) | Shenzhen Mohong Technology Co.,Ltd | B0015 | Slayt yıkama ve kısmi çözelti seyreltme için tampon |
| Protein İçermeyen Hızlı Engelleme Tamponu (1X) | Epizyme Biotech | PS108P | Proteinlerin spesifik olmayan bağlanmasından kaçınma |
| Tavşan Anti-Kemik Alkalin Fosfataz antikoru | BIOSS ANTİKORLARI | bs-6292R | Dokulardaki alkalin fosfataza bağlanır |
| Tuzlu Bağlı | Hastane Youjiang Tıp Üniversitesi Milliyetler İçin | LHN500 | Gavaj ile hayvanlar için |
| Tıraş/Elektrikli kesme | makineleri HANGZHOU HUAYUAN PET PRODUCTS CO., LTD. | DTJ-002 | Fareleri tıraş etmek için |
| Paslanmaz Çelik Tıbbi İğne Tutucu 14cm Kaba İğne Premier | Tıbbi Ekipman A.Ş. | SP784 | Fare ameliyatı için |
| Paslanmaz Çelik Oftalmik Forseps 10.5cm Kavisli (Kancasız) | Zhuoyouyue | YKNWW-10.5 | Fare ameliyatı için |
| Paslanmaz Çelik Oftalmik Makas / Cerrahi Makas 10CM Düz Uçlu | Premier Tıbbi Ekipman A.Ş. | ZYJD-10-ZJ | Fare ameliyatı için |
| Paslanmaz Çelik Uçlu Mide İğnesi 12 Ölçer 55mm Dirsek | GWJ-12-55W | Gavaj ile farelerde kullanım için | |
| Tris-EDTA Antijen Onarım Sıvısı (50x) | proteintech | PR30002 | Parafin bölümlerinin antijen onarımı için |
| Ahşap diseksiyon tahtası 25*16cm | JP16*24 | Fare ameliyatı için | |
| Xiaoyao hapları | Jiuzhitang Co., Ltd. | YPG-041 | Hayvan ilaç dağıtımı için |
| Others | |||
| R 4.3.1 | Veri işleme | ||
| Cytoscape3.9.1 | Ulusal Ağ Biyolojisi | Geleneksel Çin tıbbı için düzenleyici bir ağ oluşturma | |
| ImageJ 1.54f | Ulusal Sağlık | Enstitüleri Görüntü işleme immünohistokimya sonuçları | |
| Adobe Photoshop 24.0.0 | Adobe | Görüntü kombinasyonu için | |
| GraphpadPrism 9.5 | GraphPad Yazılımı | Verilerin istatistiksel analizi | |
| cellsens Boyut | OLYMPUS | Dilimleme ve fotoğraf çekimi için | |
| OLYMPUS BX53 | OLYMPUS | HE boyama ve immünohistokimyasal kesit fotoğrafçılığı için |