文章标题：An integrated network pharmacology, molecular docking and experiment validation study to investigate the potential mechanism of Isobavachalcone in the treatment of osteoarthritis
中文标题：一项综合网络药理学、分子对接和实验验证研究，以探讨异巴伐查尔酮治疗骨关节炎的潜在机制
发表期刊：J Ethnopharmacol
发表时间：2024年2月
影响因子：4.8/Q2
异巴伐查酮 （IBC） 是一种天然存在的类黄酮化学物质，具有一系列生物作用，包括抗炎、免疫调节和抗菌。唐代《药性论》指出，补骨脂具有缓解膝盖和腰部不适的能力。骨关节炎 （OA） 是最常见的慢性疾病之一 ，其特征是关节僵硬和不适。然而，关于 IBC 治疗骨关节炎的有效性和潜在过程的研究并不多。
研究方法
使用网络药理学预测 IBC 和 OA 可能的靶点和过程，包括 IBC 和 OA 交叉靶点之间的关系、Cytoscape 蛋白-蛋白质相互作用 （PPI） 以获得关键潜在靶点，以及 GO 和 KEGG 通路富集分析以揭示 IBC 对 OA 的可能机制。之后，进行了体外测试以确认预期的基本过程。最后，体内测试阐明了 IBC 对 OA 的治疗效果。
数据来源
结果分析
1. IBC 对软骨细胞活力的影响
通过使用 CCK-8 测试，评估了 IBC 对软骨细胞影响的影响。CCK-8 分析是在软骨细胞暴露于不同浓度 （0、10、20、40、60、120 和 200 μM） 的 IBC 24 和 48 小时后进行的。研究结果表明，IBC 对软骨细胞没有细胞毒性作用，剂量范围为 10 至 40 μM（ 图 1 B 和 C）。因此，随后的试验采用 IBC （10、20 和 40 μM）。
2. IBC 抑制软骨细胞中炎症介质的表达
qRT-PCR 和 Western blotting 检测 IBC 对软骨细胞 COX-2 和 iNOS 水平的影响。IL-1β 显着提高了 iNOS 和 COX-2 的 mRNA 和蛋白水平，IBC 治疗组水平逐渐降低 （10、20、40 μM），同时保持高于对照组，低于 IL-1β 组 （ 图 2 A-E）。这些发现表明 IBC 可能部分纠正 IL-1β 介导的软骨细胞炎症。
3. IBC 减少软骨细胞的 ECM 分解代谢
ECM分解的主要成分是ADAMTS-5和MMP-13。MMP-13和ADAMTS-5的mRNA和蛋白水平因IL-1β而显著升高。然而，IBC能明显抑制MMP-13和ADAMTS-5mRNA和蛋白的上调，且抑制程度与剂量有关（图3A-E）。免疫荧光染色（图5A）证实了上述发现，IL-1β组MMP-13的表达明显高于对照组，而IBC治疗后则有所下降。
4. 异巴伐查酮靶点预测治疗 OA
为了探索IBC靶点与OA靶点的前瞻性，从上述数据集中检索了99个IBC靶点和5030个OA靶点。维恩图显示，IBC和OA之间有61个重叠位点是潜在的治疗靶点（图6A和B）。随后，IBC的OA相关靶点被整合到STRING数据库中，以分析蛋白质与蛋白质之间的相互作用。使用Cytoscape重建了从STRING数据库中收集的数据，形成了一个有41个节点和94条边的PPI网络（图6C）。根据Degree值筛选出前十个核心靶标（图6D）。
5. 使用 GO 和 KEGG 的通路富集研究
利用重叠靶标进行了GO和KEGG富集，以确定IBC可能改变了哪些与OA相关的生物过程和信号通路。如图7A所示，在BP分析中，目标基因主要富集在炎症反应控制、肽基丝氨酸修饰和I-kappaB激酶/NF-kappaB信号转导调控中；在CC分析中，核包膜腔、囊泡腔和细胞器包膜腔被证明参与其中；而在MF分析中，蛋白磷酸酶结合、磷酸酶结合和细胞因子受体活性被发现参与其中。根据KEGG分析，如图7B所示，PI3K-AKT信号通路比其他通路更重要，NF-κB信号通路也发挥了作用。这些发现都表明，IBC治疗OA的机制与PI3K-AKT信号通路有关。基于此验证了PI3K/AKT/NF-κB信号通路。
6. IBC 抑制软骨细胞中的 PI3K/AKT 磷酸化
为了进一步验证关键靶点与药物之间结合的网络药理学分析的有效性，通过分子对接分析了IBC与PI3K的拮抗剂结合位点。分子对接结果表明，IBC与PI3K的氨基酸残基之间存在氢键。在这些相互作用力的作用下，蛋白质复合物的结合亲和力为-9.0kcal/mol。这表明IBC可通过PI3K/AKT再次治疗OA。IL-1β明显增加了PI3K和AKT的磷酸化。相比之下，IBC以剂量依赖的方式逐渐降低了IL-1β诱导的PI3K/AKT磷酸化（图8C和D）。这一发现与之前的网络筛选和分子对接结果一致。
文章小结
通过结合网络药理学分析、分子对接和实验验证的结果，预测并验证了IBC对骨关节炎的影响主要由PI3K-AKT-NF-κB信号通路控制。如果您对生信分析和公共数据库挖掘感兴趣，但时间和精力有限或者缺乏相关经验，小骨非常乐意为您提供如下服务：免费思路评估、付费方案设计和生信分析等，有意向的老师欢迎联系小骨哦！
