绝经后骨质疏松症血清差异蛋白筛选及鹿茸干预治疗的作用机制研究

来源 :长春中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jundy123
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目的:利用蛋白质组学技术对绝经后骨质疏松症的血清差异蛋白进行筛选,以研究绝经后骨质疏松症的分子机制;利用网络药理学和分子对接技术预测鹿茸治疗绝经后骨质疏松症的潜在作用机制;研究鹿茸提取物干预绝经后骨质疏松症模型小鼠的生物学机制。方法:1.从长春中医药大学附属医院收集绝经后骨密度正常人群和绝经后骨质疏松症患者血清各12例,每组中随机选取4个样本进行蛋白质组学分析,去除样本高丰度蛋白,获得样本低丰度蛋白。然后提取及酶解低丰度蛋白,将得到的肽段进行质谱分析,筛选出两组血清样本中的差异蛋白。运用GO数据库分析蛋白功能注释、运用KEGG数据库进行通路富集分析,并进行蛋白互作网络的构建。2.在BATMAN-TCM数据库中筛选了鹿茸的有效成分和靶点。然后在Gene Cards数据库和OMIM数据库中筛选了绝经后骨质疏松症的相关靶点,将鹿茸相关靶点和PMOP的靶点取交集。使用Cytoscape 3.7.2软件通过STRING数据库构建“疾病-药物-成分-靶点”网络图和蛋白相互作用网络(PPI),筛选出核心靶点;然后使用R语言软件分析鹿茸和PMOP之间的共同靶点,以进行GO富集分析和KEGG通路注释分析。此外,我们使用专业软件Maestro11.0进行分子对接以验证基于网络药理学的预测分析。3.选择8周龄C57BL/6雌性小鼠作为研究对象,建立绝经后骨质疏松症小鼠模型,分为空白组、假手术组、OVX组,鹿茸给药组,其中空白组、假手术组、OVX组采用RO水灌胃,鹿茸组采用鹿茸提取物灌胃。连续灌胃3周后,检测小鼠的血清相关指标,股骨进行HE染色和Micro-CT成像,观察鹿茸提取物对绝经后骨质疏松症模型小鼠的改善作用。采用RNA-seq技术对小鼠股骨进行转录组学分析。结果:1.绝经后骨质疏松症患者血清共鉴定出87个差异蛋白,包括43个上调蛋白和44个下调蛋白。差异蛋白主要有结合、催化活性、分子功能调节因子等功能,参与细胞过程、生物调节、应激反应、多细胞生物过程、细胞定位、代谢过程等,差异蛋白之间彼此之间构成复杂的网络。2.鹿茸的潜在有效成分主要包括17β-雌二醇、三磷酸腺苷和雌酮等。这些成分作用于AKT1、IL6、MAPK3、TP53、EGFR、SRC、TNF等关键靶基因,参与细胞分化、凋亡、代谢、炎症等一系列过程,调节PI3K/Akt信号通路、MAPK信号通路、甲状腺激素信号通路、雌激素信号通路和紧密连接等。分子对接显示17β-雌二醇、三磷酸腺苷和雌酮和关键靶点的结合分数为负值,表明配体分子可以自发地与受体蛋白结合。3.通过绝经后骨质疏松症模型的建立和给予鹿茸提取物干预处理,检测E2、IL6、PINP、CTX血清指标均有改善。HE染色可见鹿茸组较OVX组,股骨干骨小梁分布数量增加,彼此连接呈较大的网格状;骨小梁局部较粗,骨小梁间距缩小,骨小梁分布面积占所观察视野的比例增加。Micro-CT影像学显示鹿茸组骨小梁较OVX组多、BV/TV等指标改善,对鹿茸提取物处理后的股骨进行转录组数据库建库分析,得到了138个差异表达基因,GO功能富集显示在GO注释细胞成分类别中,差异基因主要位于细胞周边、细胞器、胶原三聚体区域。在分子功能类别中,差异基因主要涉及结构分子活性。在生物过程类别中,差异基因主要参与代谢和多细胞生物过程。KEGG通路富集分析差异基因显着的富集途径主要包括甲状腺激素信号通路、5-羟色胺能突触和紧密连接等信号通路。结论:1.绝经后骨质疏松症患者差异蛋白参与细胞过程、生物调节、应激反应、多细胞生物过程、细胞定位、代谢过程等,涉及胰岛素抵抗、血管平滑肌收缩、磷脂酶D信号途径、紧密连接等通路。绝经后女性骨质疏松的发病可能和差异表达蛋白促进破骨细胞活性、抑制成骨细胞的分化、促进炎症等有关。2.鹿茸提取物对绝经后骨质疏松症模型小鼠具有治疗作用。鹿茸通过参与骨骼发育和结构分子活性,调节甲状腺激素信号通路、5-羟色胺能突触和紧密连接等信号通路,减轻炎症、刺激骨形成和抑制骨吸收,在治疗绝经后骨质疏松症模型小鼠中发挥作用。鹿茸可作为治疗绝经后骨质疏松症的辅助药物。
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