基于NF-κB信号通路探究氧化苦参碱对骨关节炎的作用及机制

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目的:基于NF-κB信号通路探究氧化苦参碱在骨关节炎中的作用及机制。方法:通过使用网络药理学、生物信息学方法,获取氧化苦参碱治疗骨关节炎的潜在作用靶点;通过使用C57小鼠原代软骨细胞构建体外骨关节炎炎症模型,使用前交叉韧带离断方式构建C57小鼠骨关节炎模型,并使用氧化苦参碱对骨关节炎体外模型和体内模型的干预,探究氧化苦参碱对骨关节炎作用的效果及机制。结果:(1)通过网络药理学及生物信息学方法获得氧化苦参碱治疗骨关节炎潜在作用靶点共88个,主要富集于14条与骨关节炎发生发展密切相关的信号通路,包括破骨细胞分化、细胞凋亡、NF-κB信号通路等;88个作用靶点富集于22个与骨关节炎发生发展密切相关的生物学过程,包括炎症反应调节、凋亡过程调节、蛋白质复合体的结合等;88个作用靶点主要富集于11个与骨关节炎发生发展密切相关的分子功能,包括金属蛋白酶活动、NF-κB的结合、蛋白磷酸化等;通过对OMT-OA共同靶点PPI网络的分析,获得OMT治疗OA的8个核心靶点,分别为TNF、IL-6、MAPK3、HSP90AA1、PPARγ、SIRT1、NFKBIA和RELA;(2)通过构建骨关节炎软骨细胞体外模型,并用氧化苦参碱对软骨细胞进行干预,发现氧化苦参碱在0-4mg/m L时对软骨细胞无明显细胞毒性作用,在1mg/m L干预软骨细胞时,细胞活性最高;通过氧化苦参碱干预IL-1β引起的软骨细胞炎症模型,并通过流式细胞术、q RT-PCR、蛋白免疫印迹技术对软骨细胞炎症模型进行检测,发现氧化苦参碱可通过抑制IL-1β导致NF-κB信号通路的异常激活,减少软骨细胞凋亡,并缓解软骨细胞因炎症刺激导致的分解代谢增强、合成代谢减弱现象,对骨关节炎软骨细胞的去分化过程具有延缓作用;(3)通过构建C57小鼠骨关节炎ACLT模型,并用氧化苦参碱干预模型小鼠,发现10mg/kg-80mg/kg氧化苦参碱对C57小鼠无明显毒性作用;通过使用HE染色、番红固绿染色、免疫组化、TUNEL染色,发现80mg/kg氧化苦参碱可以延缓C57小鼠实验性骨关节炎的进展,可以减少软骨细胞的凋亡,同时减少关节软骨中蛋白多糖和II型胶原的丢失,通过减少软骨细胞的去分化过程,减少MMP9、MMP13、X型胶原等软骨细胞分解代谢活动标志物,缓解骨关节炎过程中软骨细胞合成代谢和分解代谢失稳情况;(4)构建C57小鼠骨关节炎ACLT模型,并用氧化苦参碱干预模型小鼠,通过Trap特异性染色、免疫组化、Micro-CT评估C57小鼠实验性骨关节炎模型软骨下骨的破骨细胞分化、骨改建情况,发现80mg/kg氧化苦参碱可以减少C57小鼠实验性骨关节炎模型软骨下骨中破骨细胞的异常活化,从而减少骨关节炎过程中软骨下骨异常骨吸收和骨重建的激活,改善软骨下骨骨量丢失情况,维持软骨下骨微观结构稳定,减少软骨下骨微骨折的发生,从而延缓C57小鼠实验性骨关节炎病情的进展。结论:(1)氧化苦参碱通过调节MMP9、NF-κB、MMP13等88个靶点作用于骨关节炎,通过抑制IL-1β引起的NF-κB信号通路异常激活,降低骨关节炎软骨细胞的分解代谢活动,同时减少骨关节炎软骨细胞的凋亡,发挥延缓骨关节炎进展的作用;(2)氧化苦参碱通过调节C57骨关节炎模型小鼠软骨细胞代谢、炎症水平,减少异常生物应力刺激导致的软骨细胞凋亡,延缓C57骨关节炎模型小鼠关节软骨中蛋白聚糖和II型胶原的丢失,对C57骨关节炎模型小鼠发挥延缓骨关节炎进展的作用;(3)氧化苦参碱通过调节软骨下骨破骨细胞异常激活,减少C57骨关节炎模型小鼠软骨下骨异常骨吸收,改善骨关节炎小鼠软骨下骨吸收与骨重建失稳情况,维持软骨下骨骨小梁微观结构,从而发挥一定延缓骨关节炎进展的作用。
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