绝经后骨质疏松（PMOP）是老年女性缺乏雌激素所导致的骨质流失引起的全身性代谢疾病，中药制剂健骨颗粒已被证实是治疗PMOP的有效方法，但其调控机制还需进一步研究。
2024年1月发表在Phytomedicine上的题为“Jiangu granules ameliorate postmenopausal osteoporosis via rectifying bone homeostasis imbalance: A network pharmacology analysis based on multi-omics validation”的文章，作者利用网络药理学、转录组学和蛋白质组学，发现健骨颗粒可以调节关键基因的转录失衡，并通过类固醇通路等来治疗PMOP。
大鼠
转录组，蛋白质组，网络药理学分析，骨组织染色，qRT，WB
样本总离子流图如图1A，作者选择了5种主要组分（苦卷素，柚皮素，藏红花素I，藏红花素II和姜黄素）用标准品确认了物质信息（图1B）。
图1 健骨颗粒的总离子色谱图
为了确定健骨颗粒的最佳治疗剂量，作者设置了对照组Sham，模型组OVX，JG（7ml/kg/d），JG（14ml/kg/d）和雌激素组（E）。骨小梁的染色和定量结果均表明，JG组有显著的治疗效果，但不同剂量间无显著差异（图2A-B），因此7ml/kg/d被用来做后续的分析。血清的肝肾毒性结果表明，ALT，AST，TB，BUN和Cr均无差异，证明药物对肝肾功能没有显著影响（图2C）。
图2 健骨颗粒的剂量选择和毒理学结果
为了确定健骨颗粒的疗效，作者首先利用qPCR和WB分析了成骨过程中的关键转录因子CoLLa1、骨钙素（OST）、Osterix（OSX）和RunX2的表达量，结果显示健骨颗粒治疗后，卵巢切除造成的蛋白表达下降均有所回升（图3A-B，E）。股骨显微CT和进一步分析表明，治疗组有更高的骨密度，骨体积/组织体积分数和更低的骨小梁间距（图3C-D）。这些数据证实了健骨颗粒在治疗PMOP方面的卓越疗效。
图3 健骨颗粒可有效治疗PMOP
根据蛋白质组和转录组鉴定出16个PMOP相关基因
根据绝经后正常和骨质疏松人群的组学数据结果，作者筛选出了1301个上调基因和1001个下调基因，以及124种上调蛋白和87种下调蛋白（图4A-C）。通过关联分析，最终鉴定到了16个共表达基因，其中10个（DMD, HSPB1, F7, NEB, AGL, PRNP, FABP3, CDH13, MBP和FBP2）在PMOP组中下调，6个（CYBB, SRPK1, SRGN, PACS1, RBPJ和BYSL）在PMOP中上调（图4D-G）。
图4 蛋白质组的差异分析
选定基因通过影响单核细胞调控PMOP
临床数据结果表明，PMOP中的单核细胞高于正常人。而前述16个基因中，下调基因之间显著正相关，上调基因之间显著负相关，功能富集中也显示出与单核细胞的一致性（图5A-C）。但是相关性分析中，基因表达与免疫细胞并未显示出相关性，这表明单核细胞在PMOP的作用并不依赖于免疫细胞（图5D-E），即筛选出的16个基因可能是通过单核细胞导致PMOP发生发展的潜在致病因素。
图5 PMOP相关基因的功能与单核细胞有关
PMOP的基因亚型分类
根据聚类变量分析，PMOP患者被分为两个亚型（图6 A-D），16个基因中有10个在亚型2中低表达，但在亚型1中高表达（图6 E-F），而另外6个基因的表达模式则相反。两组不同亚型基因中不同的基因表达模式，反应了它们在PMOP中的不同功能。
图6 PMOP基因型相关的两种亚型
类固醇和Notch通路介导骨稳态失调
基于GSVA进行通路富集分析后，有46条和24条通路分别与PPG（前述的10个基因集）和PHG（前述的6个基因集）相关，其中6条与PMOP保护相关的通路被确定（图7A）。此外，在高骨密度和低骨密度的个体中进行的分析中，“类固醇”、“Notch”和“慢性粒细胞白血病”表现出差异（图7B-C）。相关性分析显示Notch通路与PPG呈正相关，与PHG呈负相关，相反，类固醇通路与PPG呈负相关，与PHG呈正相关（图7D）。基于这些发现，Notch和类固醇通路似乎共同作用，通过调节PPGs和PHGs来介导骨稳态的失衡。
图7 富集分析确定了PMOP与差异基因相关的通路
健骨颗粒通过靶向通路调节骨稳态失衡
健骨颗粒的靶基因和疾病相关基因之间的overlap分析获得了10个重叠基因，这些基因均参与了类固醇通路，包括“类固醇代谢过程”、“类固醇羟化酶活性”和“类固醇激素生物合成”（图8A-B）。此外，网络药理学的分析结果也表明，健骨颗粒中的活性成分与Notch通路和类固醇通路之间存在关联。健骨颗粒中的独特成分可能会纠正PPG和PHG表达的不平衡，从而改善与PMOP相关的骨稳态的破坏，相关基因的qPCR结果和WB结果也验证了该推论，且单核细胞的变化也有所回复（图8C-I）。
图8 健骨颗粒可以恢复骨稳态平衡
在这项研究中，作者整合了蛋白组和转录组相关数据，鉴定到了单核细胞相关的PMOP相关基因即健骨颗粒治疗疾病的相关通路，证实了其可以通过PPG和PHG的平衡重塑来修复骨平衡失调，这为健骨颗粒今后的临床应用提供了分子机制基础。
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