參麥注射液治療膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析及臨床對(duì)照驗(yàn)證

程中午 王大玉 張本結(jié) 周杰 杜輝

膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA) 是一種年齡相關(guān)性退行性疾病，以關(guān)節(jié)軟骨退變和滑膜炎癥為特征[1]，表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)疼痛、僵硬和功能障礙及慢性骨關(guān)節(jié)炎導(dǎo)致骨贅形成、關(guān)節(jié)間隙變形和狹窄[2]，其降低患者生活質(zhì)量，增加社會(huì)經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療負(fù)擔(dān)。雖然 KOA 機(jī)制尚不清楚，但已知與年齡、肥胖、創(chuàng)傷、炎癥、遺傳易感性等機(jī)械和生物學(xué)因素對(duì)軟骨細(xì)胞內(nèi)分解代謝和合成代謝有關(guān)[3-4]。早期 KOA 一般采取保守治療，主要有非甾體抗炎藥(nonsteroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs) 和氨基葡萄糖類口服藥，以及透明質(zhì)酸鈉注射液和富血小板血漿等關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射療法[5-6]。參麥注射液(shenmai injection，SMI) 關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療 KOA 可以改善膝關(guān)節(jié)功能，減輕關(guān)節(jié)疼痛[8]。然而，其治療 KOA 的潛在藥理作用機(jī)制尚不清楚，其成分及關(guān)鍵靶點(diǎn)的藥效學(xué)特性也不清楚。

網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)將化學(xué)信息學(xué)、生物信息學(xué)和網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)相結(jié)合，能夠揭示復(fù)雜的藥理機(jī)制。因此，本研究將網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)與臨床對(duì)照試驗(yàn)相結(jié)合，以闡明 SMI 關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療 KOA 的物質(zhì)基礎(chǔ)及分子 機(jī)制。

材料與方法

一、網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法

1.SMI 化學(xué)成分篩選及作用靶標(biāo)篩選：通過 TCMSP 數(shù)據(jù)庫檢索獲取紅參化學(xué)成分和靶點(diǎn)，過濾標(biāo)準(zhǔn)：口服生物利用度(oral bioavailability，OB) ≥ 30%、藥物相似性(drug-likeness，DL) ≥ 0.18。通過 BATMAN-TCM 數(shù)據(jù)庫獲取麥冬化學(xué)成分和靶點(diǎn)，通過設(shè)置P< 0.05，潛在分?jǐn)?shù)截?cái)嘀?30。共獲得 18 個(gè)化學(xué)成分，147 個(gè)靶點(diǎn)。其中紅參 4 個(gè)化學(xué)成分，靶點(diǎn) 24 個(gè)；麥冬 14 個(gè)化學(xué)成分；靶點(diǎn) 123 個(gè)。去除重復(fù)靶標(biāo)后獲得 106 個(gè)靶點(diǎn)。

2.KOA 相關(guān)靶基因搜集及篩選：從 GeneCard、OMIN 數(shù)據(jù)庫檢索 KOA 相關(guān)靶基因。去除假陽性靶基因和重復(fù)靶基因后共獲得 2064 個(gè)靶基因。將 106 個(gè) SMI 靶點(diǎn)映射到 2064 個(gè) KOA 靶基因中，得到 25 個(gè) SMI 抗 KOA 關(guān)鍵靶點(diǎn)。根據(jù) 25 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)得出紅參治療 KOA 中有 2 個(gè)有效化學(xué)成分，麥冬治療 KOA 中有 5 個(gè)有效化學(xué)成分。

3.蛋白相互作用(protein-protein interaction， PPI) 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與分析：將 25 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)導(dǎo)入 String 數(shù)據(jù)庫中并構(gòu)建 PPI 網(wǎng)絡(luò)[9]。

4.拓?fù)浞治雠c復(fù)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：在 PPI 網(wǎng)絡(luò)中導(dǎo)出 TSV 數(shù)據(jù)，使用 Cytoscape 軟件和 CytoNCA 軟件進(jìn)行分析。通過 Betweenness(BC)、Closeness(CC)、Degree(DC)、Eigenvector、Local Average Connectivity(LAC) 和 Network(NC) 對(duì)復(fù)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浞治?，過濾關(guān)鍵靶點(diǎn)，獲取核心關(guān)鍵靶點(diǎn)。過濾條件設(shè)置為同時(shí)滿足 BC、CC、DC、EC、LAC 和 NC 的中位值。

Cytoscape 軟件能將藥物治療疾病的有效化學(xué)成分及作用機(jī)制進(jìn)行可視化分析[10]。將 7 個(gè)有效活性成分及 25 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)導(dǎo)入 Cytoscape 軟件構(gòu)建 SMI-關(guān)鍵靶點(diǎn)-KOA 復(fù)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)并實(shí)現(xiàn)可視化。在復(fù)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中，其節(jié)點(diǎn)表示化合物、疾病或靶蛋白，其中邊表示節(jié)點(diǎn)分子之間得相互關(guān)系。

5.基因本體論(gene ontology，GO) 生物功能分析和基因及基因組的京都百科全書(kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG) 通路富集分析：對(duì) 25 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行 GO 生物功能分析及 KEGG 通路富集分析。閾值設(shè)定為P≤ 0.05，并繪制柱狀圖。

6.分子對(duì)接技術(shù)分析：在 PubChem 數(shù)據(jù)庫中下載小分子配體 2D 結(jié)構(gòu)文件，采用 Chem 3D 軟件進(jìn)行最小自由能設(shè)置并轉(zhuǎn)化為 3D 結(jié)構(gòu)文件。從 RCSB PBD 數(shù)據(jù)庫中下載基因的 PBD 格式，采用 AutoDockTools-1.5.6 加氫處理，將活性口袋設(shè)置 為 1，尋找核心靶基因活性位點(diǎn)或初步確定坐標(biāo)。采用 AutoDock Vina 進(jìn)行分子對(duì)接。利用 PyMOL 軟件繪制分子對(duì)接圖。

二、臨床對(duì)照試驗(yàn)

1.一般資料與方法：選取 2017年5月至 2019年11月在我院治療的 KOA 患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：( 1) 符合 KOA 診斷標(biāo)準(zhǔn)[11]；( 2) 癥狀性 KOA，存在日常生活活動(dòng)困難，100 分的疼痛視覺模擬評(píng)分(visual analogue scale，VAS) ≥ 40 分；( 3) 影像學(xué)分級(jí) Ⅱ～Ⅳ 級(jí)骨關(guān)節(jié)炎；( 4) 無硫酸氨基葡萄糖、SMI 過敏史；( 5) 簽署知情同意書，自愿參加研究項(xiàng)目，愿意接受隨訪者。排除標(biāo)準(zhǔn)：( 1) 6 個(gè)月內(nèi)無膝關(guān)節(jié)創(chuàng)傷或手術(shù)史；( 2) 6 個(gè)月內(nèi)，關(guān)節(jié)鏡檢查或膝關(guān)節(jié)開放手術(shù)、關(guān)節(jié)內(nèi)注射透明質(zhì)酸及類固醇，2 周內(nèi)服用全身類固醇；( 3) 其它膝關(guān)節(jié)疾病如感染性關(guān)節(jié)炎、髕骨軟骨病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎或類風(fēng)濕因子陽性等；( 4) 計(jì)劃或預(yù)期 1 年內(nèi)進(jìn)行膝關(guān)節(jié)手術(shù)治療；計(jì)劃進(jìn)行注射的膝關(guān)節(jié)皮膚損傷、開放性傷口；( 5) 精神類藥物或酒精依賴史；( 6) 血小板 < 100×109/ L；( 7) 妊娠及母乳喂養(yǎng)；( 8) 精神障礙或嚴(yán)重疾病及并發(fā)癥，如不可控制的糖尿病、高血壓或嚴(yán)重肝腎疾病等。最終納入 120例 KOA 患者。根據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法分為觀察組(n= 65) 及對(duì)照組(n= 65)。兩組患者臨床資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)(表1)。本研究患者均簽署知情同意書且獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)通過。

表1 兩組患者臨床資料比較Tab.1 Comparison of clinical data between the two groups

2.方法：如果患者雙膝均存在 KOA，依據(jù)較嚴(yán)重一側(cè)進(jìn)行治療。觀察組：SMI 膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療。由 1 名高年資醫(yī)師在超聲引導(dǎo)下進(jìn)行膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射。取 SMI 4 ml 和 2% 利多卡因注射液 1 ml 混合液，采用 10 ml 針頭，在無菌條件下膝關(guān)節(jié)外側(cè)經(jīng)髕上入路緩慢注射。在注射過程中，患者膝關(guān)節(jié)保持在約 20° 的輕微彎曲位置。每次 5 ml，1 次 / 周，連續(xù)治療 6 周為 1 個(gè)療程。療程結(jié)束后 6 個(gè)月進(jìn)行第 2 個(gè)療程。對(duì)照組：透明質(zhì)酸鈉注射液膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射治療與觀察組注射操作過程一致，2 ml / 次，1 次 / 周，連續(xù)治療 6 周為 1 個(gè)療程。療程結(jié)束后 6 個(gè)月進(jìn)行第 2 個(gè)治療療程。注射后，要求患者限制使用患側(cè)膝關(guān)節(jié)至少 24 h，并對(duì)患處使用冷療法或冰敷以減輕疼痛。治療后禁止使用非甾體類藥物，允許研究期間患者口服對(duì)乙酰胺基酚(撲熱息痛，最大 3 g / 天)。在允許情況下，可以逐步恢復(fù)正常體育或娛樂活動(dòng)。

3.數(shù)據(jù)收集及療效評(píng)估：收集注射前患者的年齡、性別、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)、患側(cè)膝關(guān)節(jié)疼痛時(shí)間(以注射部位為準(zhǔn))、折射部位、影像學(xué)檢查分級(jí)、VAS 評(píng)分、McMaster 大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)(the western ontario and McMaster universities，WOMAC)、健康調(diào)查簡(jiǎn)表(the MOS item short from health survey，SF-36)。采用 WOMAC、SF-36 評(píng)估兩組患者治療后 6 周、12 周、6 個(gè)月及 12 個(gè)月后效果及生活質(zhì)量。其中，治療后 6 個(gè)月的 WOMAC、SF-36 數(shù)據(jù)收集時(shí)在即將進(jìn)行第 2 個(gè)治療療程前。WOMAC 是根據(jù)患者相關(guān)癥狀及體征評(píng)估其關(guān)節(jié)炎嚴(yán)重程度及其治療療效，該量表分為疼痛(5 個(gè)項(xiàng)目)、僵硬(2 個(gè)項(xiàng)目) 及關(guān)節(jié)功能(17 個(gè)項(xiàng)目)[12]，分?jǐn)?shù)越高表示相關(guān)癥狀及體征越嚴(yán)重。SF-36[13]有 36 項(xiàng)評(píng)估條目，共 8 個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，分為兩個(gè)維度：軀體健康(生理功能 + 軀體疼痛 + 總健康狀況) 及精神健康(活力 + 社會(huì)功能 + 情感職能 + 精神健康)。每個(gè)項(xiàng)目滿分 100 分，維度分?jǐn)?shù)為 4 個(gè)項(xiàng)目得分總和的均值，分?jǐn)?shù)越高表示生活質(zhì)量越好。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用 SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)數(shù)資料用百分率(%) 表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。計(jì)量資料以x-±s表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P< 0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、25 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn) PPI 構(gòu)建與拓?fù)浞治?/h3>

將 106 個(gè) SMI 靶點(diǎn)映射到 2064 個(gè) KOA 靶基因中，得到 25 個(gè) SMI 抗 KOA 關(guān)鍵靶點(diǎn)。根據(jù) BC > 2.833、CC > 0.247、DC > 4、EC > 0.125、LAC > 1.333 和 NC > 2.083 對(duì) 25 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)拓?fù)浞治觯玫诫滋斓鞍酌?1(caspase 1，CASP1)、CASP3、CASP8、CASP9、核因子-κB 抑制因子 α(nuclear factor-κB inhibitor α，NFKBIA)、雌激素受體 1(estrogen receptor 1，ESR1)、過氧化氫酶(catalase，CAT) 核心關(guān)鍵靶點(diǎn)。

二、構(gòu)建 25 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)復(fù)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)

麥冬中麥冬酮 A(ophiopogonanone A)、鳥苷(guanosine)、豆甾醇(stigmasterol)、麥冬 A(ophiopogon A) 及尿苷(uridine)。紅參中 β-谷固醇(beta-sitosterol)、人參皂苷 rh2(ginsenoside rh2) 是復(fù)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中主要有效化學(xué)成分。其中，β-谷固醇是調(diào)控關(guān)鍵靶點(diǎn)最多的有效化學(xué)成分(圖 1)。

圖1 SMI-關(guān)鍵靶點(diǎn)-KOA 復(fù)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖圖2 GO 生物功能和 KEGG 通路富集分析柱形圖 a：GO 生物功能分析柱形圖；b：KEGG 通路富集分析柱形圖Fig.1 SMI-key target-KOA composite target network diagramFig.2 Go biological function and KEGG pathway enrichment analysis histogram a: Go column chart of biological function analysis; b: KEGG pathway enrichment analysis histogram

三、GO 生物功能和 KEGG 通路富集分析

對(duì) 25 個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn)進(jìn)行 GO 生物功能分析，包括生物過程(biological process，BP)、分子功能(molecular function，MF) 及細(xì)胞組成(cell composition，CC)(圖 2a)。BP 主要涉及對(duì)脂多糖反應(yīng)、對(duì)細(xì)菌來源分子反應(yīng)、對(duì)抗生素反應(yīng)等；MF 主要涉及半胱氨酸型內(nèi)肽酶活性參與細(xì)胞凋亡過程、半胱氨酸型內(nèi)肽酶活性、半胱氨酸型肽酶活性等；CC 主要涉及分子功能線粒體外膜、細(xì)胞器外膜、外膜等。KEGG 富集分析結(jié)果見圖 2b，其中細(xì)胞凋亡(apoptosis) 富集程度最高。

四、核心關(guān)鍵靶點(diǎn)與對(duì)應(yīng)有效化學(xué)成分的分子對(duì)接

選擇 CASP1、CASP3、CASP8、CASP9、NFKBIA、ESR1、CAT 核心關(guān)鍵靶點(diǎn)，找到對(duì)應(yīng)有效化學(xué)成分進(jìn)行分子對(duì)接，以結(jié)合能判斷其親和力，結(jié)合能為負(fù)值說明受體與配體具有親和力，< -5.0 kcal / mol 說明親和力較好[14]。對(duì)接結(jié)果見圖 3 及表 2，可見 CASP1、CASP3、CASP9、NFKBIA、ESR1、CAT 與 SMI 有效活性成分結(jié)合能均 < -5.0 kcal / mol，至少存在 1 個(gè)氫鍵，說明核心關(guān)鍵靶點(diǎn)與 SMI 有效化學(xué)成分具有較好親和力，其中 stigmasterol 對(duì)接 CAT 存在 4 個(gè)氫鍵。

圖3 核心關(guān)鍵靶點(diǎn)與對(duì)應(yīng)有效化學(xué)成分的分子對(duì)接圖 a～e：Beta-sitosterol 對(duì)接 CASP1 / CASP / CASP8 / CASP9；f～g：Stigmasterol 對(duì)接 ESR1 / CAT；人參皂苷 rh2 對(duì)接 NFKBIAFig.3 Molecular docking map of core key targets and corresponding effective chemical components a - e: Beta-sitosterol docked CASP1 / CASP / CASP8 / CASP9; f - g: Stigmasterol docked ESR1 / CAT; ginsenoside rh2 docked NFKBIA

表2 核心關(guān)鍵靶點(diǎn)與對(duì)應(yīng)有效化學(xué)成分的分子對(duì)接結(jié)果Tab.2 Docking results of core key targets with corresponding effective chemical components

五、兩組患者 WOMAC、SF-36 比較

觀察組中 3例未按時(shí)完成 SMI 腔內(nèi)注射， 1例隨訪丟失；對(duì)照組中 1例未按時(shí)完成透明質(zhì)酸鈉注射液腔內(nèi)注射，1例隨訪丟失。治療后 6 周、12 周、6 個(gè)月、12 個(gè)月，觀察組 WOMAC 中疼痛、僵硬、功能評(píng)分低于對(duì)照組(P< 0.05)；觀察組 SF-36 中軀體健康評(píng)分高于對(duì)照組(P< 0.05)(表3)。

表3 兩組患者術(shù)后 WOMAC 和 SF-36 比較 (±s)Tab.3 Comparison of WOMAC and SF-36 between the two groups(±s)

表3 兩組患者術(shù)后 WOMAC 和 SF-36 比較 (±s)Tab.3 Comparison of WOMAC and SF-36 between the two groups(±s)

變量 觀察組(n = 61) 對(duì)照組(n = 63) t 值 P 值WOMAC 疼痛 6 周 10.45±2.38 12.91±2.41 5.717 0.000 12 周 6.28±2.05 10.26±2.12 10.621 0.000 6 個(gè)月 7.28±2.15 11.72±2.27 11.182 0.000 12 個(gè)月 6.14±2.11 10.12±2.24 10.187 0.000 僵硬 6 周 5.46±1.25 7.46±1.43 8.281 0.000 12 周 3.64±1.11 6.74±1.18 15.062 0.000 6 個(gè)月 3.12±1.03 4.85±1.16 8.771 0.000 12 個(gè)月 3.06±1.01 4.15±1.14 5.629 0.000 功能 6 周 33.85±5.65 51.23±5.74 16.992 0.000 12 周 20.23±4.57 42.64±5.52 24.585 0.000 6 個(gè)月 25.01±4.47 45.81±5.15 23.995 0.000 12 個(gè)月 22.34±4.98 28.57±5.07 20.195 0.000 SF-36 軀體健康 6 周 39.52±5.37 36.12±5.46 3.495 0.000 12 周 44.94±5.27 37.98±5.31 7.366 0.000 6 個(gè)月 43.02±5.33 37.14±5.23 6.221 0.000 12 個(gè)月 41.73±5.21 37.15±5.04 4.976 0.000 精神健康 6 周 52.85±4.27 52.72±4.32 0.169 0.867 12 周 53.77±4.11 53.93±4.28 0.212 0.832 6 個(gè)月 53.06±4.18 54.18±4.32 1.466 0.145 12 個(gè)月 52.52±4.34 54.04±4.42 1.932 0.056

六、觀察組中治療效果顯著的典型病例

治療后 12 個(gè)月骨髓病灶較治療前明顯縮小 ( 圖 4a、b)。治療前鞍點(diǎn)關(guān)節(jié)間隙 5.02 mm，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙 3.58 mm，治療后 12個(gè)月，鞍點(diǎn)關(guān)節(jié)間隙增加至 6.48 mm，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙增加至 4.13 mm(圖 4c、d)。治療前軟骨病變以及積液，治療后 12 個(gè)月顯示軟骨再生，軟骨形態(tài)更加完整，積液消失(圖 4e、f)。

圖4 觀察組患者中治療效果顯著的典型病例膝關(guān)節(jié) MRI a、b：治療后骨髓病灶較治療前明顯縮??；c、d：治療前及治療后鞍點(diǎn)關(guān)節(jié)間隙由 5.02 mm 增加至 6.48 mm；內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙由 3.58 mm 增加至 4.13 mm；e、f：治療后顯示軟骨再生，軟骨形態(tài)更加光滑，積液消失(注：藍(lán)色線代表治療前，紅色線代表治療后 12 個(gè)月)Fig.4 MRI of a typical case in the observation group a - b: Smaller bone marrow lesions after treatment; c - d: Sellar joint space increased from 5.02 mm to 6.48 mm after treatment, and medial joint space increased from 3.58 mm to 4.13 mm after treatment; e - f: Smooth cartilage regeneration without effusion after treatment(Notice: The blue line represented the image before treatment, while the red line represented the image 12 months after treatment)

討論

臨床上用于治療 KOA 藥物依其作用方式大體可分為改善癥狀與改善軟骨代謝兩大類。但是改善癥狀類藥物不能從根本上逆轉(zhuǎn) KOA 病理發(fā)展。隨著中藥提取技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用中藥制劑提取液治療 KOA 報(bào)道也日漸增多，相關(guān)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究也均予以支持。SMI 能有效地保護(hù)軟骨細(xì)胞及維持軟骨的完整性，降低炎癥細(xì)胞因子水平，對(duì)骨關(guān)節(jié)炎起到一定治療作用[8]。本項(xiàng)研究通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)詳細(xì)闡述 SMI 治療 KOA 的物質(zhì)基礎(chǔ)及分子機(jī)制，并通過臨床對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)行效果驗(yàn)證。證實(shí) SMI 在 KOA 中具有多成分、多途徑、多靶點(diǎn)協(xié)同干預(yù)作用特點(diǎn)，并可以有效逆轉(zhuǎn) KOA 病理發(fā)展，提高膝關(guān)節(jié)功能及生活質(zhì)量。

本研究將 106 個(gè) SMI 靶點(diǎn)映射到 2064 個(gè) KOA 靶基因中，得到 25 個(gè) SMI 抗 KOA 關(guān)鍵靶點(diǎn)，并構(gòu)建出 SMI-關(guān)鍵靶點(diǎn)-KOA 復(fù)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)圖。麥冬中的麥冬酮 A、鳥苷、豆甾醇、麥冬 A 及尿苷；紅參中的 β-谷固醇、人參皂苷 rh2 是復(fù)合目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中主要有效化學(xué)成分。該網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)一種有效化學(xué)成分可以對(duì)應(yīng)一個(gè)乃至多個(gè)靶點(diǎn)，多個(gè)靶點(diǎn)對(duì)應(yīng)同一個(gè)有效化學(xué)成分，說明 SMI 在治療 KOA 方面具有多成分、多靶點(diǎn)協(xié)同干預(yù)作用特點(diǎn)。麥冬酮 A 可以下調(diào)白介素-6(interleukin-6，IL-6) 和 IL-8 表達(dá)而抵抗因衰老導(dǎo)致的慢性炎癥反應(yīng)疾病[15]。鳥苷類似物可以降低大鼠關(guān)節(jié)炎特征，減少滑膜組織免疫細(xì)胞浸 潤(rùn)[16]。KOA 兔模型[17]及大鼠模型[18]結(jié)果顯示豆甾醇可以降低軟骨降解，并抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP) 表達(dá)。麥冬 A 通過抑制大鼠血漿或肺組織中 IL-6、腫瘤壞死因子-α、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β1 等降低肺部炎癥反應(yīng)[19]。尿苷通過抑制 KOA 大鼠軟骨細(xì)胞肥大和凋亡，具有抗炎反應(yīng)傷害和軟骨保護(hù)作用[20]。

β-谷固醇通過抑制脂多糖與 NF-κB 通路中 Toll 樣受體 4 的結(jié)合，減輕小鼠炎癥反應(yīng)[21]，也可以促使 KOA 大鼠軟骨完全再生[22]。人參皂苷 rh2 通過調(diào)節(jié) NF-κB 通路減輕哮喘小鼠模型的過敏性氣道炎癥[23]，抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的新生血管形 成[24]。因此，結(jié)合上述研究背景，SMI 治療 KOA 中的有效化學(xué)成分具有抗炎反應(yīng)、促進(jìn)軟骨再生及新生血管形成作用。

通過 GO 分析，結(jié)果顯示 SMI 的關(guān)鍵靶點(diǎn)主要涉及脂多糖反應(yīng)、細(xì)胞凋亡過程、線粒體外膜等生物學(xué)過程。KEGG 富集分析結(jié)果顯示神經(jīng)退行性變信號(hào)通路 - 多種疾病是 SMI 主要治療 KOA 途徑。但在 KOA 中，SMI 是如何抑制神經(jīng)退行性變信號(hào)通路 - 多種疾病需要進(jìn)一步研究。本研究通過拓?fù)浞治龅贸?CASP1、CASP3、CASP9、NFKBIA、ESR1、CAT 是核心關(guān)鍵靶點(diǎn)，根據(jù)對(duì)應(yīng)有效化學(xué)成分進(jìn)行分子對(duì)接，結(jié)果表明 CASP1、CASP3、CASP9、NFKBIA、ESR1、CAT 與 SMI 有效活性成分的結(jié)合能均 < -5.0 kcal / mol。說明核心關(guān)鍵靶點(diǎn)與 SMI 有效化學(xué)成分具有較好親和力。表明這些有效化學(xué)成分可能在治療 KOA 中起著重要作用。但需要進(jìn)一步的體內(nèi)體外研究證實(shí)可能存在的治療軸。CASP1 主要產(chǎn)生具有生物活性的 IL-1β 和 IL-18，觸發(fā)炎性小體[25]，軟骨退變及降解是 KOA 的顯著特征，而細(xì)胞凋亡是軟骨降解根本原因。而 CASP3、CASP9 參與細(xì)胞凋亡并促進(jìn) KOA 軟骨降解過程[26]。NFKB1A 調(diào)節(jié) NF-κB 信號(hào)通路，改變細(xì)胞因子表達(dá)譜，從而導(dǎo)致易感個(gè)體的炎癥反應(yīng)，參與髖部關(guān)節(jié)炎發(fā) 生[27]。ESR1 與 KOA 患者 IL-1β 和 IL-6 表達(dá)相關(guān)[28]并增加中國(guó)漢族女性 KOA 易感性[29]。CAT 參與氧化應(yīng)激反應(yīng)介導(dǎo)軟骨細(xì)胞損傷[30-31]。

本研究詳細(xì)闡述 SMI 治療 KOA 的物質(zhì)基礎(chǔ)及分子機(jī)制。在此基礎(chǔ)上本團(tuán)隊(duì)開展一項(xiàng)臨床對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)行治療效果驗(yàn)證。治療后 6 周、12 周、6 個(gè)月、12 個(gè)月，觀察組患者 WOMAC 中疼痛、僵硬、功能評(píng)分低于對(duì)照組患者；軀體健康評(píng)分高于對(duì)照組患者。表明 SMI 可以有效改善 KOA 的臨床癥狀及提高生活質(zhì)量。在隨訪末期，筆者還觀察到一些患者骨髓病灶較治療后明顯縮小，關(guān)節(jié)間歇增加及軟骨再生現(xiàn)象。SMI 治療 KOA 的物質(zhì)基礎(chǔ)及分子機(jī)制研究結(jié)果正是上述研究結(jié)果背后機(jī)制。

綜上所述，SMI 治療 KOA 具有多成分、多途徑、多靶點(diǎn)協(xié)同干預(yù)作用特點(diǎn)，能明顯改善 KOA 的臨床癥狀及提高生活質(zhì)量并延緩 KOA 病程進(jìn)展。