文献解读 | 传统药材肉苁蓉对牙周炎及牙槽骨重塑影响的组学研究解析

　　牙周炎是一种慢性感染性疾病，其特征是牙槽骨和支持组织的丧失。肉苁蓉（Cistanche deserticola，简称Cd），作为新疆地区的一种药用植物，因其良好的生物学特性和潜在应用价值而受到关注。传统中药在全球范围内被广泛认可，具有抗炎、抗氧化、促进骨重塑等多重药理作用。

　　本研究旨在通过基础实验和网络药理学方法，探讨肉苁蓉提取物对牙周炎治疗和骨骼重塑的重塑特性，阐明其治疗牙周炎的具体机制。

　　01研究方法

研究队列由389名胃癌患者和313名非胃癌对照构本文研究首先通过UHPLC-QTOF-MS技术鉴定肉苁蓉提取物的化学成分。接着，利用MC3T3-E1细胞模型进行体外实验，评估细胞增殖、抗凋亡和成骨分化能力，并通过qRT-PCR与Western blot技术监测成骨细胞相关基因的表达变化。

　　研究进一步应用网络药理学构建药物-靶标-疾病网络，结合GO和KEGG通路分析筛选肉苁蓉可能影响的生物过程和信号通路。关键基因的筛选通过PPI网络分析实现，而分子对接和分子动力学模拟技术则用于评估和验证肉苁蓉成分与靶基因的结合亲和力和稳定性。

　　02研究结果

　　研究显示UHPLC-QTOF-MS分析成功鉴定出38种肉苁蓉的主要化学成分，并通过标准物质验证了包括Echinacoside、Acteoside、Tubuloside A和Cistanoside A在内的几种化合物。

　　体外实验表明，肉苁蓉提取物在不超过100μg/mL的浓度下不会影响细胞增殖，并能有效抑制细胞凋亡。特别地，在10μg/mL浓度下，肉苁蓉显著促进了MC3T3-E1细胞的成骨分化能力，这通过ALP活性和ARS染色的增强以及成骨相关基因Alp、Bmp2、Runx2和Opn的mRNA和蛋白水平上调得到证实。

　　网络药理学分析揭示了肉苁蓉成分、目标基因和信号通路之间的网络关系，指出了与缺氧信号通路和HIF-1α相关的可能关键作用机制。分子对接和动力学模拟进一步证实了肉苁蓉成分与HIF-1α等核心基因之间存在亲和力，且复合物稳定性良好。

　　03研究结论

　　研究结论确认了肉苁蓉提取物通过促进成骨细胞的增殖和抗凋亡，显著增强了成骨分化能力，对牙周炎和牙骨重塑具有积极影响。网络药理学和分子模拟结果表明，其作用机制可能与调节缺氧信号通路，尤其是通过HIF-1α基因相关。这些发现为肉苁蓉作为牙周炎潜在治疗药物提供了科学依据，并揭示了其在骨重塑中的作用途径。

　　04研究结果展开

　　图1.详细展示了课题研究的综合策略

　　文中的图1主要提供了一个研究流程图，概括了肉苁蓉对牙周炎治疗效果研究的全貌。该图详细展示了从肉苁蓉提取物的制备、化学成分的UHPLC-QTOF-MS分析，到体外细胞实验评估其对成骨细胞的作用，再到网络药理学方法的运用，以及最终的分子对接和动力学模拟的各个关键步骤。通过这一流程图，可以清晰地追踪整个实验设计和方法论的逻辑顺序，理解各实验阶段之间的内在联系，以及它们是如何共同支撑研究目标和结论的。

 

　　图2.详细展示了肉苁蓉（Cd）成分的分析结果

　　(A)正离子模式下的UPLC-QTOF-MS/MS谱图。(B)负离子模式下的谱图（X轴：时间/分钟，Y轴：相对丰度）。(C)四种参照物质和测试样本的质谱和色谱图谱。上图部分展示了参照物质和对照的色谱图谱，而下图部分显示了参照物质和对照的质谱图谱。

 

　　图3.展示肉苁蓉提取物对MC3T3-E1细胞的影响

　　(A)CCK-8实验的分析结果，X轴表示药物浓度，Y轴表示相对细胞存活率（百分比）。每组重复六次（n=6）。(B)细胞在不同浓度的肉苁蓉提取物（1,10,100μg/mL）中培养两天。经过固定和渗透处理后，细胞被染上Annexin V-FITC（发出绿色荧光）和碘化丙啶（PI，发出黄色荧光）。在荧光显微镜下进行观察。

 

　　图4.展示肉苁蓉促进MC3T3-E1细胞成骨分化

　　细胞在特定浓度（1,10,100μg/mL）的肉苁蓉提取物（Cd）预处理一段时间后：(A)碱性磷酸酶（ALP）染色的总体和局部图像（7天，14天）。(B)ALP活性的定量分析（n=3）。(C)阿利萨灵红染色（ARS）的总体和局部图像（21天，28天）。(D)Alp、Bmp2、Runx2和Opn mRNA表达的影响（n=3）。(E)Bmp2、Runx2和Alp蛋白表达的影响。每组重复三次（n=3）。

 

　　图5.展示了肉苁蓉（Cd）与慢性牙周炎（CP）的网络药理学分析

　　(A)Cd与CP的组成-靶标网络拓扑（红色节点代表活性化合物，紫色节点代表预测靶标。这些边代表化合物与靶标之间的相互作用，节点大小与相互作用程度成正比）；(C)Cd预防和治疗牙周炎相关靶标的基因本体（GO）富集分析结果，包括15个最显著富集通路的生物过程、分子功能和细胞组分；(D)Cd预防和治疗牙周炎潜在靶标的京都百科全书（KEGG）富集分析；(E)蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络；(F)蛋白质相互作用网络（1）使用MCODE筛选的靶基因PPI网络（2）使用CytoHubba筛选的前十个核心基因。节点颜色反映了连接程度（红色表示连接度高，黄色表示连接度低）；(G)Cd化合物调节牙周炎机制中的通路-靶标网络。黄色节点代表通路，绿色代表Cd的主要化合物，而粉色节点代表参与这些通路的靶标及其与通路的相互作用。

 

　　图6.展示了肉苁蓉成分与标志性蛋白的分子对接分析

　　(A)Cd化合物与核心基因分子对接的逐个结合能热图；(B)十个重点蛋白与不同Cd配体分子对接的局部图。

 

　　图7.展示了肉苁蓉化合物与HIF-1α的分子动力学模拟

　　(A)HIF-1α及不同肉苁蓉配体模拟的均方根偏差（RMSD）值变化；(B)HIF-1α及不同肉苁蓉配体模拟的均方根波动（RMSF）值变化；(C)HIF-1α及不同肉苁蓉配体的拉马钱德兰（Rama Plot）动态模型；(D)HIF-1α及不同肉苁蓉配体的回转半径（ROG）动态模型；(E)HIF-1α及不同肉苁蓉配体的氢键数量动态模型；(F)HIF-1α及不同肉苁蓉配体的氢键数量动态模型（(1)HIF-1α-洋地黄毒苷，(2)HIF-1α-肉苁蓉苷A，(3)HIF-1α-去咖啡酰乳糖苷，(4)HIF-1α-肉苁蓉苷）。

 

　　图8.主要展示了肉苁蓉化合物与HIF-1α的分子动力学模拟

　　(A)HIF-1α及不同肉苁蓉配体的二维和三维自由能形态分布；(B)HIF-1α与不同肉苁蓉配体的结合自由能分析及动力学模拟（(1)HIF-1α-洋地黄毒苷，(2)HIF-1α-肉苁蓉苷A，(3)HIF-1α-去咖啡酰乳糖苷，(4)HIF-1α-肉苁蓉苷）。

　　05总结与启发

　　该篇文献发表于International Immunopharmacology（IF>4.8），通过将网络药理学与体外实验相结合，提供了对肉苁蓉在牙周炎治疗和骨重塑中作用的深入理解。

　　研究中应用的UHPLC-QTOF-MS技术、细胞模型、分子生物学检测方法，以及生物信息学分析，不仅揭示了肉苁蓉的复杂成分和作用机制，也展示了如何系统性地分析中药的疗效。

　　特别是，分子对接和动力学模拟技术的应用，为中药成分与疾病靶点的相互作用提供了直观证据。研究结果的图表化展现，增强了信息的传达效果，使研究更具说服力。

　　参考文献

       Cha Shan,Zeyu Wu,Yuning Xia,Xiaowei Ji,Wenjie Zhang,Xian Peng,Jin Zhao.Network pharmacological study and in vitro studies validation-Molecular dynamics simulation of Cistanche deserticola in promoting periodontitis and bone remodeling.International Immunopharmacology,2024,135:112299.DOI:10.1016/j.intimp.2024.112299.