絕經后骨質疏松（PMOP）是老年女性缺乏雌激素所導致的骨質流失引起的全身性代謝疾病，中藥制劑健骨顆粒已被證實是治療PMOP的有效方法，但其調控機制還需進一步研究。
2024年1月發表在Phytomedicine上的題為“Jiangu granules ameliorate postmenopausal osteoporosis via rectifying bone homeostasis imbalance: A network pharmacology analysis based on multi-omics validation”的文章，作者利用網絡藥理學、轉錄組學和蛋白質組學，發現健骨顆粒可以調節關鍵基因的轉錄失衡，并通過類固醇通路等來治療PMOP。
大鼠
轉錄組，蛋白質組，網絡藥理學分析，骨組織染色，qRT，WB
樣本總離子流圖如圖1A，作者選擇了5種主要組分（苦卷素，柚皮素，藏紅花素I，藏紅花素II和姜黃素）用標準品確認了物質信息（圖1B）。
圖1 健骨顆粒的總離子色譜圖
為了確定健骨顆粒的最佳治療劑量，作者設置了對照組Sham，模型組OVX，JG（7ml/kg/d），JG（14ml/kg/d）和雌激素組（E）。骨小梁的染色和定量結果均表明，JG組有顯著的治療效果，但不同劑量間無顯著差異（圖2A-B），因此7ml/kg/d被用來做后續的分析。血清的肝腎毒性結果表明，ALT，AST，TB，BUN和Cr均無差異，證明藥物對肝腎功能沒有顯著影響（圖2C）。
圖2 健骨顆粒的劑量選擇和毒理學結果
為了確定健骨顆粒的療效，作者首先利用qPCR和WB分析了成骨過程中的關鍵轉錄因子CoLLa1、骨鈣素（OST）、Osterix（OSX）和RunX2的表達量，結果顯示健骨顆粒治療后，卵巢切除造成的蛋白表達下降均有所回升（圖3A-B，E）。股骨顯微CT和進一步分析表明，治療組有更高的骨密度，骨體積/組織體積分數和更低的骨小梁間距（圖3C-D）。這些數據證實了健骨顆粒在治療PMOP方面的卓越療效。
圖3 健骨顆粒可有效治療PMOP
根據蛋白質組和轉錄組鑒定出16個PMOP相關基因
根據絕經后正常和骨質疏松人群的組學數據結果，作者篩選出了1301個上調基因和1001個下調基因，以及124種上調蛋白和87種下調蛋白（圖4A-C）。通過關聯分析，最終鑒定到了16個共表達基因，其中10個（DMD, HSPB1, F7, NEB, AGL, PRNP, FABP3, CDH13, MBP和FBP2）在PMOP組中下調，6個（CYBB, SRPK1, SRGN, PACS1, RBPJ和BYSL）在PMOP中上調（圖4D-G）。
圖4 蛋白質組的差異分析
選定基因通過影響單核細胞調控PMOP
臨床數據結果表明，PMOP中的單核細胞高于正常人。而前述16個基因中，下調基因之間顯著正相關，上調基因之間顯著負相關，功能富集中也顯示出與單核細胞的一致性（圖5A-C）。但是相關性分析中，基因表達與免疫細胞并未顯示出相關性，這表明單核細胞在PMOP的作用并不依賴于免疫細胞（圖5D-E），即篩選出的16個基因可能是通過單核細胞導致PMOP發生發展的潛在致病因素。
圖5 PMOP相關基因的功能與單核細胞有關
PMOP的基因亞型分類
根據聚類變量分析，PMOP患者被分為兩個亞型（圖6 A-D），16個基因中有10個在亞型2中低表達，但在亞型1中高表達（圖6 E-F），而另外6個基因的表達模式則相反。兩組不同亞型基因中不同的基因表達模式，反應了它們在PMOP中的不同功能。
圖6 PMOP基因型相關的兩種亞型
類固醇和Notch通路介導骨穩態失調
基于GSVA進行通路富集分析后，有46條和24條通路分別與PPG（前述的10個基因集）和PHG（前述的6個基因集）相關，其中6條與PMOP保護相關的通路被確定（圖7A）。此外，在高骨密度和低骨密度的個體中進行的分析中，“類固醇”、“Notch”和“慢性粒細胞白血病”表現出差異（圖7B-C）。相關性分析顯示Notch通路與PPG呈正相關，與PHG呈負相關，相反，類固醇通路與PPG呈負相關，與PHG呈正相關（圖7D）。基于這些發現，Notch和類固醇通路似乎共同作用，通過調節PPGs和PHGs來介導骨穩態的失衡。
圖7 富集分析確定了PMOP與差異基因相關的通路
健骨顆粒通過靶向通路調節骨穩態失衡
健骨顆粒的靶基因和疾病相關基因之間的overlap分析獲得了10個重疊基因，這些基因均參與了類固醇通路，包括“類固醇代謝過程”、“類固醇羥化酶活性”和“類固醇激素生物合成”（圖8A-B）。此外，網絡藥理學的分析結果也表明，健骨顆粒中的活性成分與Notch通路和類固醇通路之間存在關聯。健骨顆粒中的獨特成分可能會糾正PPG和PHG表達的不平衡，從而改善與PMOP相關的骨穩態的破壞，相關基因的qPCR結果和WB結果也驗證了該推論，且單核細胞的變化也有所回復（圖8C-I）。
圖8 健骨顆粒可以恢復骨穩態平衡
在這項研究中，作者整合了蛋白組和轉錄組相關數據，鑒定到了單核細胞相關的PMOP相關基因即健骨顆粒治療疾病的相關通路，證實了其可以通過PPG和PHG的平衡重塑來修復骨平衡失調，這為健骨顆粒今后的臨床應用提供了分子機制基礎。
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排版：野凌
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