整合生物信息学分析加简单实验验证也能发4分+
2022.05.25
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一、导言

今天小编给大家分享一篇关于民族药理学研究的文章——Sanhuang Jiangtang tablet protects type 2 diabetes osteoporosis via AKT-GSK3β-NFATc1 signaling pathway by integrating bioinformatics analysis and experimental validation(通过整合生物信息学分析和实验验证,三黄降糖片可通过调控AKT-GSK3β-NFATc1信号通路保护2型糖尿病骨质疏松症)。 


导言图.png


二、结果展示

1、筛选靶基因并进行富集分析

在ETCM数据库输入三黄降糖片(SHJTT)的主要药材后,从中获取预测基因。通过剔除重复基因,共筛选出786个目的基因。通过DisGeNET和OMIM数据库中搜索骨质疏松症和糖尿病的靶基因,结合数据库删除重复结果,获得1101个骨质疏松症和2805个糖尿病的疾病目标基因。然后,绘制SHJTT、骨质疏松症和糖尿病的靶基因韦恩图。维恩图显示97个预测SHJTT在骨质疏松症和糖尿病中的治疗靶点。对筛选得到的97个基因进行定位,进行GO功能和KEGG通路富集分析。


结果图1.png


2、共享基因PPI网络构建

97个共享基因的相互作用关系通过PPI网络图进行可视化,以便更好地了解SHJTT在治疗骨质疏松症和糖尿病中的潜在机制。该网络包含83个节点和616 条边。此外,利用MCODE算法获取关键模块。在网络得分的基础上,获得了前3个集群。从整个靶基因中分离出19个hub基因。这表明枢纽基因可能是治疗机制中的关键基因。


结果图2.png


3、SHJTT治疗改善T2DM诱导骨质疏松

构建瘦素受体缺乏(db/db)小鼠建立2型糖尿病骨质疏松症(T2DOP)模型。与野生型组相比,模型组小鼠近端胫骨的H&E和TRAcP染色发现更薄、更小、更多微裂纹的小梁。相反,与模型组相比,SHJTT治疗组小鼠显示出增厚、粗糙的小梁。结果表明SHJTT能够改善T2DM诱导的骨质疏松症小鼠组织形态损伤。


结果图3.png结果图4.png


4、靶基因及信号通路验证

对小鼠右胫骨进行基因表达分析发现:Runx2、Bglap和Col1a1在模型组中显著下调,破骨细胞特异性基因Nfatc1、Acp5、Mmp9、Atp6v0d2和Nfkb1显著上调。Akt作为从网络分析获得的枢纽基因与破骨细胞有关。有文献报道,AKT-GSK3β是一种调节破骨细胞中Nfatc1表达的途径。结果发现,SHJTT治疗组中Akt和Nfatc1的表达明显低于模型组,而GSK3β上调。NFATc1基因表达的降低与抑制破骨细胞的形成一致,而Acp5、Mmp9和Atp6v0d2的较低表达与骨吸收功能的降低很好地对应。因此,SHJTT最终通过抑制Akt-GSK3β-NFATc1信号轴来促进骨形成并削弱RANKL诱导的破骨细胞形成的效率。


结果图5.png


二、总结

研究者通过生物信息学分析和实验验证的方式对传统中药的药理作用进行研究。由于SHJTT在T2DM临床治疗中的广泛应用,首先提出可能参与骨重建的假说,即SHJTT可用于治疗T2DOP。随后,SHJTT针对获得T2DM和OP。采用模块化分析方法生成关键基因和核心信号通路。最后,进行体内实验,以验证SHJTT对T2DOP的治疗效果。结论:SHJTT可通过调节AKT-GSK3β-NFATc1信号通路改善2型糖尿病骨质疏松症,为SHJTT治疗T2DOP提供理论依据。


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