黄芪与防风提取物调控人滑膜细胞靶点治疗骨关节炎的分子机制研究

本研究针对骨关节炎(OA)缺乏根治性治疗的临床难题，通过生物信息学与实验验证相结合的策略，首次系统揭示传统中药黄芪(Astragalus mongholicus)与防风(Saposhnikovia divaricata)提取物通过调控滑膜细胞中AR/CITED2/SF1转录因子网络，抑制MMP2/MMP9表达的作用机制，为中药现代化治疗OA提供关键分子靶点和理论依据。

　　

骨关节炎（Osteoarthritis, OA）作为一种全球性高发的退行性关节疾病，严重影响患者生活质量且缺乏根治手段。当前治疗主要聚焦症状缓解而非疾病修饰，而滑膜组织在OA病理进程中的关键作用尚未被充分挖掘。传统中药黄芪和防风虽在临床应用中展现治疗潜力，但其分子机制始终是未解之谜。

为破解这一难题，周佳瑞团队在《Hereditas》发表研究，通过整合生物信息学分析与实验验证，首次系统阐明两种中药提取物通过调控滑膜细胞转录网络发挥治疗作用的机制。研究人员首先通过分析GEO数据库中OA与健康滑膜组织的基因表达谱（GSE12021、GSE55235、GSE55457、GSE82107数据集），筛选出258个差异表达基因（DEGs），并与中药靶点数据库（TCMSP、TCMID）预测的281个化合物靶点取交集，最终锁定46个关键基因。

研究采用的核心技术包括：①基于Limma包的差异表达分析；②通过STRING数据库和Cytoscape构建蛋白互作网络（PPI）并识别hub基因；③利用KNOCK.TF数据库预测转录因子调控网络；④采用HPLC-DAD标准化制备1:1黄芪-防风水提物；⑤通过qPCR和Western blot在MH7A/HFLS-RA滑膜细胞系中验证靶基因表达。

研究结果

1. 1.
   Hub基因的鉴定与生物标志物潜力
   通过PPI网络识别出10个hub基因（包括MMP2、MMP9、CCND1等），其中8个具备OA生物标志物潜力。ROC曲线显示ALK（AUC=0.942）、AR（AUC=0.854）及MMPs具有极高诊断价值。
2. 2.
   转录因子-靶基因调控网络的揭示
   发现AR、CITED2和SF1三个核心转录因子构成调控网络：
   • •
     AR靶基因富集于细胞周期通路（KEGG验证）；
   • •
     CITED2调控激素反应与NOTCH信号通路；
   • •
     SF1参与NF-κB和TGF-β信号通路的负向调控。
3. 3.
   中药提取物对滑膜细胞的双向调节作用
   • •
     黄芪-防风提取物（200-400 μg/mL）显著促进MH7A细胞增殖，但抑制HFLS-RA和C28/I2软骨细胞生长；
   • •
     上调MH7A细胞中AR、CITED2、SF1的mRNA和蛋白表达；
   • •
     特异性下调HFLS-RA细胞中MMP2/MMP9的表达（p<0.001）。
4. 4.
   作用机制模型的构建
   提出中药通过激活CITED2抑制MMPs转录，同时借助AR/SF1调节炎症信号通路的双重机制模型，为协同治疗提供理论支撑。

结论与讨论

本研究首次证实黄芪-防风提取物可通过调控滑膜细胞中AR-CITED2-SF1转录轴，抑制基质金属蛋白酶（MMP2/MMP9）表达，从而缓解OA病理进程。其中CITED2作为新型调控因子，在滑膜细胞中的功能此前未见报道。研究不仅为中药复方机制研究提供“生物信息学-实验验证”范式，更揭示转录因子网络作为OA治疗靶标的临床潜力。局限性在于数据库预测的化合物需进一步实验验证，且需在原发性人类细胞及动物模型中深化机制研究。该工作为开发靶向滑膜的中药现代化疗法奠定了分子基础。