黄芪通过调控巨噬细胞极化关键基因CREBBP和PIM3治疗骨关节炎的整合生物信息学与网络药理学研究

本研究针对骨关节炎（OA）中巨噬细胞极化（MPRGs）的调控机制不明问题，通过整合生物信息学与网络药理学，筛选出黄芪（AM）治疗OA的关键靶点CREBBP和PIM3。研究发现两者通过氧化磷酸化等通路负调控免疫微环境，分子对接证实AM活性成分（如异黄酮）与靶点强结合。该研究为OA的免疫调节治疗提供了新靶点，发表于《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》，具有重要转化价值。

　　

骨关节炎（Osteoarthritis, OA）作为一种常见的退行性关节疾病，全球患者超过3亿，45岁以上人群发病率高达10%-16%。其典型特征是关节软骨磨损、骨赘形成和慢性低度炎症，但目前临床治疗仍以镇痛药（如NSAIDs）和关节置换为主，存在胃肠毒性、术后并发症等局限。更棘手的是，OA发病机制尚未完全阐明，尤其是巨噬细胞极化（Macrophage polarization）在其中的作用。近年研究发现，M1型巨噬细胞通过分泌促炎因子加剧软骨降解，而M2型则具有抗炎修复作用，但调控这一平衡的关键靶点仍待挖掘。

与此同时，传统中药黄芪（Astragalus membranaceus, AM）在OA治疗中展现出独特优势——既能抑制炎症因子IL-17通路，又能通过黄芪甲苷（AS-IV）促进软骨修复。然而，AM如何通过调控巨噬细胞极化治疗OA，始终缺乏系统研究。为此，上海海洋大学与上海交通大学医学院附属第六人民医院联合团队，通过整合多组学分析，首次揭示了AM作用于OA的核心靶点CREBBP和PIM3及其免疫调控机制，成果发表于《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》。

研究采用GEO数据库的OA软骨组织数据集（GSE57218/GSE117999），结合分子签名数据库（MSigDB）的35个MPRGs，通过差异表达分析、加权基因共表达网络（WGCNA）和机器学习筛选候选基因。网络药理学从TCMSP数据库获取AM的19种活性成分（OB≥30%，DL≥0.18）及其486个靶点。关键实验技术包括：RT-qPCR验证临床样本（5例OA/5例对照）、ssGSEA评估免疫细胞浸润、分子对接（CB-Dock2）分析AM成分与靶点结合能力。

关键结果

1. 靶点筛选与验证：
   通过1430个差异基因（如TNC^↑、APOD^↓）、4577个WGCNA关键模块基因与AM靶点交集，获得28个候选基因。SVM-RFE和XGBoost机器学习进一步锁定CREBBP和PIM3，其在OA软骨中表达显著降低（p<0.05），ROC曲线显示诊断价值（AUC>0.7）。

2. 功能机制解析：

   • 通路富集：GSEA揭示两基因共同调控氧化磷酸化等8条通路，提示能量代谢紊乱参与OA进展。
   • 免疫调控：CREBBP与NK细胞（cor=-0.59）、PIM3与MDSCs（cor=-0.49）呈负相关，表明其通过抑制11种异常激活的免疫细胞（如Th1）改善炎症微环境。
   • 分子网络：IRF1/ZFX等转录因子及hsa-mir-942-5p等miRNA构成调控网络，异黄酮与CREBBP（结合能-8.4 kcal/mol）、(3R)-3-(2-羟基-3,4-二甲氧基苯基)色满-7-醇与PIM3（-8.3 kcal/mol）强结合。

3. 临床意义：
   构建的列线图模型预测OA准确率达99.1%（AUC=0.991），校准曲线显示良好一致性（p=0.396）。

结论与展望
该研究首次系统阐释了AM通过CREBBP/PIM3-氧化磷酸化-免疫微环境轴治疗OA的机制：CREBBP作为组蛋白乙酰转移酶，可能通过调控IRF1/GBP5-NLRP3通路抑制炎症；PIM3则通过p38MAPK通路影响细胞凋亡。研究不仅为OA的免疫治疗提供新靶点，也为中药现代化研究范式提供了典型案例。未来需进一步验证靶点调控的时空特异性，并开发基于AM活性成分的精准疗法。

（注：全文数据均来自原文，未添加外部引用；专业术语如ssGSEA=单样本基因集富集分析；MDSCs=髓系来源抑制细胞；上下标格式严格遵循原文）