Published October 24, 2023 | Version v1
Publication Open

Network Pharmacology and Metabolomic Effects in vivo of Fufang Duzhong Jiangu Granules for the Treatment of Kashin-Beck Disease

Creators

  • 1. National Health and Family Planning Commission
  • 2. Xi'an Jiaotong University

Description

Abstract Background: Fufang Duzhong Jiangu Granules (FDJG) is used clinically for treating swelling, pain and functional impairment caused by osteoarthropathy. However, the potential therapeutic mechanisms of FDJG for Kashin-Beck Disease (KBD) remain unclear. Objective: Our study aims to predict the drug efficacy and molecular mechanisms of FDJG in the treatment of KBD based on network pharmacology, metabolomics and molecular docking. Methods: The active ingredients and target proteins of FDJG were obtained from TCMSP database, and analyzed in conjunction with the differential genes of KBD. GO and KEGG enrichment analysis, PPI network construction and topological characteristics evaluation, molecular docking were performed to explore gene function and potential mechanisms of FDJG in the treatment of KBD. Furthermore, FDJG treatment for one month was administered to patients with KBD, and some differentially expressed genes and metabolic effects before and after treatmentwere measured using qPCR and nontargeted metabolomics methods. Further gene-metabolism joint pathway analysis was conducted. Results: There were 151 genes which are the therapeutic targets of FDJG in the treatment of KBD. 48 core target proteins were mainly enriched in PI3K-Akt signaling pathway, TNF signaling pathway, MAPK signaling pathway, apoptosis and osteoclast differentiation. Quercetin, kaempferol and luteolin in FDJG could strongly bind to TP53, STAT3, HSP90AA1, etc., which had important anti-inflammatory and anti-apoptotic effects in the treatment of KBD. After one-month FDJG treatment, the RNA expression levels of STAT3, FOS and RELA in peripheral blood of KBD patients were significantly down-regulated. A total of 80 differential expressed metabolites were identified in the plasma of KBD patients. Drug targets and differential metabolites were co-enriched in four metabolic pathways: glycerophospholipid metabolism, inositol phosphate metabolism, phosphatidylinositol signaling system, and steroid hormone biosynthesis. Conclusion: FDJG may effectively treat KBD by anti-inflammatory and regulating abnormal lipid metabolism pathway, which has great potential in the treatment of patients with KBD.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة: تستخدم حبيبات فوفانغ دوزونغ جيانجو (FDJG) سريريًا لعلاج التورم والألم والضعف الوظيفي الناجم عن اعتلال المفاصل. ومع ذلك، فإن الآليات العلاجية المحتملة لـ FDJG لمرض كاشين بيك (KBD) لا تزال غير واضحة. الهدف: تهدف دراستنا إلى التنبؤ بفعالية الدواء والآليات الجزيئية لـ FDJG في علاج KBD بناءً على علم الصيدلة الشبكي وعلم الأيض والالتحام الجزيئي. الطرق: تم الحصول على المكونات النشطة والبروتينات المستهدفة لـ FDJG من قاعدة بيانات TCMSP، وتم تحليلها بالاقتران مع الجينات التفاضلية لـ KBD. تم إجراء تحليل إثراء GO و KEGG، وبناء شبكة PPI وتقييم الخصائص الطوبولوجية، والالتحام الجزيئي لاستكشاف وظيفة الجينات والآليات المحتملة لـ FDJG في علاج KBD. علاوة على ذلك، تم إعطاء علاج FDJG لمدة شهر واحد للمرضى الذين يعانون من KBD، وتم قياس بعض الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي والتأثيرات الأيضية قبل وبعد العلاج باستخدام QPCR وطرق التمثيل الغذائي غير المستهدفة. تم إجراء المزيد من تحليل مسار استقلاب الجينات المشترك. النتائج: كان هناك 151 جينًا هي الأهداف العلاجية لـ FDJG في علاج KBD. تم إثراء 48 بروتينًا مستهدفًا أساسيًا بشكل أساسي في مسار إشارات PI3K - Akt، ومسار إشارات TNF، ومسار إشارات MAPK، وموت الخلايا المبرمج وتمايز ناقضة العظم. يمكن أن يرتبط الكيرسيتين والكامبفيرول واللوتولين في FDJG بقوة بـ TP53 و STAT3 و HSP90AA1 وما إلى ذلك، والتي كان لها تأثيرات مهمة مضادة للالتهابات ومضادة للموت المبرمج في علاج KBD. بعد علاج FDJG لمدة شهر واحد، تم خفض مستويات تعبير الحمض النووي الريبي STAT3 و FOS و RELA في الدم المحيطي لمرضى KBD بشكل كبير. تم تحديد ما مجموعه 80 مستقلبًا تفاضليًا معبرًا عنه في بلازما مرضى KBD. تم إثراء أهداف الدواء والمستقلبات التفاضلية بشكل مشترك في أربعة مسارات أيضية: استقلاب الغليسيروفوسفوليبيد، واستقلاب فوسفات الإينوزيتول، ونظام إشارات الفوسفاتيديلينوزيتول، والتخليق الحيوي لهرمون الستيرويد. الخلاصة: قد يعالج FDJG بشكل فعال KBD عن طريق مسار استقلاب الدهون غير الطبيعي المضاد للالتهابات والمنظم، والذي لديه إمكانات كبيرة في علاج المرضى الذين يعانون من KBD.

Translated Description (French)

Résumé Contexte : Les granulés de Fufang Duzhong Jiangu (FDJG) sont utilisés cliniquement pour traiter l'enflure, la douleur et les déficiences fonctionnelles causées par l'ostéoarthropathie. Cependant, les mécanismes thérapeutiques potentiels de la FDJG pour la maladie de Kashin-Beck (KBD) restent incertains. Objectif : Notre étude vise à prédire l'efficacité médicamenteuse et les mécanismes moléculaires de la FDJG dans le traitement du KBD sur la base de LA pharmacologie en réseau, de la métabolomique et de l'amarrage moléculaire. Méthodes : Les ingrédients actifs et les protéines cibles de FDJG ont été obtenus à partir de la base de données TCMSP, et analysés en conjonction avec les gènes différentiels de KBD. L'analyse de l'enrichissement GO et KEGG, la construction du réseau PPI et l'évaluation des caractéristiques topologiques, l'amarrage moléculaire ont été effectués pour explorer la fonction des gènes et les mécanismes potentiels de la FDJG dans le traitement du KBD. De plus, le traitement par FDJG pendant un mois a été administré à des patients atteints de DBK, et certains gènes et effets métaboliques exprimés de manière différentielle avant et après le traitement ont été mesurés à l'aide de méthodes de qPCR et de métabolomique non ciblée. Une autre analyse de la voie conjointe gène-métabolisme a été menée. Résultats : Il y avait 151 gènes qui sont les cibles thérapeutiques de FDJG dans le traitement du KBD. 48 protéines cibles de base ont été principalement enrichies dans la voie de signalisation PI3K-Akt, la voie de signalisation TNF, la voie de signalisation MAPK, l'apoptose et la différenciation ostéoclastique. La quercétine, le kaempférol et la lutéoline dans le FDJG pourraient fortement se lier à TP53, STAT3, HSP90AA1, etc., qui avaient des effets anti-inflammatoires et anti-apoptotiques importants dans le traitement du KBD. Après un mois de traitement par FDJG, les niveaux d'expression de l'ARN de STAT3, Fos et RELA dans le sang périphérique des patients atteints de DBK étaient significativement régulés à la baisse. Au total, 80 métabolites exprimés différentiels ont été identifiés dans le plasma des patients atteints de KBD. Les cibles médicamenteuses et les métabolites différentiels ont été co-enrichis dans quatre voies métaboliques : le métabolisme des glycérophospholipides, le métabolisme du phosphate d'inositol, le système de signalisation du phosphatidylinositol et la biosynthèse des hormones stéroïdes. Conclusion : Le FDJG peut traiter efficacement le KBD en anti-inflammatoire et en régulant la voie du métabolisme lipidique anormal, ce qui a un grand potentiel dans le traitement des patients atteints de KBD.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes: Los gránulos de Fufang Duzhong Jiangu (FDJG) se utilizan clínicamente para tratar la hinchazón, el dolor y el deterioro funcional causado por la osteoartropatía. Sin embargo, los posibles mecanismos terapéuticos de la FDJG para la enfermedad de Kashin-Beck (KBD) siguen sin estar claros. Objetivo: Nuestro estudio tiene como objetivo predecir la eficacia farmacológica y los mecanismos moleculares de FDJG en el tratamiento de KBD basado en la farmacología de red, la metabolómica y el acoplamiento molecular. Métodos: Los ingredientes activos y las proteínas diana de FDJG se obtuvieron de la base de datos TCMSP y se analizaron junto con los genes diferenciales de KBD. Se realizaron análisis de enriquecimiento de GO y KEGG, construcción de redes de PPI y evaluación de características topológicas, acoplamiento molecular para explorar la función génica y los mecanismos potenciales de FDJG en el tratamiento de KBD. Además, se administró tratamiento con FDJG durante un mes a pacientes con KBD, y se midieron algunos genes expresados diferencialmente y efectos metabólicos antes y después del tratamiento utilizando qPCR y métodos metabolómicos no dirigidos. Se realizó un análisis adicional de la vía articular del metabolismo génico. Resultados: Hubo 151 genes que son las dianas terapéuticas de FDJG en el tratamiento de KBD. 48 proteínas diana centrales se enriquecieron principalmente en la vía de señalización PI3K-Akt, la vía de señalización TNF, la vía de señalización MAPK, la apoptosis y la diferenciación de osteoclastos. La quercetina, el kaempferol y la luteolina en FDJG podrían unirse fuertemente a TP53, STAT3, HSP90AA1, etc., que tuvieron importantes efectos antiinflamatorios y antiapoptóticos en el tratamiento de KBD. Después de un mes de tratamiento con FDJG, los niveles de expresión de ARN de STAT3, FOS y RELA en sangre periférica de pacientes con KBD se regularon significativamente a la baja. Se identificaron un total de 80 metabolitos expresados diferencialmente en el plasma de pacientes con KBD. Las dianas farmacológicas y los metabolitos diferenciales se enriquecieron conjuntamente en cuatro vías metabólicas: metabolismo de glicerofosfolípidos, metabolismo del fosfato de inositol, sistema de señalización de fosfatidilinositol y biosíntesis de hormonas esteroides. Conclusión: FDJG puede tratar eficazmente la KBD mediante la vía antinflamatoria y la regulación del metabolismo lipídico anormal, que tiene un gran potencial en el tratamiento de pacientes con KBD.

Files

latest.pdf.pdf

Files (4.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ffa39385ad5168cf967db562fe3a83c3
4.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
شبكة الصيدلة والآثار الأيضية في الجسم الحي من حبيبات فوفانغ دوزونغ جيانغو لعلاج مرض كاشين بيك
Translated title (French)
Pharmacologie en réseau et effets métabolomiques in vivo des granules de Fufang Duzhong Jiangu pour le traitement de la maladie de Kashin-Beck
Translated title (Spanish)
Farmacología de red y efectos metabolómicos in vivo de los gránulos de Fufang Duzhong Jiangu para el tratamiento de la enfermedad de Kashin-Beck

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4387908667
DOI
10.21203/rs.3.rs-3462754/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W3089173564 (Other)
https://openalex.org/W2895627668 (Other)
https://openalex.org/W2378081796 (Other)
https://openalex.org/W2375176235 (Other)
https://openalex.org/W2316981948 (Other)
https://openalex.org/W2297026197 (Other)
https://openalex.org/W2120130492 (Other)
https://openalex.org/W2102166856 (Other)
https://openalex.org/W2088576246 (Other)
https://openalex.org/W1992779539 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1984466107
  • https://openalex.org/W2004065216
  • https://openalex.org/W2025807803
  • https://openalex.org/W2036222615
  • https://openalex.org/W2041384927
  • https://openalex.org/W2042143409
  • https://openalex.org/W2056591367
  • https://openalex.org/W2078240794
  • https://openalex.org/W2093030407
  • https://openalex.org/W2146427220
  • https://openalex.org/W2162228329
  • https://openalex.org/W2171877719
  • https://openalex.org/W2406526524
  • https://openalex.org/W2567587519
  • https://openalex.org/W2589583989
  • https://openalex.org/W2591265222
  • https://openalex.org/W2592718654
  • https://openalex.org/W2903534860
  • https://openalex.org/W2911518615
  • https://openalex.org/W2921539094
  • https://openalex.org/W2953905751
  • https://openalex.org/W2974242780
  • https://openalex.org/W3006900426
  • https://openalex.org/W3049124952
  • https://openalex.org/W3081192288
  • https://openalex.org/W3091097189
  • https://openalex.org/W3099911252
  • https://openalex.org/W3111727020
  • https://openalex.org/W3133522492
  • https://openalex.org/W3133854280
  • https://openalex.org/W3208352214
  • https://openalex.org/W3216974417
  • https://openalex.org/W4210696303
  • https://openalex.org/W4210698102
  • https://openalex.org/W4306934923