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目的:膝骨关节炎(KOA)具有高发病率和高致残率的特点,但是本病目前治疗方法有限,本课题通过研究黄芪桂枝五物汤治疗KOA与VEGF网络调控的关系,为KOA临床治疗及黄芪桂枝五物汤的应用提供新的科学依据。方法:(1)基于网络药理学预测黄芪桂枝五物汤干预骨关节炎的关键靶标和信号通路借助中文及PUBMED网络数据库,筛选并归纳黄芪桂枝五物汤临床治疗疾病的类型;通过中药整合药理学平台,预测黄芪桂枝五物汤治疗KOA的药物和疾病靶标,并进行关键靶标预测及网络构建,分析靶标及其功能和通路。(2)膝骨关节炎模型大鼠的筛选40只大鼠随机分为空白对照组(N)、石膏固定组(M1)、冷固法组(M2)、冷固复合刺激组(M3)、冷水站立组(M4)。除N组外,分别以石膏关节伸直位制动12h(M1)、石膏固定+冷水站立各6 h+冷环境刺激(M2)、M2+饥饱失常+游泳(M3)和冷水站立12 h(M4),连续42天(首日为d1)的方法制备模型。实验过程中,观察各组大鼠整体状态及关节肿胀度;实验结束后,检测各组大鼠关节形态和病理结构改变、血流变和血清EPO、TSH、ADR和VEGF、cAMP/cGMP表达。(3)VEGF网络调控在黄芪桂枝五物汤治疗膝骨关节炎模型大鼠中的作用研究60只大鼠随机分为空白对照组(N,10只)和造模组(50只),造模组大鼠以冷固法成功进行模型制备后,随机分为模型组(M),塞来昔布组(Y:20.82mg·kg-1)和黄芪桂枝五物汤低、中、高剂量组(Hl:3.24 g·kg-1,Hm:6.48 g·kg-1,Hh:12.96 g·kg-1)。各组大鼠均以5 mL·kg-1体质量连续灌胃28天,N组及M组予等量蒸馏水。实验过程中,观察各组大鼠整体状态及关节肿胀度;实验结束后,检测各组大鼠关节病理结构改变、血常规、关节NGF、SP、VEGF和ES表达及VEGF网络核心关键因子IL-17、NF-κB、TGF-β1和eNOS、PGE-2等表达。结果:(1)黄芪桂枝五物汤方中黄芪、桂枝、白芍、生姜和大枣的各自共有靶标数分别占其预测靶标数目的74%、80%、70%、51%和36%,黄芪/白芍、桂枝/白芍之间共有靶标数目占各自共有靶标总数50%以上,黄芪、桂枝和白芍与诸药共有靶标总数占各自共有靶标数目的1.41倍、1.5倍和1.9倍。黄芪桂枝五物汤治疗KOA的关键靶标中,药物潜在靶标主要有GNB1、PRKCD、GCK、ADCYs、CROT等,疾病靶标主要有HTR2C、PRKAA2、MAPK3、CXCR1、TP53,共有靶标包括PPKAA2和NF-κB家族、TP53,关键靶标基因功能富集于细胞线粒体ATP能量代谢、氨基酸代谢、细胞信号传递与转导等,信号通路主要富集于神经系统、循环系统和趋化因子、内分泌和VEGF信号通路。(2)造模期间,各造模组大鼠普遍较N组毛发不泽,活动减少,石膏固定造模3组在d28后均见跛行和活动不利。各造模组大鼠寒证评分、体质量、关节肿胀度及趾温依次在d7、d21、d28和d35天显著低于N组(P<0.05),并持续至造模结束。造模结束后,各造模组关节形态及病理结构出现不同程度损坏,且其VEGF及Ⅰ型胶原显著高于N组(P<0.05),M2和M3组软骨和滑膜VEGF均显著高于M1组(P<0.05),M4组软骨VEGF显著低于石膏固定造模3组(P<0.05)。M1和M2组血粘度、TSH、ADR显著低于N组(P<0.05),其cAMP/cGMP比值和M2组cGMP显著高于N组(P<0.05);M2组和M3组TSH、ADR显著低于M1组(P<0.05),M3组全血粘度(中切)、TSH和cGMP显著高于M2组(P<0.05),cAMP显著高于N组和M1组(P<0.05);M4组血粘度显著高于M2组(P<0.05),EPO、TSH、ADR显著高于余造模组(P<0.05),且cGMP显著高于M2组(P<0.05),cAMP/cGMP显著低于M2组和M3组(P<0.05),cAMP显著低于M3组(P<0.05)。(3)黄芪桂枝五物汤给药后大鼠较模型组大鼠精神好转,摄食量增加,关节肿胀减轻;且其体质量,血液HGB、RBC(除Hl)、Na+-K+-ATP酶(除Y和Hl)、IL-4(除Hl)、IL-4/IFN-γ比值、IL-10、IL-6和关节ES均较M组显著升高(P<0.05),趾温、关节肿胀度、寒证评分、病理评分,血液PLT(除Hh)和WBC、IFN-γ,TNF-α、eNOS、PGE-2、IL-17、VEGF和TGF-β1水平,及关节内NGF、SP、IL-17、NF-κB和VEGF较M组显著降低(P<0.05)。各给药组间,Hl组对KOA模型血液HGB、PLT、TNF-α、IL-10、IL-17及关节SP、NF-κB和VEGF表达的作用不及Y组(P<0.05),Hm和Hh组血液Na+-K+-ATP、IL-4/IFN-γ比值及关节NF-κB和VEGF表达较Y组显著升高(P<0.05)。结论:(1)黄芪桂枝五物汤以GNB1、PRKCD、GCK、ADCYs、CROT等,干预其与KOA的共有靶标NF-κB家族和PPKAA2,发挥调节线粒体能量代谢、氨基酸代谢、细胞信号传递与转导功能,介导以VEGF信号通路为核心的VEGF网络的作用,以促进机体能量代谢,抑制关节炎性反应和血管生成,减轻患者关节损伤。(2)关节伸直位固定,可造成关节结构破坏,冷固法可加重KOA模型大鼠整体状态表现,且TSH、ADR及VEGF水平较单纯石膏固定法差异显著,复合刺激法与单纯冷固法对KOA模型的影响无显著性差异,确定冷固法为KOA模型制备方法。(3)黄芪桂枝五物汤可减轻KOA大鼠关节病理损伤,降低关节NGF和SP表达,其对KOA模型大鼠具有镇痛和关节损伤修复作用;同时,其通过促进模型大鼠IL-4/IFN-γ比值、Na+-K+-ATP活性及ES水平,抑制VEGF网络核心细胞因子IL-17、PGE-2及NF-κB、VEGF等表达,发挥调节免疫功能,控制炎性反应和血管新生进程,以减轻关节瘀滞不通,促进软骨修复,缓解和治疗KOA。