Analysis of potential targets and mechanism of action of Gugutou Huaisiyu Capsule (股骨头坏死愈胶囊)for treatment of osteonecrosis of femoral head using network pharmacology approach

目的:分析股骨头坏死愈胶囊治疗股骨头坏死(osteonecrosis of femoral head,ONFH)的潜在靶点及作用机制.方法:通过中药系统药理学数据库与分析平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)和中医药百科全书(encyclopedia of traditional Chinese medicine,ETCM)数据库检索、筛选股骨头坏死愈胶囊的有效成分和靶点.在Gene-Cards数据库中检索ONFH相关基因,从GEO数据库下载包含ONFH基因数据的GSE74089数据集获取ONFH差异表达基因,并通过与已获取的股骨头坏死愈胶囊药物靶点基因取交集,筛选股骨头坏死愈胶囊治疗ONFH的关键靶点.利用Cytoscape软件、STRING数据库及已筛选出的股骨头坏死愈胶囊有效成分和关键靶点,构建药物-成分-靶点蛋白互作网络.利用R软件对筛选出的关键靶点基因进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,挖掘关键靶点的生物学功能和通路信息.利用Cytoscape软件和STRING数据库构建关键靶点蛋白互作网络,筛选股骨头坏死愈胶囊治疗ONFH的核心靶点.结果:从TCMSP和ETCM数据库中共筛选出股骨头坏死愈胶囊的有效成分203个、靶点592个.在GeneCards数据库中检索到ONFH相关基因2033个,在GEO数据库GSE74089数据集获得ONFH差异表达基因8178个.将ONFH相关基因、ONFH差异表达基因及药物靶点基因取交集后,获得股骨头坏死愈胶囊治疗ONFH的关键靶点57个.构建的药物-成分-靶点蛋白互作网路包含200个节点和500条边,蛋白互作网络显示137个药物有效成分与57个关键靶点有对应关系.GO功能富集分析结果显示,关键靶点的基因功能主要涉及激素反应、氧供反应、免疫系统过程调节、骨细胞调节、骨小梁形成、骨重塑调节、骨化调节、软骨发育及骨合成过程等;KEGG信号通路富集分析结果显示,关键靶点的主要信号通路包括缺氧诱导因子1(hypoxia-inducible factor 1,HIF-1)信号通路、核转录因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路、鞘脂信号通路、p53信号通路、钙信号通路、精氨酸和脯氨酸代谢信号通路.构建的关键靶点蛋白互作网络显示,肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)为具有最高度值的关键靶点,即核心靶点.结论:股骨头坏死愈胶囊治疗ONFH的潜在靶点为TNF,其作用机制可能为通过HIF-1、NF-κB、p53等信号通路,参与激素反应、氧供反应、免疫系统过程调节及骨形成调节等生物学过程.