Network pharmacology, molecular docking, and experimental validation of the mechanisms of Withaferin a in treating periodontitis.

چکیده اصلی

OBJECTIVE: To explore the function and therapeutic mechanism of Withaferin A (WFA) in treatment of periodontitis using network pharmacology analysis and experiment validation. METHODS: The optimal concentration of WFA was determined using CCK-8 assay. IL-6 and IL-1β protein levels were measured by ELISA. Osteogenic differentiation under inflammation was evaluated via ALP staining and activity, Alizarin Red staining, and mineralization quantification. Expression of osteogenic markers (RUNX2, OCN, ALP) was analyzed by Western blot and RT-qPCR. Network pharmacology and molecular docking were used to predict and validate WFA targets, followed by experimental verification with WB and RT-qPCR. Mitochondrial status was examined using JC-1 staining and TEM, while ROS levels were detected to assess oxidative stress. Expression of SLC7A11, GPX4, and OPA1 was measured by WB and RT-qPCR. WFA's therapeutic effect was further validated in a ligature-induced periodontitis (LIP) rat model using micro-CT, H&E staining, and immunohistochemistry. RESULTS: Our study demonstrated that WFA exerts multi-faceted therapeutic effects on periodontitis. It promoted osteogenesis by upregulating osteogenic markers (RUNX2, OCN, ALP) and counteracted Pg-LPS-induced inflammation, reducing IL-6 and IL-1β levels and attenuating bone resorption in vitro. Bioinformatics analysis identified 119 potential targets of WFA, with 100 overlapping periodontitis-related genes. GO and KEGG enrichment highlighted the AGE-RAGE, IL-17, and Relaxin signaling pathways. Molecular docking confirmed strong binding of WFA to JUN, FN1, and TGFβ, which were functionally validated. Mechanistically, WFA reduced ROS, preserved mitochondrial integrity, and upregulated SLC7A11 and GPX4, indicating anti-ferroptotic effects via the SLC7A11/GPX4 axis. In vivo, WFA alleviated Pg-LPS-induced bone loss. CONCLUSION: In conclusion, WFA exhibits therapeutic potential in periodontitis through suppressing ferroptosis via SLC7A11/GPX4 axis, which promotes osteogenesis and inhibits Pg-LPS-induced inflammation. CLINICAL RELEVANCE: WFA demonstrates significant potential as a therapeutic intervention for periodontitis.

ترجمه فارسی چکیده

هدف: بررسی عملکرد و مکانیسم درمانی ویتافرین A (WFA) در درمان پریودنتیت با استفاده از تحلیل پاراکینتیک شبکه و تأیید تجربی. روش‌ها: غلظت بهینه WFA با آزمون CCK-8 تعیین شد. سطوح پروتئین IL-6 و IL-1β با ELISA اندازه‌گیری شدند. تفاوت‌ساز osteogenic در شرایط التهابی با رنگ‌آمیزی ALP و فعالیت، رنگ‌آمیزی Alizarin Red و کمی‌سازی مینرالیزه ارزیابی شد. عبارات osteogenic (RUNX2، OCN، ALP) با Western blot و RT-qPCR تحلیل شد. پاراکینتیک شبکه و نقلیه مولکولی برای پیش‌بینی و تأیید اهداف WFA استفاده شد که با WB و RT-qPCR تأیید شدند. وضعیت میتوکندری با رنگ‌آمیزی JC-1 و TEM بررسی شد و سطوح ROS برای ارزیابی استرس اکسیداتیو اندازه‌گیری شد. عبارات SLC7A11، GPX4 و OPA1 با WB و RT-qPCR اندازه‌گیری شدند. اثر درمانی WFA در مدل پریودنتیت ایجاد شده با ligature (LIP) موش با micro-CT، رنگ‌آمیزی H&E و ایمونوهیستوکیمیا تأیید شد. نتایج: مطالعه ما نشان داد که WFA اثرات درمانی چندوجهی بر پریودنتیت دارد. این ماده با افزایش عبارات osteogenic (RUNX2، OCN، ALP) osteogenesis را تقویت کرد و با Pg-LPS-induced inflammation مقابله کرد، سطوح IL-6 و IL-1β را کاهش داد و در vitro resorption bone را کاهش داد. تحلیل بیوانفورماتیک 119 هدف بالقوه WFA را شناسایی کرد که 100 ژن مرتبط با پریودنتیت داشتند. غنی‌سازی GO و KEGG مسیرهای سیگنالینگ AGE-RAGE، IL-17 و Relaxin را برجسته کرد. نقلیه مولکولی اتصال قوی WFA به JUN، FN1 و TGFβ را تأیید کرد که به طور عملکردی تأیید شدند. از نظر مکانیزمی، WFA ROS را کاهش داد، یکپارچگی میتوکندری را حفظ کرد و SLC7A11 و GPX4 را افزایش داد که نشان‌دهنده اثرات ضد-ferroptotic از طریق محور SLC7A11/GPX4 است. در vivo، WFA loss bone caused by Pg-LPS را کاهش داد. نتیجه‌گیری: در نهایت، WFA پتانسیل درمانی در پریودنتیت از طریق سرکوب ferroptosis از طریق محور SLC7A11/GPX4 نشان می‌دهد که osteogenesis را تقویت کرده و Pg-LPS-induced inflammation را مهار می‌کند. اهمیت بالینی: WFA پتانسیل قابل توجهی به عنوان یک مداخله درمانی برای پریودنتیت نشان می‌دهد.

متن کامل اصلی