网络药理学、深度学习和分子生物学的结合研究表明，Citrus aurantium L. var. amara Engl. 的花提取物在改善糖尿病性骨质疏松症方面具有显著效果

《Journal of Ethnopharmacology》：Integration of network pharmacology, deep learning, and molecular biology reveals the efficacy of Citrus aurantium L. var. amara Engl. blossom extract in ameliorating diabetic osteoporosis

　　

钱妮|张彦玲|李伟新|蔡伟峰|陈启聪|刘伟乐|江翠萍|郑绍伟|沈春燕

南方医科大学中医药学院，广东省中医药制药重点实验室，中西医结合防治青枝病基础研究卓越中心，中国广州510515

摘要

民族药理学相关性

糖尿病性骨质疏松症（DOP）是一种代谢性骨病。中国广泛使用的药用和可食用草本植物Citrus aurantium L. var. amara Engl.（CAVA）的花朵具有缓解消化不良和补充气血的作用，已被证明对治疗肥胖和糖尿病等代谢性疾病有效。然而，其对DOP的影响仍不确定。

研究目的

探讨CAVA花朵对DOP的保护作用及其机制。

材料与方法

使用HPLC/MS对CAVA花朵的乙醇提取物（CAVAE）进行了表征。通过网络药理学、深度学习、分子对接和分子动力学模拟来预测关键成分和可能的途径。建立了高脂饮食和链脲佐菌素诱导的2型糖尿病（T2DM）小鼠模型，并通过Micro-CT、X射线成像、形态学分析和分子生物学实验来研究CAVAE对DOP的作用及其机制。

结果

HPLC/MS分析鉴定的44种化合物表明，CAVAE可能通过PI3K/AKT和Wnt/β-连环蛋白途径预防DOP。实验验证显示，CAVAE显著改善了T2DM小鼠的糖尿病和骨质疏松症，表现为血糖水平降低、骨密度增加、小梁骨数量增多、股骨微结构改善、股骨稳定性恢复以及血清钙离子水平下降等。机制研究进一步证实，CAVAE可能通过调节PI3K/AKT和Wnt-3a/β-连环蛋白途径缓解T2DM小鼠的DOP。

结论

CAVAE可能通过同时激活PI3K/AKT和Wnt-3a/β-连环蛋白途径对T2DM小鼠发挥抗骨质疏松作用。

引言

糖尿病性骨质疏松症（DOP）主要与高血糖引起的代谢紊乱有关，是一种继发性骨质疏松症，其特征是骨密度（BMD）降低、骨微结构受损，骨折风险增加（Kupai等，2024；Bai等，2024；Chen等，2025）。高血糖会抑制成骨细胞增殖，促进破骨细胞分化，减少骨保护素（OPG）的表达，促进钙流失，并降低BMD。骨髓脂肪的增加也可能导致DOP。目前DOP的临床管理主要依赖于降糖药物、骨吸收抑制剂和骨形成促进剂。尽管许多降糖药物对骨转换有抑制作用，但由于骨调节疗法的高成本和潜在的胃肠道副作用，其应用受到限制（Pan等，2023）。因此，寻找安全有效的天然疗法来预防和治疗DOP具有重要的临床意义。

DOP的发病机制尚未完全明了。然而，越来越多的证据表明，经典的胰岛素抵抗相关磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）途径不仅调节血糖稳态，还在DOP进展过程中起着关键作用（Lu等，2023；Hu等，2025）。此外，wingless型（Wnt）/β-连环蛋白信号通路也被认为是DOP发病机制中的关键因素，与PI3K/AKT通路相互作用。值得注意的是，Wnt-3a作为该通路的关键配体，对成骨细胞和破骨细胞的增殖和分化有重要调节作用（Zou等，2025；Bao等，2023）。草药富含生物活性天然化合物，具有多靶点和多途径的调节作用，提供了一种疗效更佳的整体治疗方法。研究表明，多种药用和可食用植物及其活性成分可以缓解2型糖尿病（T2DM）及其并发症（Liu等，2024）。例如，Dendrobium officinale提取物在糖尿病小鼠中表现出抗糖尿病作用（Peng等，2023）。Lycium barbarum L.这种既可药用又可食用的植物具有降脂和抗糖尿病特性，广泛用于功能性食品的生产（Hu等，2025）。

Citrus aurantium L. var. amara Engl.（CAVA）的花朵是中国传统的药用和可食用植物，具有显著的健康益处。作为中药，CAVA花朵主要作用于肝经和胃经，其核心功能是疏肝、调和脾胃、调节气血、缓解胸闷（欧阳等，2020；浙江省卫生厅，1960）。在中医理论中，糖尿病患者常表现为肝气郁滞和气血津液循环异常（Ling等，2015）。骨质疏松症的发病机制通常与“脾虚伴气血不足”有关（Lin等，2025a）。CAVA花朵通过调节肝气和气血，以及增强消化和吸收功能，从而治疗糖尿病和骨质疏松症。我们之前的研究表明，CAVA花朵具有多种药理活性，包括抗炎和抗氧化作用（Shen等，2017）。我们的实验室还发现，CAVA花朵提取物可以改善高脂饮食诱导的小鼠的葡萄糖耐受性并减轻其胰岛素抵抗（Lin等，2024a）。进一步的研究表明，CAVA花朵及其黄酮成分eriodictyol能够改善肥胖等代谢性疾病（Lin等，2025b）。然而，CAVA花朵对DOP的作用仍不明确。

在本研究中，从CAVA花朵中分离出乙醇提取物（CAVAE），并使用HPLC/MS方法分析了其化学成分。随后，通过网络药理学、基于深度学习的筛选、分子对接和分子动力学（MD）模拟，预测了CAVAE的潜在活性成分及其对抗DOP的可能机制。此外，成功建立了喂食高脂饮食（HFD）并结合链脲佐菌素（STZ）诱导的T2DM小鼠模型。本研究有望为DOP的药物开发提供新的见解，并拓宽CAVA花朵的治疗应用。

章节摘录

材料

CAVA花朵由福建瑞源中药饮片有限公司（中国江西）提供，并由沈春燕教授鉴定。凭证样本（20230810DDH36）存放在南方医科大学中医药学院。

CAVAE的制备

CAVAE的制备方法参照之前的研究（Shen等，2017）。首先，将100克CAVA花朵粉末浸泡在1500毫升80%乙醇中，回流3小时。重复此过程

CAVAE的化学成分分析

CAVAE的UPLC/MS数据如图1所示。通过质谱验证，共鉴定出44种化合物，其匹配分数超过80%。这些化合物包括黄酮类、酚酸、香豆素、萜类、脂肪酸及其衍生物。研究表明，CAVAE的主要活性成分是黄酮类和酚酸。详细信息见补充材料表S1。

讨论

在当代药物研发中，计算机辅助药物设计、体外药物评估和体内应用验证相结合，提高了药物研发的效率和成功率（Lu等，2023）。将计算实验（如深度学习虚拟筛选、网络药理学、分子对接和MD模拟）整合到药物发现中，显著提高了成功率。

结论

本研究通过计算实验预测，CAVAE可能通过激活PI3K/AKT和Wnt/β-连环蛋白途径发挥对DOP的保护作用。动物实验进一步证实，CAVAE可以通过降低血糖水平、增强骨密度、促进骨形成和减少骨吸收来缓解DOP小鼠的骨质疏松症。总之，我们的研究表明CAVAE可能

CRediT作者贡献声明

张彦玲：方法学、研究。钱妮：撰写——初稿、方法学、研究。刘伟乐：研究。陈启聪：数据管理。蔡伟峰：研究。李伟新：方法学。沈春燕：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、监督、项目管理。郑绍伟：撰写——审稿与编辑、监督。江翠萍：撰写——审稿与编辑、监督

未引用参考文献

Niu和Rosen，2005；Peng等，2022。

利益冲突

所有作者均声明无利益冲突。

数据可用性声明

本研究的数据可应要求向相应作者获取。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢广东省基础与应用基础研究基金会（2025A1515011891、2023A1515140045、2023A1515140183）和深圳市科技创新委员会（编号JCYJ20250604191239051）以及广东省药品监督管理局（2022TDB37）的财政支持。