Analyse des Wirkmechanismus der Liuwei-Dihuang-Pille bei der Behandlung von Osteoporose auf der Grundlage von Netzwerk-Pharmakologie und Molekular-Docking-Technologie
Osteoporose (OP) ist eine systemische Knochenerkrankung, die durch eine geringe Knochenmasse und eine Schädigung der Mikrostruktur des Knochengewebes gekennzeichnet ist. Mit der Alterung der Bevölkerung in China nimmt auch die Häufigkeit von Osteoporose und Knochenbrüchen zu. Epidemiologische Daten zeigen, dass es derzeit weltweit über 200 Millionen OP-Patienten gibt. In China sind etwa 112 Millionen Menschen von dieser Krankheit betroffen, vor allem in der Bevölkerung über 40 Jahre alt. Osteoporose ist zu einem ernsten Problem der öffentlichen Gesundheit geworden. Die wichtigsten Behandlungsmethoden in der modernen Medizin sind derzeit die Gabe von Kalziumpräparaten und Vitamin D. Die Behandlung von OP erfolgt unter zwei Gesichtspunkten: Knochenresorption und Knochenbildung, durch Hemmung und Förderung. Obwohl die therapeutische Wirkung beträchtlich ist, wurden die toxischen Nebenwirkungen und die schlechte Langzeit-Compliance der medikamentösen Behandlung nicht wirksam angegangen. Die traditionelle chinesische Medizin hat größere Vorteile bei der Vorbeugung und Behandlung von Osteoporose. Sowohl die Formeln der traditionellen chinesischen Medizin als auch die einzelnen Medikamente haben regulierende Wirkungen auf mehrere Ziele und Systeme, aber die spezifischen molekularen Mechanismen sind noch unklar.
OP gehört in der traditionellen chinesischen Medizin zu den Kategorien "Knochenschwäche", "Knochenobstruktion", "Rücken- und Hüftschmerzen", und ihr Auftreten steht in engem Zusammenhang mit Nierenmangel. Im Buch "Su Wen: Über Impotenz" heißt es: "Wenn das Nieren-Qi heiß ist, werden die Taille und die Wirbelsäule nicht angehoben, die Knochen verkümmern und das Knochenmark nimmt ab, was zu Knochenimpotenz führt. Im "Ling Shu - Jing Mai" heißt es: "Wenn es in den Füßen an Yin Qi mangelt, verkümmern die Knochen. Während der Song-Dynastie schrieb Qian Yi in seinem Buch "Direct Formula for Preschool Medicine Diagnosis" das weit verbreitete Liu Wei Di Huang Wan auf, das die Wirkung hat, das Yin zu nähren und die Nieren zu tonisieren, sowie das Yin im Yang zu suchen. Liuwei Dihuang Wan, als empfohlenes Medikament zur Behandlung von OP, hat eine gute therapeutische Wirkung auf OP. Lu et al. fanden durch eine bioinformatische Analyse heraus, dass Liuwei Dihuang Wan die Östrogensekretion fördern kann, indem es die Expression des XRN1-Gens und des Gens der ZNF-Familie herunterreguliert, die Expression des MAP3K10-Gens hochreguliert und die Expression des XPO1-Gens und des NUP54-Gens herunterreguliert, um die Immunantwort auszugleichen und die Bildung von Knochengewebe zu fördern; Wu et al. Wu et al. fanden heraus, dass Liuwei Dihuang Wan die Knochendichte und das periphere Serum-Osteocalcin erhöhen kann, wodurch die Knochenmasse bei OP-Patienten zunimmt; die Forschung von Yu et al. zeigt, dass Liuwei Dihuang Pill die klinische Wirksamkeit und Effektivität von OP-Patienten auf der Grundlage einer konventionellen Kalziumergänzung deutlich verbessert. Die therapeutische Wirkung der Liuwei-Dihuang-Pille bei OP wurde in der klinischen Praxis validiert, daher ist die Untersuchung ihres spezifischen Wirkmechanismus von großer praktischer Bedeutung. Die Netzwerkpharmakologie kann den Mechanismus der synergistischen Wirkungen traditioneller chinesischer Medizin und zusammengesetzter Formeln aufzeigen, die aus mehreren Komponenten, mehreren Zielen und mehreren Wegen bestehen. Daher werden in diesem Artikel Methoden der Netzwerkpharmakologie verwendet, um die chemischen Komponenten, Zielproteine, Ziele, Signalwege und biologischen Prozesse zu analysieren, die in Liuwei Dihuang Wan involviert sind, den Mechanismus der medikamentösen Behandlung von Krankheiten zu erforschen und neue Forschungsideen und Datenreferenzen für die weitere Behandlung von OP bereitzustellen.

Diese Studie ergab, dass die wichtigsten Wirkstoffe, die in Liuwei Dihuang Wan therapeutische Wirkungen ausüben, Quercetin, Stigmasterin, Kaempferol, Diosgenin, β-Sitosterol usw. sind. Unter ihnen spielen Quercetin, Sitosterol und Kaempferol eine Schlüsselrolle im Knochenstoffwechselprozess. Gu et al. bestätigten, dass Quercetin die Vorreifung der Osteoblasten-Zelllinie MC3T3-E1 wirksam hemmen kann und über diesen Weg den Knochenverlust in kastrierten osteoporotischen Mausmodellen wirksam reduzieren kann, indem es östrogenähnliche Effekte ausübt. In einer Studie wurde festgestellt, dass Kaempferol die Östrogenrezeptoraktivität aktivieren, die Proliferation und Differenzierungsfähigkeit der Osteoblasten-Zelllinie MG-63 verbessern und die Mineralisierung der Osteoblasten fördern kann. Mit Diosgenin behandelte Osteoblasten können das Verhältnis von Osteoprotegerin/Nuclear Factor Kappa B Receptor Activator Ligand System in den Zellen signifikant hochregulieren, wodurch die Knochenresorption verringert und die Osteoklastenbildung gehemmt wird. Zeng et al. fanden heraus, dass β-Sitosterol die Osteogenese fördert und verstärkt, indem es das Verhältnis von Osteoprotegerin/Osteoklasten-Differenzierungsfaktor (OPG/ODF) erhöht und die Differenzierung von Granulosazellen der Eierstöcke zu Östradiol stimuliert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass einige potenzielle molekulare Wirkstoffe in Liuwei Dihuang Wan potenzielle therapeutische Wirkungen auf Osteoporose haben, indem sie die Bildung von Osteoklasten hemmen, den Knochenverlust verringern und die Osteogenese fördern.
Die Analyse der Anreicherung von GO-Pfaden zeigte, dass die Wirkung von Liuwei Dihuang Wan auf Krankheiten hauptsächlich verschiedene biologische Prozesse wie die Reaktion auf oxidativen Stress, die Reaktion auf Lipopolysaccharid, die aktive Regulierung der Zellmigration, die Reaktion auf reaktive Sauerstoffspezies usw. umfasst. An mehreren biologischen Prozessen sind nukleare und kardiale Ziele wie AKT1, IL6, TP53, VEGFA, TNF usw. beteiligt. Unter anderem kann AKT1 die Differenzierung von Osteoblasten (OB) und das Wachstum von Osteoklasten (OC) steuern, indem es die nachgeschalteten Effektorproteine mTORC1/S6K1 aktiviert. Studien haben bestätigt, dass Mäuse, bei denen das AKT1-Gen ausgeschaltet wurde, eine verzögerte Verknöcherung aufweisen, wodurch das Knochenwachstum und die Knochenentwicklung erheblich gestört sind. Jüngste Studien haben ergeben, dass das Auftreten und die Entwicklung von Osteoporose in direktem Zusammenhang mit einer Fehlfunktion des Immunsystems stehen, die zu Entzündungsreaktionen führt. Entzündliche Zytokine wie IL6 und TNF, die eine Schlüsselrolle bei der Entzündungsreaktion spielen, stören das Gleichgewicht des Knochenumsatzes, indem sie die Knochenresorption durch Osteoklasten erhöhen oder die Knochenbildung durch Osteoblasten verringern, und sind an der Entstehung und Entwicklung von Osteoporose beteiligt. VEGFA kann die Proliferation von Endothelzellen und die Neovaskularisierung fördern, die Knochenbildung und den Knochenumbau beschleunigen, die mesenchymalen Stammzellen des Knochenmarks direkt fördern und die osteogene Aktivität des Knochenmarks (OB) erhöhen, die osteolytische Aktivität von OC verringern, um die Knochenbildung zu fördern und die Knochendichte zu erhöhen, was eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Osteoporose spielt.
Die von KEGG analysierten Signalwege umfassen hauptsächlich den TNF-Signalweg, den MAPK-Signalweg, den HIF-1-Signalweg, den PI3K/Akt-Signalweg, den Toll-like-Rezeptor-Signalweg usw., was darauf hindeutet, dass die chemischen Komponenten der Liuwei Dihuang Pille in bestimmte Signalwege eingreifen können, um das Ziel der Behandlung von OP zu erreichen. Der durch chronische Entzündungen bedingte Knochenumbauprozess, der durch den Tumor-Nekrose-Faktor-Signalweg (TNF) vermittelt wird, ist ein wichtiger Weg für die Behandlung von Osteoporose. Studien haben ergeben, dass TNF-α zum Auftreten von postmenopausaler Osteoporose führen kann, und sein Wirkmechanismus besteht darin, die Bildung von Osteoklasten zu fördern, die durch RANKL induziert werden. Die Kerngene TNF und IL-6 regulieren das Gleichgewicht zwischen Knochenresorption und Knochenumbau, indem sie die Signalwege von TNF und RANK/RANKL/OPG vermitteln. Der MAPK-Signalweg kann das Fortschreiten der OP beeinflussen, indem er die Differenzierung von OC reguliert. Es gibt Forschungsergebnisse, die bestätigen, dass MAPK direkt an der Differenzierung von OC-Vorläuferzellen in reife OC nach der Aktivierung beteiligt ist und an der Differenzierung von OC durch Autophagie teilnimmt. Die Hauptursache der OP ist die Überaktivierung von Osteoklasten, die ein wichtiges therapeutisches Ziel darstellt. Der PI3K/Akt-Signalweg ist eng mit dem osteogenen und dem Osteoklasten-Signalweg verbunden und reguliert die Überlebens- und Differenzierungsprozesse von Osteoblasten und Osteoklasten, um das Gleichgewicht von Knochenmasse und Knochenumsatz aufrechtzuerhalten. Die Aktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs kann die Expression von osteogenen Differenzierungsmarkern wie alkalischer Phosphatase (ALP) und BMP-2 fördern und die Proliferation und Differenzierung von Osteoblasten begünstigen. Das Vorhandensein des PI3K/Akt-Signalweges spielt eine entscheidende Rolle für das Überleben von Osteoklasten. Toll-like-Rezeptoren sind eine Art unspezifischer Immunrezeptoren, und der Toll-like-Signalweg spielt eine wichtige Rolle im Knochenstoffwechsel. Der Toll-like-Rezeptor 4 (TLR4) Signalweg kann mit anderen osteogenen Signalwegen interagieren, indem er ERK, p38, JNK und NF-κ B aktiviert und die Differenzierung, Proliferation, Mineralisierung und Apoptose von Osteoblasten beeinflusst. Das dynamische Gleichgewicht zwischen Knochenresorption und Knochenumbau entsteht auf der Grundlage der Osteoblasten-Osteoklasten-Kopplung, die für das Auftreten und die Behandlung von Osteoporose entscheidend ist. Der Hypoxie-induzierbare Faktor-1-Signalweg (HIF-1) ist eng mit der Proliferation, Differenzierung und Apoptose von Osteoblasten und Osteoklasten verbunden. HIF-1 hat die Funktion, Osteoklasten zu aktivieren, und der Mangel an Östrogen bei Patienten mit Osteoporose kann die hemmende Wirkung von HIF-1 auf Osteoklasten verringern, was die Entwicklung von Osteoporose verschlimmert. Daher wird spekuliert, dass die Liuwei Dihuang Pille bei der Behandlung von OP wichtige Targets wie AKT1, IL6, TP53, VEGFA und TNF über Signalwege wie TNF-Signalweg, MAPK-Signalweg, HIF-1-Signalweg, PI3K/Akt-Signalweg und Toll-like-Rezeptor-Signalweg reguliert. Es wurde ein molekulares Docking zwischen den potenziellen Wirkstoffen von Liuwei Dihuang Wan und wichtigen Targets durchgeführt, und es wurde festgestellt, dass Verbindungen wie Quercetin, Stigmasterol und Kaempferol Bindungsenergien von weniger als -5,0 kcal/mol mit entsprechenden Targets wie TP53, AKT1 und IL6 aufwiesen. Dies deutet darauf hin, dass die potenziellen Wirkstoffe in Liuwei Dihuang Wan eine gute Bindungsaktivität mit wichtigen Targets aufweisen, was darauf hindeutet, dass sie potenzielle Wirkstoffe zur Behandlung von OP sein könnten. Die Vorhersage der potenziellen Wirkstoffe und Schlüsselziele der Liuwei Dihuang Pille zur Behandlung von OP durch Netzwerk-Pharmakologie und molekulare Docking-Methoden hat eine gewisse wissenschaftliche Grundlage und theoretische Unterstützung.
In diesem Artikel wird durch Netzwerkpharmakologie und molekulares Docking nachgewiesen, dass die Liuwei Dihuang Pille Osteoporose vorbeugen und behandeln kann, indem sie den Knochenstoffwechsel, die Entzündungsreaktion, die Zellproliferation und -differenzierung reguliert und die Eigenschaften von Multikomponenten-, Multiziel- und Multipfad-Effekten aufweist. Eine mehrdimensionale Perspektive auf den spezifischen Wirkmechanismus der traditionellen chinesischen Medizin bei der Vorbeugung und Behandlung von Osteoporose ist für das Erbe, die Innovation und die Entwicklung der traditionellen chinesischen Medizin sowie für die Vertiefung der nachfolgenden experimentellen Forschung und die Erweiterung des klinischen Denkens förderlich. Sie bietet auch eine grundlegende theoretische Unterstützung für die künftige Arzneimittelforschung und -entwicklung. Da sich diese Studie jedoch hauptsächlich auf Datenbankinformationen stützt und die Komplexität des Abkochens traditioneller chinesischer Medizin sowie mögliche Veränderungen der Wirkstoffe in vivo berücksichtigt, sind weitere Experimente erforderlich, um den spezifischen Wirkmechanismus des Medikaments zu bestätigen.