Анализ механизма действия пилюли Лювэй Дихуан в лечении остеопороза на основе сетевой фармакологии и технологии молекулярного докинга
Остеопороз (ОП) - это системное заболевание костей, характеризующееся низкой костной массой и нарушением микроструктуры костной ткани. По мере старения населения в Китае растет заболеваемость остеопорозом и переломами. Эпидемиологические данные показывают, что в настоящее время в мире насчитывается более 200 миллионов пациентов с ОП. В Китае этим заболеванием страдают около 112 миллионов человек, в основном это население старше 40 лет. Остеопороз стал серьезной проблемой общественного здравоохранения. В настоящее время основными методами лечения в современной медицине являются добавки кальция и витамина D. Исходя из этого, лечение ОП проводится с двух аспектов: резорбции и формирования костной ткани, через ингибирование и стимулирование. Несмотря на значительный терапевтический эффект, токсические побочные эффекты и плохая долгосрочная совместимость медикаментозного лечения не были эффективно решены. Традиционная китайская медицина обладает большими преимуществами в профилактике и лечении остеопороза. Как формулы традиционной китайской медицины, так и отдельные препараты оказывают многоцелевое и многосистемное регулирующее действие, но конкретные молекулярные механизмы до сих пор неясны.
ОП относится к категориям "слабость костей", "непроходимость костей", "боли в спине и талии" в традиционной китайской медицине, и его возникновение тесно связано с дефицитом почек. В книге "Су Вэнь: Об импотенции" говорится следующее: "Если ци почек горячая, талия и позвоночник не поднимаются, кости увядают, костный мозг уменьшается, что приводит к костной импотенции". В "Линь шу - Цзин май" говорится следующее: "Если в ногах не хватает инь-ци, то кости увядают". Во времена династии Сун Цянь И в своей книге "Прямая формула для диагностики дошкольной медицины" записал широко распространенный Лю Вэй Дихуан Вань, который обладает эффектами питания инь и тонизирования почек, а также поиска инь в ян. Лювэй Дихуан Вань, как препарат, рекомендованный для лечения ОП, обладает хорошим терапевтическим эффектом при ОП. Лу и др. обнаружили с помощью биоинформационного анализа, что Liuwei Dihuang Pill может способствовать секреции эстрогена путем снижения экспрессии гена XRN1 и гена семейства ZNF, повышения экспрессии гена MAP3K10 и снижения экспрессии гена XPO1 и гена NUP54, чтобы сбалансировать иммунный ответ и способствовать формированию костной ткани; Wu и др. обнаружили, что Liuwei Dihuang Wan может увеличить плотность костной ткани и периферический сывороточный остеокальцин, тем самым увеличивая костную массу у пациентов с ОП; исследование Yu et al. показало, что Liuwei Dihuang Pill значительно улучшает клиническую эффективность и эффективность лечения пациентов с ОП на основе обычного приема кальция. Терапевтический эффект Liuwei Dihuang Pill при ОП был подтвержден в клинической практике, поэтому изучение конкретного механизма его действия имеет большое практическое значение. Сетевая фармакология может раскрыть механизм многокомпонентного, многоцелевого и многопутевого синергетического действия традиционной китайской медицины и комбинированных формул. Поэтому в данной статье с помощью методов сетевой фармакологии анализируются химические компоненты, белки-мишени, мишени, сигнальные пути и биологические процессы, участвующие в Liuwei Dihuang Wan, исследуется механизм лекарственного лечения заболеваний, а также предлагаются новые исследовательские идеи и данные для дальнейшего лечения ОП.

В ходе исследования было установлено, что основными действующими веществами, оказывающими терапевтический эффект в Liuwei Dihuang Wan, являются кверцетин, стигмастерол, каэмпферол, диосгенин, β-ситостерол и др. Среди них кверцетин, ситостерин и каэмпферол играют ключевую роль в процессах метаболизма костной ткани. Гу и др. подтвердили, что кверцетин может эффективно ингибировать старение остеобластов клеточной линии MC3T3-E1, и через этот путь он может эффективно уменьшить потерю костной массы у кастрированных остеопоротических мышиных моделей, оказывая эстрогеноподобное действие. Исследование показало, что каэмпферол может активировать активность рецепторов эстрогена, усиливать пролиферацию и дифференцировку клеточной линии остеобластов MG-63, а также способствовать минерализации остеобластов. Остеобласты, обработанные диосгенином, могут значительно повышать соотношение остеопротегерина и лиганда активатора рецептора ядерного фактора каппа В в клетках, тем самым уменьшая резорбцию костной ткани и подавляя образование остеокластов. Zeng et al. обнаружили, что β-ситостерин способствует и усиливает остеогенез, увеличивая соотношение остеопротегерин/фактор дифференцировки остеокластов (OPG/ODF) и стимулируя дифференцировку гранулезных клеток яичников в эстрадиол. Таким образом, некоторые потенциальные молекулярные активные ингредиенты в Liuwei Dihuang Wan оказывают потенциальное терапевтическое воздействие на остеопороз, подавляя образование остеокластов, уменьшая потерю костной массы и способствуя остеогенезу.
Анализ обогащения GO-путей показал, что действие Liuwei Dihuang Wan на заболевания в основном включает различные биологические процессы, такие как реакция на окислительный стресс, реакция на липополисахарид, активная регуляция клеточной миграции, реакция на реактивные виды кислорода и т.д. Многочисленные биологические процессы затрагивают ядерные и сердечные мишени, такие как AKT1, IL6, TP53, VEGFA, TNF и др. Среди них AKT1 может контролировать дифференцировку остеобластов (OB) и рост остеокластов (OC) путем активации нижележащих эффекторных белков mTORC1/S6K1. Исследования подтвердили, что у мышей с нокаутом гена AKT1 наблюдается задержка оссификации, что серьезно нарушает рост и развитие костей. Недавние исследования показали, что возникновение и развитие остеопороза напрямую связано с дисфункцией иммунной системы, приводящей к воспалительным реакциям. Воспалительные цитокины, такие как IL6 и TNF, играющие ключевую роль в воспалительном ответе, нарушают баланс оборота костной ткани, увеличивая резорбцию кости остеокластами или уменьшая образование кости остеобластами, и участвуют в возникновении и развитии остеопороза. VEGFA может способствовать пролиферации эндотелиальных клеток и неоваскуляризации, ускорять процессы формирования и ремоделирования костной ткани, непосредственно способствовать развитию мезенхимальных стволовых клеток костного мозга и повышать остеогенную активность костного мозга (КМ), снижать остеолитическую активность КМ, способствовать формированию костной ткани и повышению ее плотности, играя важную роль в возникновении и развитии остеопороза.
Пути, проанализированные с помощью KEGG, в основном включают сигнальный путь TNF, путь MAPK, сигнальный путь HIF-1, путь PI3K/Akt, сигнальный путь Toll-подобных рецепторов и т.д., что указывает на то, что химические компоненты Liuwei Dihuang Pill могут вмешиваться в определенные пути для достижения цели лечения ОП. Процесс ремоделирования костей, связанный с хроническим воспалением, опосредованный сигнальным путем фактора некроза опухоли (TNF), является важным путем для лечения остеопороза. Исследования показали, что TNF - α может приводить к возникновению постменопаузального остеопороза, а механизм его действия заключается в стимулировании образования остеокластов, индуцированных RANKL. Основные гены TNF и IL-6 регулируют баланс между резорбцией и ремоделированием костной ткани, связывая сигнальные пути TNF и RANK/RANKL/OPG. Путь MAPK может влиять на прогрессирование ОП, регулируя дифференцировку ОК. Существуют исследования, подтверждающие, что MAPK непосредственно участвует в дифференцировке клеток-предшественников КО в зрелые КО после активации, а также участвует в дифференцировке КО через аутофагию. Основной причиной ОП является чрезмерная активация остеокластов, что является важной терапевтической мишенью. Путь PI3K/Akt тесно связан с остеогенным и остеокластным путями, регулируя процессы выживания и дифференцировки остеобластов и остеокластов для поддержания баланса костной массы и костного обмена. Активация сигнального пути PI3K/Akt может способствовать экспрессии маркеров остеогенной дифференцировки, таких как щелочная фосфатаза (ALP) и BMP-2, а также способствовать пролиферации и дифференцировке остеобластов. Присутствие сигнального пути PI3K/Akt играет решающую роль в выживании остеокластов. Toll-подобные рецепторы являются одним из видов неспецифических иммунных рецепторов, а сигнальный путь Toll-подобных рецепторов играет важную роль в метаболизме костной ткани. Сигнальный путь Toll like receptor 4 (TLR4) может взаимодействовать с другими остеогенными путями, активируя ERK, p38, JNK и NF - κ B пути, и влиять на дифференцировку, пролиферацию, минерализацию и апоптоз остеобластов. Динамический баланс между резорбцией и ремоделированием костной ткани формируется на основе взаимодействия остеобластов и остеокластов, что имеет решающее значение для возникновения и лечения остеопороза. Сигнальный путь гипоксия-индуцируемого фактора-1 (HIF-1) тесно связан с пролиферацией, дифференцировкой и апоптозом остеобластов и остеокластов. HIF-1 выполняет функцию активации остеокластов, а недостаток эстрогенов у пациентов с остеопорозом может снижать ингибирующее действие HIF-1 на остеокласты, усугубляя развитие остеопороза. Таким образом, предполагается, что Liuwei Dihuang Pill регулирует ключевые мишени, такие как AKT1, IL6, TP53, VEGFA и TNF, при лечении ОП через сигнальные пути, такие как сигнальный путь TNF, сигнальный путь MAPK, сигнальный путь HIF-1, путь PI3K/Akt и сигнальный путь Toll-подобных рецепторов. Молекулярный докинг был проведен между потенциальными активными ингредиентами Liuwei Dihuang Wan и ключевыми мишенями, и было обнаружено, что такие соединения, как кверцетин, стигмастерол и каэмпферол, имеют энергию связывания менее -5,0 ккал/моль с соответствующими мишенями, такими как TP53, AKT1 и IL6. Это говорит о том, что потенциальные активные ингредиенты в Liuwei Dihuang Wan обладают хорошей активностью связывания с ключевыми мишенями, что указывает на то, что они могут быть потенциальными активными ингредиентами для лечения ОП. Прогнозирование потенциальных активных ингредиентов и ключевых мишеней пилюли Liuwei Dihuang для лечения ОП с помощью методов сетевой фармакологии и молекулярного докинга имеет определенную научную основу и теоретическую поддержку.
В данной статье на основе данных сетевой фармакологии и молекулярного докинга предполагается, что пилюля Лювэй Дихуан может предотвращать и лечить остеопороз путем регулирования костного метаболизма, воспалительной реакции, пролиферации и дифференцировки клеток, а также обладает характеристиками многокомпонентного, многоцелевого и многопутевого воздействия. В то же время, предоставление многомерного взгляда на конкретный механизм действия традиционной китайской медицины в профилактике и лечении остеопороза в большей степени способствует наследованию, инновациям и развитию традиционной китайской медицины, а также углублению последующих экспериментальных исследований и расширению клинического мышления. Кроме того, она обеспечивает базовую теоретическую поддержку для будущих исследований и разработок лекарств. Однако в связи с тем, что данное исследование в основном опирается на информацию из базы данных и учитывает сложность отвара традиционной китайской медицины и возможные изменения активных ингредиентов в естественных условиях, необходимы дальнейшие эксперименты для подтверждения конкретного механизма действия препарата.