基于數(shù)據(jù)挖掘的利水功效中藥藥性與有效成分關(guān)聯(lián)規(guī)律研究

劉景亮，裴麗，李楊，史磊

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基于數(shù)據(jù)挖掘的利水功效中藥藥性與有效成分關(guān)聯(lián)規(guī)律研究

劉景亮，裴麗*，李楊，史磊

黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)圖書館，黑龍江 哈爾濱 150040

呈現(xiàn)利水功效中藥藥性與有效成分的作用規(guī)律，揭示其間關(guān)聯(lián)內(nèi)涵。選取90味常見利水功效中藥，以古今文獻(xiàn)資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)集，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對(duì)這些中藥的藥性與有效成分的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析。歸上焦利水功效中藥以性溫、味辛為主，其有效成分以黃酮類居多，萜類其次；歸中焦利水功效中藥以性平、味甘為主，其有效成分以萜類居多，甾體類其次；歸下焦利水功效中藥以性寒、味苦為主，其有效成分以萜類居多，黃酮類其次。通過對(duì)利水功效中藥藥性與有效成分的整理與關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，為利水中藥理論研究與科學(xué)詮釋提供借鑒。

中藥藥性；利水功效；有效成分；數(shù)據(jù)挖掘

中藥藥性理論是中藥學(xué)理論體系的重要組成部分，是關(guān)于性、味、歸經(jīng)等特殊內(nèi)在聯(lián)系的復(fù)雜理論。而此理論又以中藥性味理論為中心，中醫(yī)性味理論則以物質(zhì)為基礎(chǔ)。因此，本文通過收集、整理、統(tǒng)計(jì)分析不同歸經(jīng)利水中藥藥性及有效成分的數(shù)據(jù)，研究藥性與有效成分的關(guān)系，揭示中藥藥性與有效成分之間存在的規(guī)律與科學(xué)內(nèi)涵。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

首先，通過《中華人民共和國(guó)藥典（2010年）》《現(xiàn)代中藥學(xué)大辭典》《中華本草》《中藥志》等文獻(xiàn)，并請(qǐng)教中藥專家，確定了常用具有利水功效中藥122味；然后，利用《中藥原植物化學(xué)成分集》（2009年）[1]對(duì)122味利水功效中藥的化學(xué)成分信息進(jìn)行檢索，去除動(dòng)物藥、礦物藥以及尚未明確有效成分的植物藥以后，得到植物藥90味；最后，參考《中華醫(yī)典》《中華人民共和國(guó)藥典（2010年）》《中華本草》，對(duì)具有利水功效的90味中藥性味歸經(jīng)、功效主治和有效成分信息進(jìn)行系統(tǒng)收集整理。

1.2 方法

將90味利水功效中藥的名稱、科屬、性味歸經(jīng)、功效主治、有效成分資料信息輸入計(jì)算機(jī)，建立基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)。采用NetDraw與SAS 9.1.3軟件對(duì)中藥基本信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與數(shù)據(jù)挖掘。

1.3 有效成分分類標(biāo)準(zhǔn)

參考《中藥原植物化學(xué)成分集》（2009年），確定中藥的有效成分，然后根據(jù)成分“母核”的特征確定其歸屬的成分大類，具體分為萜、黃酮、甾體、生物堿、苯丙素、揮發(fā)油、脂肪酸、酚酸、糖、醌、有機(jī)含硫化合物等類。

2 結(jié)果與分析

2.1 藥性分析

基于90味利水功效中藥數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)性（寒、熱、溫、涼、平），味（辛、甘、酸、苦、咸、淡），歸經(jīng)（肺、心、脾、肝、腎、大腸、小腸、胃、膽、膀胱、三焦、心包）三個(gè)數(shù)據(jù)集[2]進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見表1至表3。

對(duì)90味利水功效中藥的“四性”進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，寒、熱藥性數(shù)據(jù)量分布差異較大，屬于寒性藥物59味，如京大戟、澤漆、苦參、蘆根等，占總數(shù)的65.56%；熱性藥物4味，為巴豆、豬苓、萊菔子、牽牛子，占總數(shù)的4.44%；平性藥物53味，如路路通、佩蘭、郁李仁、川牛膝等，占總數(shù)的58.89%；溫性藥物41味，如千金子、劉寄奴、旋覆花、白術(shù)等，占總數(shù)的45.56%；涼性藥物26味，如金錢草、番瀉葉、絲瓜絡(luò)、羅布麻等，占總數(shù)的28.89%。

對(duì)90味利水功效中藥的“五味”進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，苦、甘、辛味屬性的中藥數(shù)量較多。屬于苦味藥77味，如苦參、川楝子、關(guān)木通、梔子等，占總數(shù)的85.56%；甘味藥69味，如絲瓜絡(luò)、薏苡仁、玉米須、白茅根等，占總數(shù)的76.67%；辛味藥54味，如千金子、蔥白、淫羊藿、佩蘭等，占總數(shù)的60.00%。而淡、酸、咸味屬性的中藥數(shù)量較少，屬于淡味藥21味，如淡竹葉、通草、海金沙、鴨跖草等，占總數(shù)的23.33%；屬于酸味藥19味，如馬齒莧、浮萍、昆布、虎杖等，占總數(shù)的21.11%；屬于咸味藥14味，如昆布、白薇、決明子、枳實(shí)等，占總數(shù)的15.56%。

對(duì)90味利水功效中藥的歸經(jīng)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，歸肝、肺經(jīng)的中藥數(shù)量較多，其中歸肝經(jīng)中藥64味，占總數(shù)的71.11%；歸肺經(jīng)中藥61味，占總數(shù)的67.78%；歸脾、腎、心、胃、膀胱、大腸、小腸經(jīng)中藥分別為48、47、45、42、37、33、28味；歸膽、三焦、心包經(jīng)的數(shù)量分別為11、8、6味，分別占總數(shù)的12.22%、8.89%、6.67%。

表1 90味利水中藥藥性分析

表2 90味利水中藥藥味分析

表3 90味利水中藥歸經(jīng)分析

2.2 有效成分分析

90味利水功效中藥有效成分歸屬的大類主要有：萜、黃酮、甾體、生物堿、苯丙素、揮發(fā)油、脂肪酸、酚酸，分別為47、40、31、29、21、17、13、12味。見表4。

表4 90味利水中藥有效成分

2.3 利水功效中藥數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析

2.3.1 利水功效中藥的分類 對(duì)90味利水功效中藥的藥性與有效成分大類數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，所得相關(guān)數(shù)據(jù)信息分散，沒有呈現(xiàn)出規(guī)律。因此，為尋找利水中藥的性味、歸經(jīng)等與有效成分的關(guān)系，將90味中藥按照三焦歸經(jīng)理論[3]進(jìn)行分類。

①上焦（26味）：蔥白、地錦草、巴豆、千金子、澤漆、浮萍、牛蒡子、劉寄奴、秦艽、旋復(fù)花、紫菀、佩蘭、麻黃、馬齒莧、郁李仁、五加皮、蒲黃、淫羊藿、芫花、魚腥草、桑白皮、葶藶子、香櫞、桂枝、矮地茶、萊菔子。

②中焦（25味）：海金沙、蘆根、淡竹葉、薏苡仁、玉米須、白茅根、絲瓜絡(luò)、車前子、番瀉葉、黃芪、杜仲、茯苓、豬苓、羅布麻、垂盆草、半邊蓮、白術(shù)、澤瀉、女貞子、鴨跖草、木賊、通草、玄參、生地黃、川牛膝。

③下焦（39味）：知母、金錢草、黃芩、益母草、澤蘭、甘遂、京大戟、決明子、苦參、兒茶、防己、昆布、刺蒺藜、路路通、茵陳蒿、川楝子、拳參、萹蓄、虎杖、羊蹄、白薇、香加皮、漢防己、關(guān)木通、赤芍、連翹、梔子、白花蛇舌草、桑寄生、桑枝、商陸、王不留行、萆薢、石韋、牛膝、牽牛子、黃柏、枳實(shí)、檳榔。

2.3.2 中藥藥性-有效成分關(guān)聯(lián)分析 中藥藥性與有效成分關(guān)聯(lián)分析采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則算法，支持度(Support)與置信度(Confidence)是此算法兩個(gè)重要屬性。支持度：P（X∪Y），表示X和Y這兩個(gè)項(xiàng)集在事務(wù)集Ｄ中同時(shí)出現(xiàn)的概率；置信度：P（Y|X），表示在出現(xiàn)項(xiàng)集X的事務(wù)集Ｄ中，項(xiàng)集Y也同時(shí)出現(xiàn)的概率[4-5]。兩者分別代表關(guān)聯(lián)規(guī)則的有用性與確定性。本研究對(duì)上焦、中焦、下焦利水功效中藥的性、味與有效成分?jǐn)?shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，呈現(xiàn)中藥藥性-有效成分的關(guān)聯(lián)規(guī)律?，F(xiàn)以歸屬上焦中藥（26味）為例，詳細(xì)表述中藥藥性-有效成分的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并分析關(guān)聯(lián)規(guī)律。中焦、下焦利水功效的關(guān)聯(lián)關(guān)系與分析亦同。

利用SAS 9.1.3的Enterprise Miner模塊對(duì)歸屬上焦的利水功效中藥的藥性與有效成分之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行分析。為了保證藥性與有效成分分析具有一定的重復(fù)性，并對(duì)藥性分類準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，設(shè)置支持度不小于6%，置信度不小于30%。分析結(jié)果顯示，藥性溫與有效成分黃酮、萜關(guān)聯(lián)最為密切，支持度均為11.11%，置信度均為50%。其他關(guān)聯(lián)較為密切的是溫-苯丙素、平-黃酮、寒-黃酮、溫-生物堿、平-生物堿、平-揮發(fā)油等頻繁集。見表5。

表5 歸屬上焦利水功效中藥的藥性與有效成分的關(guān)聯(lián)關(guān)系

用同樣的方法對(duì)歸屬上焦的利水功效中藥的藥味與有效成分之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行分析，藥性辛與有效成分黃酮關(guān)聯(lián)最為密切。苦-黃酮、辛-萜、辛-苯丙素、辛-生物堿、苦-萜、甘-黃酮、甘-萜、甘-生物堿等頻繁集的關(guān)聯(lián)密切程度依次遞減。見表6。

表6 歸屬上焦利水功效中藥的藥味與有效成分的關(guān)聯(lián)關(guān)系

為更好地呈現(xiàn)歸屬上焦中藥的四性、五味與有效成分三者之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，以NetDraw軟件為工具，基于不同歸經(jīng)中藥的性、味與有效成分?jǐn)?shù)據(jù)信息，構(gòu)建歸屬上焦利水功效中藥的藥性、藥味與有效成分關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖譜[6]。其中，藥性用圓形代表，藥味用方框代表，有效成分用三角代表。圓形、方框、三角的形狀越大（?。?，代表出現(xiàn)的頻次越高（低）。由圖1所示，并結(jié)合表5、6可知，歸上焦利水中藥以性溫、味辛為主，有效成分以黃酮類居多，萜類其次。

圖1 歸屬上焦利水功效中藥的藥性、藥味與有效成分關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖譜

與上焦26味中藥藥性-有效成分關(guān)聯(lián)分析過程一樣，對(duì)中焦、下焦中藥數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理。結(jié)果顯示，歸中焦利水功效中藥以性平、味甘為主，其有效成分以萜類居多，甾體類其次；歸下焦利水功效中藥以性寒、味苦為主，其有效成分以萜類居多，黃酮類其次。

3 討論

基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是發(fā)現(xiàn)隱藏在海量數(shù)據(jù)中知識(shí)關(guān)聯(lián)的重要方法，廣泛應(yīng)用在中醫(yī)藥研究各個(gè)領(lǐng)域。它將傳統(tǒng)文獻(xiàn)規(guī)范化、系統(tǒng)化，揭示其內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系，對(duì)促進(jìn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是傳統(tǒng)中醫(yī)藥文獻(xiàn)所載的中藥性味、歸經(jīng)等有諸多意向判斷內(nèi)容，具有自身特殊性。針對(duì)中藥藥性等一些不確定性因素，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在中醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用仍需進(jìn)一步研究與探索。

本項(xiàng)研究以相關(guān)中醫(yī)古籍、中醫(yī)現(xiàn)代文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，通過資料檢索收集、整理與統(tǒng)計(jì)，以不同歸經(jīng)的90味常見利水中藥藥性-有效成分為核心，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，系統(tǒng)揭示兩者的關(guān)聯(lián)性。此方法基于事實(shí)，科學(xué)可行，對(duì)研究中藥藥性與有效成分的作用規(guī)律提供了新的思路和借鑒。

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[4]于紅艷，許成剛.關(guān)聯(lián)挖掘技術(shù)在中藥藥性及其他屬性間關(guān)系的應(yīng)用研究[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2013,19(14): 343-346.

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A Study on Association Rules of Chinese Herbal Properties and the Effective Components in Diuresis Efficacy Based on Data Mining

Liu Jingliang, Pei Li*, Li Yang, Shi Lei

(Library of Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin Heilongjiang 150040, China)

To present action laws of Chinese herbal properties and the effective components in diuresis efficacy; to reveal the associated connotation.This study selected 90 kinds of common Chinese medical herbs of diuretic efficacy. Ancient and modern medical literature was employed as basic data to construct database. Data mining technology was used to analyze the intrinsic relation between Chinese herbal properties and effective components of these Chinese medical herbs by use of the association rule.The Chinese medical herbs of upper Jiao diuresis efficacy are given priority to warm in nature, and acrid in taste. Their effective components are in the majority of flavonoids, and then terpenoids followed; the Chinese medical herbs of middle Jiao diuresis efficacy are given priority to ping in nature, and sweet in taste. Their effective components are in the majority of terpenoids, and then steroidal followed; the Chinese medical herbs of lower Jiao diuresis efficacy are given priority to cold in nature, and bitter in taste. Their effective components are in the majority of terpenoids, and then flavonoids followed.Through collecting and analyzing association rules of Chinese herbal properties and effective components in dieresis efficacy, this study provided a reference for researches on diuretic medicine theory and science interpretation.

Chinese herbal property; dieresis efficacy; effective component; data mining

10.3969/j.issn.2095-5707.2014.05.003

黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目（JG2012010589）；黑龍江省教育廳人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目（12532355）

劉景亮，館員，研究方向：情報(bào)學(xué)，中醫(yī)藥信息學(xué)。E-mail：aaronljl@163.com

通訊作者：裴麗，研究館員，研究方向：醫(yī)史文獻(xiàn)學(xué)，醫(yī)學(xué)信息學(xué)。E-mail: peili0221@163.com

2014-05-21

編輯：魏民