基于數(shù)據(jù)挖掘探討含鈣中藥藥性規(guī)律

李 偉，蔣沙莎，歐美鳳，陳 冉，王運(yùn)來，許 釩

（安徽中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院中藥復(fù)方安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230012）

鈣是人體內(nèi)含量最豐富的無機(jī)元素，含鈣中藥是指本草記載中主要含有Ca2＋的中藥?，F(xiàn)代研究［1?2］普遍認(rèn)為，含鈣中藥所含的Ca2＋和相應(yīng)的陰離子沒有發(fā)揮應(yīng)有作用，而將其功效歸結(jié)于微量元素，但撇開前者而去探討后者作用也不合理。文獻(xiàn)［3?7］ 報(bào)道，Ca2＋能觸發(fā)有機(jī)體多種生理活動(dòng)，而且陰離子（SO42－、CO32－、PO43－）也在人體內(nèi)環(huán)境中廣泛存在，并發(fā)揮維持人體內(nèi)環(huán)境平衡、調(diào)節(jié)電解質(zhì)紊亂的作用，可能是含鈣中藥發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)。文獻(xiàn)［8?9］ 統(tǒng)計(jì)了常用的含鈣中藥，并根據(jù)《中華本草》 進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，但統(tǒng)計(jì)不夠全面，未深入涉及離子層面，也未采用統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行系統(tǒng)分析，僅是一般經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。因此，本研究從含鈣中藥所含的主要離子角度出發(fā)，通過Clementine 12.0 軟件進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，SPSS 23.0 軟件進(jìn)行聚類分析、主成分分析，有助于解釋含鈣中藥的一般藥性規(guī)律，為系統(tǒng)研究其作用機(jī)理提供理論依據(jù)。

1 方法

1.1 檢索和計(jì)算 查閱《中國藥典》 《中藥大辭典》 《中華本草》 《安徽省中藥飲片炮制規(guī)范》 中的含鈣中藥，歸納其中藥成分組成、性味與歸經(jīng)、功能與主治，確定其所含主要成分，并根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算Ca2＋、陰離子含量，以主含化合物占比乘以相對(duì)分子質(zhì)量比例作為離子含量［如石膏主要含CaSO4·2H2O（以95%計(jì)），其相對(duì)分子質(zhì)量為172，其中Ca2＋占比40／172，則Ca2＋含量＝95% ×40／172＝22%］。

1.2 關(guān)聯(lián)分析 通過Clementine 12.0 軟件進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，設(shè)置支持度為20%，置信度為80%。支持度是指前項(xiàng)和后項(xiàng)同時(shí)出現(xiàn)的概率，而置信度是指此數(shù)據(jù)集中前項(xiàng)出現(xiàn)時(shí)后項(xiàng)出現(xiàn)的概率，支持度越大，關(guān)聯(lián)規(guī)則越重要；置信度越大，關(guān)聯(lián)規(guī)則的準(zhǔn)確度越高。

1.3 聚類分析、主成分分析 采用SPSS 23.0 軟件，先將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析達(dá)到分類的目的，再將其結(jié)果簡(jiǎn)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，總結(jié)概括含鈣中藥的一般分類規(guī)律和主要成分。

1.4 納入標(biāo)準(zhǔn) ①本草記載的中藥材；②Ca2＋含量超過4.0%的中藥材；③以礦物藥、動(dòng)物藥為主；④給藥方式為口服。

1.5 排除標(biāo)準(zhǔn) ①給藥方式為外敷等，不能口服；②毒性大；③現(xiàn)已不作為藥用的中藥材；④含鈣量較低而無法發(fā)揮主要作用（如甘草中也含有Ca2＋，但其并無藥效）。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)檢索 《中國藥典》 《中華本草》 《中藥大辭典》《安徽省中藥飲片炮制規(guī)范》 中主要含鈣中藥共有32 味，依據(jù)納入、排除標(biāo)準(zhǔn)，將符合條件者納入，不符合條件者排除（因石灰遇水有腐蝕性，并且現(xiàn)已不作為藥用，故排除。陽起石、陰起石含有Mg2＋，會(huì)拮抗Ca2＋吸收，并且前者會(huì)導(dǎo)致小鼠胃腸功能損傷而體質(zhì)量下降［10?11］，故也排除）。最終，納入29 味含鈣中藥，查閱文獻(xiàn)［12?29］ 并結(jié)合相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算Ca2＋、陰離子含量，結(jié)果見表1。

表1 29 味含鈣中藥概況

2.2 關(guān)聯(lián)分析 表2 顯示，平肝潛陽大多與肝、咸、寒相關(guān)，支持度均在20%以上，置信度均在83%以上；清熱大多與咸、寒相關(guān)，兩者同時(shí)出現(xiàn)的支持度達(dá)51.7%；安神鎮(zhèn)驚大多與心、肝經(jīng)和咸、寒相關(guān)，其中歸心經(jīng)的含鈣中藥大多具有安神鎮(zhèn)驚功效，支持度達(dá)27.5%，置信度達(dá)87.5%；歸肝經(jīng)的含鈣中藥大多具有平肝潛陽功效；同時(shí)歸兩經(jīng)的含鈣中藥大多具有安神鎮(zhèn)驚功效；性寒的含鈣中藥大多具有清熱功效，支持度達(dá)34.4%，置信度達(dá)90.0%；味咸的含鈣中藥大多歸腎經(jīng)，支持度達(dá)41.3%。

表2 含鈣中藥關(guān)聯(lián)分析

表3 顯示，咸味在整個(gè)前項(xiàng)和后項(xiàng)中出現(xiàn)次數(shù)最多（11 次），其次為肝（9 次），另外寒出現(xiàn)7 次，心出現(xiàn)6次，平肝潛陽出現(xiàn)6 次，安神鎮(zhèn)驚出現(xiàn)4 次，腎出現(xiàn)2 次，清熱出現(xiàn)2 次，提示含鈣中藥性味歸經(jīng)以咸、寒、肝經(jīng)為主，也有部分歸心經(jīng)；功效以平肝潛陽居多，其次為安神鎮(zhèn)驚，清熱僅占一小部分。

表3 含鈣中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則

2.3 聚類分析 根據(jù)陰離子數(shù)量和前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果［30］，設(shè)定K值為4 類。表4 顯示，第1 類中藥共19 味，為寒水石、姜石、花蕊石、蛤殼、浮海石、瓦楞子、珊瑚、珍珠、石決明、珍珠母、牡蠣、紫貝、孔公孽、海螵蛸、鐘乳石、鵝管石、石燕、石蟹、魚腦石，主要含碳酸鈣；第2 類中藥共3 味，為石膏、長石、理石，主要含硫酸鈣；第3 類中藥共6 味，為羚羊角、鹿角、鹿角霜、龍骨、龍齒、鱉甲等，主要含磷酸鈣；第4 類中藥僅1 味，為紫石英，主要含氟化鈣。由此可知，含鈣中藥主要分為碳酸鈣組、磷酸鈣組、硫酸鈣組，三者占總數(shù)的96.5%。

表4 含鈣中藥聚類分析

2.4 主成分分析 將碳酸鈣組、磷酸鈣組、硫酸鈣組構(gòu)成的簡(jiǎn)化表格進(jìn)行主成分分析（紫石英占比過低，故舍去），根據(jù)文獻(xiàn)［31?35］ 報(bào)道，選取主成分初始特征值大于1者，并結(jié)合累積方差貢獻(xiàn)率和成分矩陣確定主要成分。表5 顯示，前2 個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)79.4%，即反映含鈣中藥79.4%的綜合信息；表6 顯示，Ca2＋、離子在第1 主成分上有較大載荷，而離子在第2 主成分上有最大載荷；圖1 顯示，離子距離坐標(biāo)軸原點(diǎn)的位置較遠(yuǎn)，表明其貢獻(xiàn)較大。綜上所述，含鈣中藥主要成分是Ca2＋、離子。

表5 總方差解釋

表6 主成分矩陣

圖1 最大方差法旋轉(zhuǎn)后組件圖

3 討論

關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、主成分分析均為多元統(tǒng)計(jì)分析方法，其中關(guān)聯(lián)分析是利用關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，目的是挖掘隱藏在數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系；聚類分析實(shí)質(zhì)是根據(jù)研究對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律和性質(zhì)進(jìn)行分類；主成分分析是將多個(gè)變量通過線性變換以選出少量的主成分來描述多種指標(biāo)之間聯(lián)系的一種多元數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法［36?37］。

根據(jù)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果可知，含鈣中藥多性寒，味咸，歸肝經(jīng)，功能主治集中在平肝潛陽、安神鎮(zhèn)驚、清熱等方面，其中平肝潛陽多與肝、咸、寒相關(guān)，安神鎮(zhèn)驚多與心、肝經(jīng)和咸、寒相關(guān)，清熱功效多與咸、寒相關(guān)。根據(jù)聚類分析結(jié)果可知，主含Ca2＋、離子的中藥共3 味，占含鈣中藥的10.3%，性味辛、寒，歸胃經(jīng)，功能主治清熱瀉火，其中主含硫酸鈣的3 味中藥都具有清熱瀉火作用，表明石膏清熱作用可能與其主要成分硫酸鈣有關(guān)，具體作用機(jī)制有待進(jìn)一步驗(yàn)證；主含Ca2＋、離子的中藥共19 味，占含鈣中藥的65.5%，其中動(dòng)物藥11 味，占比37.9%，礦物藥8 味，占比21.8%，此類藥物大多味咸，歸肺、肝、腎經(jīng)，歸肺經(jīng)則化痰，歸肝腎經(jīng)則平抑肝陽；主含Ca2＋、離子的中藥共6 味，占比20.6%，全為動(dòng)物藥，味澀，歸心、肝經(jīng)，具有鎮(zhèn)心安神、溫腎助陽的作用，其中鱉甲功效為滋陰潛陽，而且其現(xiàn)代藥理研究主要集中在增強(qiáng)免疫及抗肝、肺纖維化等方面，與傳統(tǒng)適應(yīng)證有很大不同，故相關(guān)研究需要進(jìn)一步論證［38］；主含Ca2＋、F－的中藥只有1 味，即紫石英，占比3.4%，用于腎陽虧虛、宮冷不孕，付靈梅［39］發(fā)現(xiàn)它可顯著提高排卵障礙大鼠模型卵泡刺激素受體的表達(dá)強(qiáng)度，其對(duì)卵泡刺激素受體的激動(dòng)作用及對(duì)黃體生成素受體的抑制作用可能是其中氟化鈣和其他成分共同作用的結(jié)果。根據(jù)主成分分析結(jié)果可知，Ca2＋、離子為含鈣中藥主要成分，這與普遍認(rèn)為的含鈣中藥大多為礦物藥、動(dòng)物藥一致，雖然硫酸鈣組（如石膏）所占比重較小，但在中藥臨床應(yīng)用中也發(fā)揮重要作用，需引起研究者的重視。

小兒高熱驚厥是兒科急癥，每次發(fā)作有不同程度的腦缺氧并伴隨低鈣癥狀，嚴(yán)重影響患兒智力和身體健康［40?41］，它在中醫(yī)中屬于“急驚風(fēng)”范疇，主要病機(jī)是熱、痰、驚、風(fēng)的相互影響。近年來，關(guān)于含鈣中藥的解熱作用、抗驚厥作用的研究頗多［42?46］，可見它對(duì)于治療小兒高熱驚厥有很好的療效［47］?！吨嗅t(yī)臨床診療術(shù)語》 將高血壓的中醫(yī)病名對(duì)應(yīng)為“風(fēng)炫”，《素問·至真要大論》云：“諸風(fēng)掉炫，皆屬于肝”，故中醫(yī)治療高血壓主要是針對(duì)肝［48?50］。根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，老年高血壓患者在服用降壓藥的同時(shí)聯(lián)合鈣劑有助于降低血壓，含鈣中藥不僅含有充足的Ca2＋，而且作用大多為平肝潛陽，可知其降壓作用是一個(gè)值得繼續(xù)挖掘的課題。

綜上所述，含鈣中藥大多性寒，味咸，歸肝經(jīng)，主要功效平肝潛陽、安神鎮(zhèn)驚，主要分為碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣，主要成分是Ca2＋、離子，并且對(duì)小兒高熱驚厥和高血壓有潛在治療效果。