基于關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘治療心血管疾病常用中藥組分藥理作用研究?

鞏子漢，劉麗梅，李園白，劉振麗，岳廣欣△

(1.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)基礎(chǔ)理論研究所，北京 100700；2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥信息研究所，北京 100700)

心血管系統(tǒng)疾病包括心臟和血管疾病，是現(xiàn)代社會(huì)嚴(yán)重威脅人類健康、引起死亡的主要疾病[1]?！吨袊?guó)心血管病報(bào)告(2019年)》提出，目前我國(guó)心血管系統(tǒng)疾病患者人數(shù)約2.9億，且心血管系統(tǒng)疾病居中國(guó)人群死亡原因的首位[2]。中醫(yī)藥在臨床治療心血管疾病中應(yīng)用廣泛，并發(fā)揮著不可或缺的作用。研究表明，中藥在改善心肌能量代謝、改善心功能、提高運(yùn)動(dòng)耐量、抗凝、抑制血小板聚集、改善微循環(huán)及調(diào)節(jié)血脂等諸多方面療效突出[3-6]。關(guān)聯(lián)規(guī)則是用來(lái)反映一個(gè)事物與其他事物之間的相互依存性和關(guān)聯(lián)性的規(guī)律，目前已廣泛用于生物信息、中醫(yī)臨床信息分析及醫(yī)療診斷等方面[7]。故本研究采用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法，基于中藥及組分中藥治療心血管疾病的相關(guān)文獻(xiàn)分析組分-藥理作用之間的規(guī)則，篩選關(guān)聯(lián)度較高的組分-藥理作用規(guī)則，挖掘組分潛在的藥理作用，為組分潛在藥理作用研究提供前瞻性推斷，同時(shí)為臨床應(yīng)用組分中藥治療心血管疾病優(yōu)化配伍提供理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究以中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥信息研究所開發(fā)的“治療心血管疾病的方劑-中藥-組分信息檢索統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)”為數(shù)據(jù)源，收集自1995至2020年使用中藥配伍與組分配伍治療心血管疾病的相關(guān)文獻(xiàn)，檢索相關(guān)方劑、中藥、組分(成分、有效部位)的化學(xué)活性、安全、臨床信息，確定的關(guān)鍵詞為“參麥注射液”“芪參益氣方”“丹紅注射液”“參附注射液”“復(fù)方丹參方”“心血管疾病”“活性信息”“安全信息”“化學(xué)信息”及“臨床信息”等[7，8]。該數(shù)據(jù)庫(kù)共收集相關(guān)文獻(xiàn)13122篇，涉及中藥363種，篩除綜述、Meta分析及文摘等類型文獻(xiàn)，從藥理實(shí)驗(yàn)研究、臨床對(duì)照試驗(yàn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究、多中心研究及隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)等類型文獻(xiàn)中尋找組分-藥理作用關(guān)系。提取關(guān)于診斷、治療、藥物配伍、藥理作用、藥物主要有效組分等多方面的信息，如研究題目、病例數(shù)、中醫(yī)證候、治療策略和用藥等[9]，其中明確提出中藥有效組分的藥理作用及相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究文獻(xiàn)共計(jì)3524篇。

2 方法

依據(jù)2020版《中華人民共和國(guó)藥典》《中藥學(xué)》《疾病和有關(guān)健康問(wèn)題的國(guó)際統(tǒng)計(jì)分類(ICD-10)》《中藥化學(xué)》和《中藥藥理學(xué)》對(duì)中藥名稱、疾病名稱、組分名稱和藥理作用名稱做數(shù)據(jù)規(guī)范化處理，完成對(duì)數(shù)據(jù)的搜索、整理、記錄和預(yù)處理(如每行的各字段依次代表編號(hào)、方劑名稱、中藥名稱、組分名稱等)。利用Excel 2010中數(shù)據(jù)挖掘模塊的關(guān)聯(lián)規(guī)則算法，設(shè)置參數(shù)為每個(gè)規(guī)則中最低支持為2項(xiàng)，最小規(guī)則概率為10%。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到治療心血管疾病的組分-藥理作用規(guī)則[7]。

3 結(jié)果

3.1 組分-藥理作用規(guī)則

對(duì)“治療心血管疾病的方劑-中藥-組分信息檢索統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)”所收集、加工的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，得出每組規(guī)則的重要性和置信度，其中重要性數(shù)值越大表明關(guān)聯(lián)強(qiáng)度越高。

3.1.1 印證的組分-藥理作用規(guī)則 規(guī)定重要性≥0.4，置信度≥15%，篩選得到治療心血管疾病的組分-藥理作用規(guī)則表(見表1)。由表可知，白藜蘆醇->抗氧化作用、丹參素->抗血小板凝集作用、抗氧化作用->白藜蘆醇、抗血小板凝集作用->丹參素等關(guān)系位置靠前，說(shuō)明治療心血管疾病的過(guò)程中藥物發(fā)揮抗氧化、抗血小板凝集藥理作用的物質(zhì)基礎(chǔ)可能分別是白藜蘆醇及丹參素，且白藜蘆醇的抗氧化及丹參素的抗血小板凝集作用已有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

表1 組分-藥理作用規(guī)則表

3.1.2 潛在的組分-藥理作用規(guī)則 規(guī)定重要性≥0.4，置信度≥15%，篩選目前尚未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的組分-藥理作用規(guī)則，得到治療心血管疾病的組分-潛在藥理作用規(guī)則表(見表2)。由表可知，抗動(dòng)脈粥樣硬化作用->芍藥苷，丹參酮IIA->擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈作用，芍藥苷->抗動(dòng)脈粥樣硬化作用，擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈作用->丹參酮IIA等關(guān)系位置靠前，說(shuō)明治療心血管疾病的過(guò)程中藥物發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化及擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈作用的物質(zhì)基礎(chǔ)可能分別是芍藥苷和丹參酮IIA，同時(shí)丹參酮IIA和芍藥苷可能分別潛在擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈及抗動(dòng)脈粥樣硬化的藥理作用，但尚未見到相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

表2 組分-潛在藥理作用規(guī)則比較

3.2 組分-藥理作用規(guī)則網(wǎng)絡(luò)

對(duì)“治療心血管疾病的方劑-中藥-組分信息檢索統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)”所收集、加工的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，依據(jù)重要性及置信度繪制組分-藥理作用規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖(見圖1)。由圖可知，同一組分可能含有多種不同的藥理作用，且這些藥理作用之間可能會(huì)有隱含的相互關(guān)系，如三七總皂苷具有抗血小板聚集、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗心肌缺血及保護(hù)心肌等多種藥理作用，且抗心肌缺血與保護(hù)心肌兩個(gè)藥理作用之間可能隱含某種相互關(guān)系，而這種關(guān)系可能是通過(guò)抗血小板凝集的藥理作用實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)同一藥理作用可能會(huì)涉及多個(gè)組分，如具有強(qiáng)心藥理作用的，成分包含三七總皂苷R1、人參皂苷、人參皂苷Rg1等。

圖1 組分-藥理作用規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖

3.2.1 同一組分包含多種藥理作用 分析組分-藥理作用規(guī)則，建立同一組分的多種藥理作用規(guī)則表(見表3)。由表可知，同一組分可能含有多種藥理作用，如白藜蘆醇有抗氧化、抗動(dòng)脈粥樣硬化及抗心肌缺血的藥理作用，其抗氧化[10]作用已得到藥理實(shí)驗(yàn)印證，但抗氧化、抗動(dòng)脈粥樣硬化為其潛在的藥理作用，尚需通過(guò)藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)印證；丹參酮IIA具有降血脂、擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈及抗血小板聚集的藥理作用，其降血脂及抗血小板聚集的藥理作用已得到藥理實(shí)驗(yàn)的印證[11-13]，但其擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈硬化為其潛在的藥理作用，尚需通過(guò)藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)印證。

表3 同一組分多種藥理作用規(guī)則比較

3.2.2 同一藥理作用涉及多種組分 分析組分-藥理作用規(guī)則，建立同一藥理作用的多種組分規(guī)則表(見表4)。由表可知，同一藥理作用可能涉及多種組分，如保護(hù)心肌的藥理作用可能涉及黃芩苷、人參皂苷、黃芩多糖、膽酸類物質(zhì)、三七總皂苷及厚樸酚等多種組分，且已有藥理實(shí)驗(yàn)印證黃芩苷、人參皂苷、三七總皂苷及厚樸酚均具有保護(hù)心肌的藥理作用，但黃芩多糖、膽酸類物質(zhì)是否潛在有保護(hù)心肌的藥理作用，尚需通過(guò)藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)印證。

表4 同一藥理作用的多種組分

4 討論

中醫(yī)藥被廣泛應(yīng)用于臨床治療心血管疾病且療效突出，具有改善心肌能量代謝、改善心功能、提高運(yùn)動(dòng)耐量、抗凝及抑制血小板聚集等重要作用?！?73計(jì)劃”方劑配伍規(guī)律研究項(xiàng)目開展了對(duì)于組分中藥的研究，同時(shí)在組分中藥關(guān)鍵技術(shù)研究等領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。組分中藥是由兩個(gè)或多個(gè)天然有效組分組成的復(fù)方，從多味中藥成分配伍的角度其屬于復(fù)方范疇，從中藥大多數(shù)來(lái)源于植物角度其又屬于天然藥物范疇[14]。本研究采用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法，挖掘組分的潛在藥理作用并篩選并聯(lián)度較高的組分-藥理作用規(guī)則，以期為臨床用藥提供理論依據(jù)。

血管內(nèi)皮對(duì)血管起防護(hù)及屏障作用，并參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)，一旦發(fā)生血管內(nèi)皮損傷會(huì)導(dǎo)致血小板聚集、血管收縮形成微血栓[15]，同時(shí)血管內(nèi)皮功能減退是動(dòng)脈粥樣硬化早期病變最敏感的指標(biāo)[16]。研究表明[17]，赤芍、白芍均能通過(guò)調(diào)節(jié)一氧化氮(nitric oxide，NO)和內(nèi)皮素-1(Endothelin-1，ET-1)的異常分泌進(jìn)而發(fā)揮保護(hù)血管內(nèi)皮的功能，且芍藥苷為其有效部位，故推斷芍藥苷潛在調(diào)節(jié)動(dòng)脈粥樣硬化的藥理作用；亦有研究表明[18]，白芍總苷可降低高血脂大鼠血漿中甘油三酯、總膽固醇濃度及低密度脂蛋白膽固醇濃度，升高低密度脂蛋白膽固醇濃度，同時(shí)芍藥苷又為白芍總苷的主要組成成分，故而推斷芍藥苷潛在降血脂的藥理作用。與本研究結(jié)果芍藥苷潛在抗動(dòng)脈粥樣硬化及降血脂的藥理作用類似。Zhang等[19]發(fā)現(xiàn)，0.1～0.3 g/L的丹參素可瞬時(shí)增加Ca2+內(nèi)流，微弱收縮離體大鼠胸主動(dòng)脈，1～3 g/L的丹參素可開放血管平滑肌細(xì)胞非選擇性K+通道和小電導(dǎo)鈣敏感性K+通道，顯著舒張血管環(huán)。同時(shí)張潔等[20]應(yīng)用膜片鉗技術(shù)發(fā)現(xiàn)，丹參素能激活豬冠脈平滑肌細(xì)胞高電導(dǎo)鈣激活鉀通道[K(Ca)]，說(shuō)明丹參素可舒張血管并與鉀通道的開放相關(guān)，故而推斷丹參素潛在擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈的藥理作用。申小國(guó)等[21]研究發(fā)現(xiàn)，丹參酮ⅡA磺酸鈉可以顯著降低冠心病心絞痛患者的血脂及血液流變學(xué)指標(biāo)。又有研究表明[22，23]，丹參酮ⅡA磺酸鈉可有效增加慢性心力衰竭患者的冠脈血流量，并對(duì)患者的心肌缺血具有很好的改善作用，可有效提高心臟功能，而丹參酮IIA磺酸鈉在體內(nèi)發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)是其轉(zhuǎn)化的參酮IIA[24]，故而推斷丹參酮IIA潛在擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈及抗心肌缺血的藥理作用。與我們的研究結(jié)果丹參素、丹參酮IIA均潛在擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈的藥理作用，同時(shí)丹參酮IIA潛在抗心肌缺血的藥理作用具有一定的相似性。蘇華等[25]在三七皂苷R1抗凝血酶參與下對(duì)體外凝血酶活性的影響實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，三七皂苷R1與凝血酶之間并無(wú)直接關(guān)系，而在25%血漿抗凝血酶參與下，高濃度(5 mg/mL)三七皂苷R1能明顯抑制凝血酶活性，抑制率達(dá)19.87%。陳重華等[26，27]依托關(guān)于三七總皂苷活血化瘀功效的文獻(xiàn)報(bào)道，先后對(duì)小鼠進(jìn)行了微循環(huán)和抗凝血作用的藥理檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)三七皂苷R1能夠延長(zhǎng)小鼠的凝血時(shí)間，故而推斷三七皂苷R1具有抗血小板聚集的潛在藥理作用。本研究結(jié)果表明，三七皂苷R1潛在抗凝血的藥理作用，與上述研究結(jié)果吻合。故通過(guò)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘組分中藥潛在藥理作用，可為組分的藥理學(xué)研究提供前瞻性推斷。但尚有部分規(guī)則目前并無(wú)類似或相關(guān)報(bào)道，如結(jié)果表明水化硅酸鋁具有保護(hù)心肌的潛在作用，卻鮮有水化硅酸鋁的研究報(bào)道，故依據(jù)挖掘結(jié)果指導(dǎo)臨床和開展組分潛在藥理作用的研究時(shí)可以縮小研究范圍，但必須參照現(xiàn)有組分相關(guān)的藥理作用開展研究，才能對(duì)組分中藥優(yōu)化或組分中藥新配伍提供理論基礎(chǔ)。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同一組分可能含有多個(gè)藥理作用或同一藥理作用可能涉及多個(gè)組分，提示在治療心血管疾病的用藥選擇中，可對(duì)挖掘結(jié)果中包含多種藥理作用的組分做最優(yōu)選擇。如為動(dòng)脈粥樣硬化患者做用藥選擇時(shí)，首選具有抗動(dòng)脈粥樣硬化藥理作用的組分，如芍藥苷、丹酚酸B、白藜蘆醇及三七總皂苷等，若患者兼見心肌缺血癥狀則可選具有抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗心肌缺血藥理作用的白藜蘆醇，治療時(shí)兼顧主癥及次癥，有利于提高組分的利用度。再者有利于藥對(duì)或方劑某一藥理作用機(jī)理及其可能物質(zhì)基礎(chǔ)的推測(cè)。如復(fù)方丹參滴丸具有改善心肌缺血的藥理作用，臨床用于治療心絞痛和無(wú)癥狀心肌缺血。依據(jù)挖掘結(jié)果，丹酚酸B及三七總皂苷均具有抗心肌缺血的藥理作用，表明該復(fù)方治療心絞痛和無(wú)癥狀心肌缺血的作用機(jī)理可能是抗心肌缺血，同時(shí)推測(cè)出其發(fā)揮抗心肌缺血作用的物質(zhì)基礎(chǔ)可能是丹酚酸B及三七總皂苷，二者在治療心絞痛和無(wú)癥狀心肌缺血時(shí)發(fā)揮了抗心肌缺血的協(xié)同作用。

綜上所述，組分-藥理作用、組分-潛在藥理作用規(guī)則的挖掘，為組分潛在藥理作用研究提供了前瞻性推斷，同時(shí)為使用組分中藥治療心血管疾病優(yōu)化配伍和應(yīng)用提供了理論依據(jù)。