基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度分析技術(shù)的肝纖維化證候相關(guān)生物指標(biāo)文獻(xiàn)研究*

王偉明 盧 朋 陳建新 趙 云 暢洪昇 王 偉△

1.北京中醫(yī)藥大學(xué) (北京，100029) 2.中國科學(xué)院自動化研究所綜合信息系統(tǒng)研究中心 3.北京中醫(yī)藥大學(xué)信息中心4.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是描述復(fù)雜系統(tǒng)的一種有效方式，對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的分析有多種方法，本技術(shù)主要使用節(jié)點(diǎn)度來衡量生物指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性，確定關(guān)鍵的生物指標(biāo)。所謂節(jié)點(diǎn)度是指該節(jié)點(diǎn)的連接數(shù)，即節(jié)點(diǎn)的邊數(shù)。在本文中，節(jié)點(diǎn)度表示為生物指標(biāo)相關(guān)性。本技術(shù)使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)描述相互關(guān)聯(lián)的生物指標(biāo)，以3 018篇肝纖維化中醫(yī)證候醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)為處理對象，從系統(tǒng)的、整體的、全局的觀點(diǎn)去考量生物指標(biāo)，把生物指標(biāo)作為實(shí)體對象，建立生物指標(biāo)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，通過使用文本挖掘的同現(xiàn)處理、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析，獲取關(guān)鍵核心的生物指標(biāo)。

1 資料與方法

1.1 檢索文獻(xiàn)與建立數(shù)據(jù)庫

1.1.1 依據(jù)2011年肝硬化中西醫(yī)結(jié)合診治共識［1］，確定肝硬化中醫(yī)證候：肝氣郁結(jié)證/水濕內(nèi)阻證/濕熱蘊(yùn)結(jié)證/肝腎陰虛證/脾腎陽虛證/瘀血阻絡(luò)證，以此作為文獻(xiàn)研究對象。

1.1.2 在CNKI(《中國知網(wǎng)》)基本檢索窗口中確定“全文”，分別輸入：“肝纖維化”和“肝硬化”，“并含”“主題”“證候or證”：分別得到文獻(xiàn)，肝氣郁結(jié)428篇，濕熱蘊(yùn)結(jié)326篇，水濕內(nèi)阻44篇，肝腎陰虛1 333篇，脾腎陽虛818篇，瘀血阻絡(luò)522篇，文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間：1981-2012年，共有文獻(xiàn)3 471篇，分別下載文獻(xiàn)。

1.1.3 納入標(biāo)準(zhǔn) 凡涉及到肝硬化 (或肝纖維化)中醫(yī)證候或某一證型與生物指標(biāo)的相關(guān)研究文獻(xiàn)均列為納入文獻(xiàn)。

1.1.4 排除標(biāo)準(zhǔn) ①非肝硬化或肝纖維化為主要內(nèi)容的相關(guān)文獻(xiàn)予以排除;②綜述性文章均予以排除;③經(jīng)閱讀發(fā)現(xiàn)內(nèi)容重復(fù)且為同一研究的文獻(xiàn)，選擇資料最為完整的一篇文獻(xiàn)予以納入，其余排除;④僅有治療經(jīng)驗(yàn)而無相關(guān)生物理化指標(biāo)的醫(yī)案及治驗(yàn)性質(zhì)的文章予以排除。

1.1.5 篩選策略及錄入方法 對以上檢索到的3 471篇文獻(xiàn)，進(jìn)行人工核對和閱讀，按照上述納入與排除標(biāo)準(zhǔn)，篩選以肝硬化 (或肝纖維化)證候及相關(guān)生物指標(biāo)為主要研究內(nèi)容的文獻(xiàn)且為核心期刊收錄的文章3 018篇。對篩選文獻(xiàn)的基本信息進(jìn)行整理，文章題目、中醫(yī)證候、生物指標(biāo)、結(jié)論、文獻(xiàn)來源、作者、期刊等，并轉(zhuǎn)化至文本文檔錄入，建立數(shù)據(jù)庫。

2)改變超聲溫度313、323、333、343、353 K，超聲酸化后樣品編號記為ST1、ST2、ST3、ST4、ST5。

1.2 建立待選的生物指標(biāo)詞典 按照肝臟疾病臨床與基礎(chǔ)的類別與范圍，先廣泛初選相關(guān)指標(biāo)200個(gè)生物指標(biāo)如下［2～7］：

神經(jīng)內(nèi)分泌指標(biāo)(NEI)：多巴胺 (DA)，去甲腎上腺素(NE，NA)，乙酰膽堿 (Ach)，5-羥色胺 (5-HT)，促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素 (CRH)，腎上腺素 (AD)，促腎上腺皮質(zhì)激素 (ACTH)，性激素結(jié)合球蛋白 (SHBG)，血漿皮質(zhì)酮(CORT)，血清睪酮 (T)，脫氧異雄酮，雄烷二酮 (AR)，雌二醇 (Ez)，雌酮 (EO)，雌三醇 (E)a，性激素結(jié)合球蛋白 (SHBG)，雌激素受體 (ER)，γ干擾素 (interferon γ，IFNr)。

肝纖維化指標(biāo)：透明質(zhì)酸 (HA)、層粘連蛋白 (LN)、Ⅲ型前膠原 (PCⅢ)、Ⅳ型膠原 (Ⅳ-C)，TP，CG，PLD，組織型纖溶酶原激活物 (PA)，組織型纖溶酶原激活物抑制劑(PAI)-1。

肝炎肝硬化指標(biāo)：HBV DNA定量，HCV RNA，凝血酶原活動度 (PTA)，丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶 (ALT)，天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶 (AST)，總膽紅素 (TBil)，IFNα，IFNγ，白蛋白 (A)，球蛋白 (G)，白蛋白/球蛋白比值 (A/G)，血清膽堿酯酶(ChE)，血清一氧化氮 (NO)，血清內(nèi)皮素 (ET)-1，凝血酶原時(shí)間 (PT)，部分凝血酶時(shí)間 (APTT)，凝血酶時(shí)間(TT)。

細(xì)胞因子：白介素 (IL)-10，IL-13，IL-27，病毒脫氧核糖核酸單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)，巨噬細(xì)胞抑制蛋白-2(MIP-2)，紅細(xì)胞生成素 (EPO)，血清粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)，轉(zhuǎn)化生長因子 (TGF)β1，TGFβ2，肝細(xì)胞生長因子 (HGF)，成纖維細(xì)胞生長因子 (FGF)。

血液流變學(xué)指標(biāo)：門靜脈內(nèi)徑 (DPV)，脾靜脈內(nèi)經(jīng)(DSV)，門靜脈最大血流速度 (PVX)，脾靜脈最大血流速度 (SVX)，門靜脈血流量 (PVF)，脾靜脈血流量 (SVF)。

分子生物學(xué)指標(biāo)：肝星狀細(xì)胞 (HSCs)，α-SMA蛋白，Ⅰ型膠原蛋白 (ColⅠ)，Ⅲ型膠原蛋白 mRNA，Smad3表達(dá)，AGE受體 (RAGE)，NF-κB，p65 mRNA，RNAi，維甲類X受體α (RXR-α)，視黃醇類核內(nèi)受體-α (retinoid X receptor-alpha，RXR-α) 基因，Hedgehog、MAPK、磷脂酰肌醇 3-激蛋白激酶B，SHAP-HA蛋白，腫瘤壞死因子 (TNF)-α，基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子 (TIMP)-1，血小板衍生生長因子(PDGF)，基質(zhì)金屬蛋白酶 (MMP)-1，pcDNA-gremlin，細(xì)胞凋亡相關(guān)因子Caspase-3，腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)，CC趨化因子配體2(CCL2)，缺氧誘導(dǎo)因子，Th1/Th2極化，誘導(dǎo)型一氧化氮合酶 (iNOS)mRNA，col-Ⅰ基因，col-Ⅲ基因，腎素-血管緊張素Ⅱ (AngⅡ)1型受體(AT1R)mRNA，熱休克蛋白 70(HSP70)，血漿內(nèi)毒素，ED2，受體型蛋白酪氨酸磷酸酶 (PTPRJ)，過氧化氫酶(CAT)，肝再生增強(qiáng)因子 (ALR)，ERK1蛋白。

免疫組化指標(biāo)：Bcl-2表達(dá)，Bax表達(dá)，肝組織細(xì)胞核增殖抗原 (pcna)，蛋白酶活化受體 (PARs)1，PAR2，MMP-2，TIMP-2，纖溶酶原激活物抑制物 (PAI-1)，骨橋蛋白(OPN)，PLT，直接膽紅素 (DBil)。

肝組織指標(biāo)：羥脯氨酸 (Hyp)，超氧化物歧化酶(SOD)，谷胱甘肽 (GSH)，單胺氧化酶 (MAO)，丙二醛(MDA)，IL-17。

基因：α1腎上腺素受體1A亞型基因 (ADRA1A)，亞甲基四氫葉酸還原酶 (MTHFR)基因C677T，P22PHOX基因，(AT1R)基因A1166C，AT1R基因AC+CC基因型及C等位基因，醛固酮合成酶 (CYP11B2)基因T(-344)C，AT1R-810A/T，AT1受體基因mRNA，P2Y12基因TC/CC型，ACE基因DD基因型，內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因 (eNOS)，一氧化氮合酶基因 G894T(Glu298Asp)，血管緊張素Ⅱ2型受體(AGTR2)基因1675A/G，血管緊張素原基因M235T，血管壁Ⅰ型膠原蛋白和基因，SLC6A2基因啟動子3(promoter3，rs168924)，SLC6A2基因啟動子 2(promoter2，rs2397771)，血小板膜受體P2Y12基因G52T、-T744C多態(tài)性：TC/CC基因型，蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP-1B)基因位點(diǎn)IVS6+G82A(G突變)，過氧化物酶體增殖物激活受體 (PPARγ)C161T基因，心鈉素 (ANP)基因T2238C多態(tài)性及其C型受體 (NPRC)基因A-55C，內(nèi)皮素-2(endothelin-2，ET-2)基因A985G，血管緊張素原 (AGT)基因T174M，eNOS G894T基因型TT型純合子。

其他指標(biāo)：ⅳ型膠原 (ⅳ-c)，α2巨球蛋白 (α2ma)，γ谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶 (GGT)，脂肪細(xì)胞刺激因子 (lsp)，γ球蛋白，人單核細(xì)胞趨化蛋白-3(mcp-3)，神經(jīng)肽γ(NPγ)，血管活性腸肽 (VIP)，胰高血糖素 (Glu)，生長抑素 (SS)，兒茶酚胺 (CA)，血管加壓素 (AVP)，腦啡肽，腦利尿鈉肽或腦鈉肽 (BNP)，C型鈉尿肽 (CNP)，前列腺素 (PG)，激肽酶，腎上腺髓質(zhì)素 (ADM)，醛固酮 (ALD)，血漿腎素活性 (PRA)，ET-1或 ET，NO，iNOS，前列環(huán)素 (PGI2)，血管內(nèi)皮生長因子 (VEGF)，血管收縮因子 (EDCF)，血管舒張因子 (EDRF)，結(jié)締組織生長因子 (CTGF)，血栓素(TX)A2，TXB2，6-酮-前列腺素F1α (6-K-PGF1α)，降鈣素基因相關(guān)肽 (CGRP)，ANP，降壓肽類激素心鈉素(ANF)，P物質(zhì) (SP)，血漿β-內(nèi)啡肽 (β-EP)，血漿硫化氫(H2S)，男性卵泡刺激素 (FSH)，黃體生成素 (LH)血小板-白細(xì)胞聚集PagT，高敏C反應(yīng)蛋白或C應(yīng)蛋白 (H-CRP或HsCRP 或 CRP)，IL-6，IL-1， 尿 N-乙 酰-β-葡 萄 糖 苷 酶(NAG)，肌酐 (Cr)，尿酸 (UA)，24小時(shí)尿蛋白 (24小時(shí)PRO)，外周血淋巴細(xì)胞過氧化物酶體增殖物激活受體γ信使核糖核酸PPARγ(mRNA)，酪氨酸羥化酶 (TH)，c-fos，總膽固醇 (TCh)，甘油三酯 (TG)，低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)，高密度脂蛋白膽固醇 (HDL-C)，脂蛋白a(LP-a)，低密度脂蛋白自身抗體 (Ab-OX-LDL)，血友病因子(vWF)，P選擇素GMP-140，胰島素抵抗 (IR)，天冬氨酸(Asp)，γ-氨基丁酸 (GABA)，牛磺氨酸 (Tau)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動分析［8～10］。

1.3.1 確定復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 根據(jù)生物指標(biāo)詞典，識別每一篇文獻(xiàn)的生物指標(biāo)，記為Ci= {v1，v2，v3……vi}，其中Ci表示第i篇醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中生物指標(biāo)集合，把生物指標(biāo)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

1.3.2 確定復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的邊 根據(jù)節(jié)點(diǎn)同現(xiàn)關(guān)系，出現(xiàn)在同一篇文獻(xiàn)中的生物指標(biāo) (節(jié)點(diǎn))是相互關(guān)聯(lián)，所有邊記為E={e1，e2，e3……ei}。

1.3.3 構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 根據(jù)所有文獻(xiàn)中識別到的生物指標(biāo)節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建生物指標(biāo)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，記為G=［V(G)，E(G)］。

1.3.4 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度 節(jié)點(diǎn)度為頂點(diǎn)關(guān)聯(lián)的邊的數(shù)目，記為de(vk)。

1.3.5 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度排序 根據(jù)節(jié)點(diǎn)度的大小進(jìn)行，從大往小排序，記為D={d1，d2，d3……dn}。最終獲取度數(shù)靠前的生物指標(biāo)。

2 結(jié)果

2.1 生物指標(biāo)關(guān)聯(lián)圖 見插頁圖1。

2.2 關(guān)聯(lián)度高的生物指標(biāo)排序情況 見表1。

表1 頻次居前15位的肝纖維化患者證候與生物指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度

3 討論

3.1 分析結(jié)果 通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度技術(shù)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)自動分析，可以從海量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中將200個(gè)與肝纖維化相關(guān)中醫(yī)證候生物學(xué)指標(biāo)范圍快速、準(zhǔn)確地縮小到15個(gè)關(guān)聯(lián)度最高的核心指標(biāo)，15個(gè)核心指標(biāo)涉及類別主要是NEI網(wǎng)絡(luò)，肝臟疾病，肝纖維化，肝臟炎癥，是神經(jīng)免疫內(nèi)分泌整體與肝臟局部病變相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這正與肝硬化中醫(yī)證候肝藏血主疏泄，調(diào)暢情志、調(diào)儲血量、濡養(yǎng)肝及筋目的整體觀有一定的符合度。

3.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)評價(jià) 中醫(yī)證候?qū)ΜF(xiàn)代生物文獻(xiàn)的利用，常常受數(shù)據(jù)挖掘方法的限制，本課題采用一種可優(yōu)選的技術(shù)方法，將200種以上的生物指標(biāo)客觀、科學(xué)、快速地縮小至15個(gè)指標(biāo)，可以更為深入有效地利用現(xiàn)有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，從中歸納總結(jié)現(xiàn)階段中醫(yī)藥研究的成果，從文獻(xiàn)挖掘的角度探討肝纖維化中醫(yī)證候與生物指標(biāo)的相關(guān)性，探尋反映不同證候肝纖維化的共性病理改變以及各個(gè)證候所特有的病理特征的核心指標(biāo)，為今后進(jìn)一步進(jìn)行多中心大樣本的證候與生物指標(biāo)相關(guān)性的臨床研究提供參考。

3.3 問題與展望 由于肝纖維化與肝硬化在生物領(lǐng)域的兼夾，對該方法挖掘出來的關(guān)鍵生物指標(biāo)還是需要臨床和基礎(chǔ)專家進(jìn)一步在實(shí)際工作中進(jìn)行選取，通過實(shí)驗(yàn)不斷驗(yàn)證應(yīng)用。該研究成果也有可能拓展至其他病證結(jié)合領(lǐng)域的核心指標(biāo)篩選過程，為中醫(yī)證候與現(xiàn)代科學(xué)關(guān)系的研究搭起一條新的橋梁。

［1］劉成海，危北海.肝硬化中西醫(yī)結(jié)合診治共識［J］.中國中西醫(yī)結(jié)合消化雜志，2011，19(4)：277-279.

［2］巫協(xié)寧.臨床肝膽系病學(xué) (新版) ［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2002：440.

［3］黃耀煊.肝病分子生物學(xué)［M］.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2003：437.

［4］王吉耀.現(xiàn)代肝病診斷與治療 ［M］.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2007：440.

［5］陳悅，龔作炯.肝臟疾病診療進(jìn)展［M］.武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2008：392.

［6］李發(fā)旺.中西醫(yī)結(jié)合診治：肝炎、肝硬化與肝癌［M］.蘭州：蘭州大學(xué)出版社，2008：320.

［7］蕭樹東.消化系疾病基礎(chǔ)與臨床進(jìn)展［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2005：324.

［8］GIRVAN M，NEWMAN ME.Community structure in social and biological networks［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2002，99(12)：7821-7826.

［9］汪小帆，李翔，陳關(guān)榮.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用 ［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2006：260.

［10］M.E.J.NEWMAN.The Structure and Function of Complex Networks［J］.SIAM Rev，2003，3(10)：167-256.