基于數(shù)據(jù)挖掘和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討房顫的用藥規(guī)律及核心藥物作用機(jī)制*

劉宇，馬茜，王哲

（天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，國家針灸臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300381）

心房顫動（AF）簡稱房顫，是由心房主導(dǎo)折返環(huán)引起許多小折返環(huán)導(dǎo)致的房律紊亂，是一種常見的心血管流行病。西醫(yī)對房顫的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，研究認(rèn)為房顫的產(chǎn)生可能與電生理機(jī)制（多發(fā)子波折返、局灶觸發(fā)機(jī)制、局灶激動、rotor學(xué)說）和病理生理機(jī)制（電重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)、收縮性重構(gòu)、炎癥、氧化應(yīng)激、分子遺傳學(xué)、神經(jīng)內(nèi)分泌、自主神經(jīng)系統(tǒng)）等有關(guān)[1]。目前西醫(yī)治療房顫，主要包括藥物治療、非藥物治療兩種手段，藥物治療方面，主要應(yīng)用抗心律失常藥物，而此類藥物的轉(zhuǎn)復(fù)、維持竇性心律的作用有限，且存在不良反應(yīng)[2]。非藥物治療主要是射頻消融術(shù)，雖對部分患者可暫時有效，但后期復(fù)發(fā)概率較高，且治療費用高，因此在臨床中尚未得以推廣[3]。應(yīng)用中醫(yī)藥治療在改善房顫患者的臨床癥狀、提高患者生活質(zhì)量方面顯示出了一定的優(yōu)勢。本文檢索整理了中國知網(wǎng)、維普、萬方數(shù)據(jù)庫中收錄的關(guān)于中藥治療房顫的臨床文獻(xiàn)，通過輔助平臺軟件對文獻(xiàn)中記載的方藥進(jìn)行分析，以挖掘中醫(yī)藥治療房顫的用藥規(guī)律及核心藥物，并通過使用BATMAN-TCM系統(tǒng)分析核心藥物可能的作用靶點、信號通路，以期為房顫的臨床治療及新藥研發(fā)提供參考。

1 資料與方法

1.1 文獻(xiàn)檢索策略 以“房顫”合并“中醫(yī)”，“房顫”合并“中藥”為檢索詞，在中國知網(wǎng)、維普、萬方數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行全文檢索，手動篩選出符合納入標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)，共計220篇。

1.2 文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn) 1）臨床研究報道（包括RCT和臨床驗案報道）。2）明確診斷為房顫。3）采用中藥（包括方劑和中成藥）治療。4）方藥記載完整。

1.3 文獻(xiàn)排除標(biāo)準(zhǔn) 1）動物實驗研究文獻(xiàn)。2）重復(fù)發(fā)表的文獻(xiàn)納入發(fā)表時間最早的1篇。3）重復(fù)使用同一方劑的文獻(xiàn)，僅納入1篇。4）中藥配合其他中醫(yī)療法（如針灸、耳針、按摩、推拿等）治療房顫的文獻(xiàn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理 參照全國高等中醫(yī)藥院校規(guī)劃教材《中藥學(xué)》[4]，對處方中出現(xiàn)的以產(chǎn)地、譯音、炮制方法等命名的中藥、使用別名的中藥進(jìn)行規(guī)范化處理，統(tǒng)計時對藥名進(jìn)行統(tǒng)一，舉例：“仙靈脾”統(tǒng)一為“淫羊藿”，“云苓”統(tǒng)一為“茯苓”，“瓜蔞皮”統(tǒng)一為“瓜蔞”等。為確保數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性，將篩選、規(guī)范化后的處方由兩名研究者錄入到中醫(yī)傳承輔助平臺軟件V2.5，錄入過程中，對每個方劑中的中藥逐個進(jìn)行核對。

1.5 數(shù)據(jù)分析 使用中醫(yī)藥傳承輔助平臺V2.5對數(shù)據(jù)進(jìn)行頻數(shù)描述及關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，根據(jù)納入的處方總數(shù)以及用藥頻次，設(shè)置支持度為40，置信度為0.6，對用藥規(guī)律進(jìn)行分析、挖掘核心藥物，并制作相關(guān)表格；將核心藥物輸入到中藥作用機(jī)制在線分析體系BATMAN-TCM[5]，進(jìn)行核心藥物的疾病富集、KEGG通路分析，繪制靶點-通路-疾病網(wǎng)絡(luò)可視圖，探析核心藥物治療房顫的可能作用機(jī)制。

2 結(jié)果

2.1 用藥頻次統(tǒng)計 將文獻(xiàn)篩選獲得的220首處方進(jìn)行統(tǒng)計，共涉及222味中藥，其中有24味中藥使用頻數(shù)≥30次，見表1。排名靠前的中藥包括：甘草（頻數(shù)117次）、麥冬（頻數(shù)103次）、丹參（頻數(shù)93次）、黃芪（頻數(shù)87次）、五味子（頻數(shù)80次）等。

表1 治療房顫藥用頻數(shù)≥30次的中藥Tab.1 Chinese medicines with medicinal frequency≥30 times for atrial fibrillation

2.2 藥物基本信息統(tǒng)計 對涉及到的222味中藥進(jìn)行四氣、五味、歸經(jīng)的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)溫性藥使用最多（頻數(shù)901次，頻率37.71%），其次為寒性藥物（頻數(shù)729次，頻率30.51%）；五味以甘（頻數(shù)1 433次，頻率38.87%）、苦（頻數(shù)1 021次，頻率27.69%）、辛（頻數(shù)754次，頻率20.45%）為主，見表2。藥物歸經(jīng)占前3位的依次是心（頻數(shù)1 285次，頻率19.36%）、肝（頻數(shù)1 096次，頻率16.51%）、脾（頻數(shù)983次，頻率14.81%），見表3。

表2 治療房顫藥物的四氣、五味統(tǒng)計表Tab.2 Statistical table of four properties and five flavors of drugs for atrial fibrillation

表3 治療房顫藥物的歸經(jīng)頻次統(tǒng)計表Tab.3 Statistical table of meridian tropism frequency of drugs for atrial fibrillation

2.3 治療房顫藥物的關(guān)聯(lián)規(guī)則分析 點擊中醫(yī)傳承輔助平臺的“藥物模式”，得到藥物組合13對，見表4。排名前3位的是麥冬-五味子（71次），麥冬-甘草（66次），甘草-五味子（55次）；點擊“規(guī)則分析”，得到藥物組合規(guī)則14條，見表5。涉及中藥麥冬、五味子、甘草、龍骨、黃芪、丹參、牡蠣、桂枝、酸棗仁，共計9味。點擊“網(wǎng)絡(luò)展示”功能，得到9味中藥之間的網(wǎng)絡(luò)展示圖，見圖1。

圖1 核心藥物組合展示圖（頻數(shù)≥40次，置信度≥0.6）Fig.1 Core drug combinations display figure(frequency≥40 times，confidence≥0.6)

表4 治療房顫藥物中使用頻數(shù)≥40次的藥物組合表Tab.4 Drug combinations with frequency≥40 times in the treatment of atrial fibrillation

表5 治療房顫藥物組合關(guān)聯(lián)規(guī)則表Tab.5 Association rules of drug combinations for the treatment of atrial fibrillation

2.4 應(yīng)用BATMAN-TCM系統(tǒng)分析核心藥物治療房顫的潛在作用機(jī)制

2.4.1 分析核心藥物的疾病富集 將“Score cutoff”設(shè)為 80，“Adjust P-value”設(shè)為 0.05，發(fā)現(xiàn)核心藥物富集的疾病共有356種，其中與房顫有關(guān)的有12種，見表6。

表6 核心藥物富集的與房顫有關(guān)的疾病Tab.6 Diseases related to atrial fibrillation in core drugs enrichment

2.4.2 分析核心藥物治療房顫潛在的信號通路 在潛在靶點的生物信息學(xué)分析結(jié)果中，核心藥物富集的KEGG信號通路有36條，其中潛在參與房顫的通路13條，見表7。核心藥物的部分靶點-通路-疾病網(wǎng)絡(luò)可視圖，見圖2（compositive compound用八邊形代表，drug target用五角星代表，KEGG pathway用圓形代表，OMIM disease用紅色正方形代表，TTD disease用綠色正方形代表）。

圖2 靶點-通路-疾病網(wǎng)絡(luò)可視圖Fig.2 Target-pathway-disease network viewable figure

表7 核心藥物潛在參與房顫的信號通路Tab.7 Potential signaling pathways of core drugs involved in atrial fibrillation

3 討論

當(dāng)前國內(nèi)關(guān)于房顫流行病學(xué)的大型研究很少，2004年的1項研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)：中國房顫的總體患病率為0.77%，標(biāo)準(zhǔn)化后為0.61%[6]，且西醫(yī)對該病發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識尚不完全清楚。依據(jù)房顫臨床表現(xiàn)，中醫(yī)學(xué)將其歸為“心悸”“怔忡”等范疇，也有學(xué)者將其歸為“絡(luò)病”的范疇，指出“絡(luò)虛不容”為基本病機(jī)，氣陰兩虛是發(fā)病之本，絡(luò)虛不榮為基本病理環(huán)節(jié)，脈絡(luò)瘀阻為主要影響因素[7]。國家中醫(yī)藥管理局中醫(yī)診療方案中，將老年陣發(fā)性房顫歸為氣陰兩虛證、氣虛血瘀證、痰熱內(nèi)擾證、心虛膽怯證4種證型。有研究表明：房顫中醫(yī)證候要素有：血瘀、氣虛、痰濁、陰虛、熱蘊、腎虛、水停、陽虛[8]。也有學(xué)者[9]認(rèn)為心氣虛和心陰虛是本病的內(nèi)因。盡管不同的醫(yī)家對房顫的辨證分型和遣方用藥上存在不同，但對病因病機(jī)的總體認(rèn)識上以“本虛標(biāo)實”為主，治療上以益氣養(yǎng)陰、活血安神為基本原則。

通過對220首處方的用藥規(guī)律分析得出，使用頻數(shù)≥30次的中藥24味，其中甘草、黃芪、黨參、桂枝、人參、白術(shù)具有補氣助陽功效，麥冬、五味子、生地黃、白芍具有滋陰作用，丹參、當(dāng)歸、川芎、赤芍、紅花具有活血功效，酸棗仁、牡蠣、龍骨、茯苓、柏子仁、遠(yuǎn)志具有安神之效，苦參、半夏、甘松具有行氣燥濕之功。這些常用的中藥具有益氣養(yǎng)陰，活血安神之功，符合中醫(yī)辨治房顫的治療原則。藥物性味分析結(jié)果顯示，治療房顫的中藥以溫性藥為主，頻率為37.71%；藥味以甘（頻率為38.87%）、苦（頻率為27.69%）味藥為主；補氣藥性味多甘、溫，味甘能補益；補陰藥多為甘寒之品，能清熱者，可有苦味；味苦能泄，入血分，行血活血；性溫能通行，可行氣、散結(jié)、活血。

關(guān)聯(lián)規(guī)則顯示：處方中使用頻數(shù)≥40次的藥物組合為益氣、養(yǎng)陰、活血、安神類方劑的常用藥對，如：麥冬-五味子，麥冬-酸棗仁，這提示益氣養(yǎng)陰、活血安神為房顫的基本治法。根據(jù)藥物使用頻次，結(jié)合藥物組合的關(guān)聯(lián)規(guī)則分析得出治療房顫的核心藥物為：麥冬、五味子、甘草、龍骨、牡蠣、黃芪、丹參、酸棗仁、桂枝。

通過網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法分析核心藥物麥冬、五味子、甘草、龍骨、牡蠣、黃芪、丹參、酸棗仁、桂枝治療房顫潛在的作用機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在核心藥物所富集的13條與房顫相關(guān)的信號通路中，最有可能發(fā)揮作用的是：絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路、鈣離子信號通路、雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路和磷脂酰肌醇激酶-蛋白激酶B（PI3K-Akt）信號通路。近年來，隨著中藥組分研究的發(fā)展，中藥主要有效成分治療房顫的作用機(jī)制越來越清晰和明確。絲裂原激活蛋白酶是哺乳動物細(xì)胞內(nèi)廣泛存在的一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，p38MAPK為其中一種，并與多種疾病發(fā)生機(jī)制密切相關(guān)；有研究證實，與竇性心律相比，房顫患者心肌局部磷酸化p38MAPK水平明顯升高，據(jù)此認(rèn)為MAPK途徑的激活可能是心房纖維化的分子基礎(chǔ)[10-11]；此外，有研究表明，肝細(xì)胞生長因子和堿性成纖維細(xì)胞生長因子通過MAPK信號通路調(diào)節(jié)心房顫動患者的心房纖維化[12]，丹參酮ⅡA可通過MAPK信號通路維持心肌離子通道的穩(wěn)態(tài)[13]。

房顫早期電重構(gòu)的重要基礎(chǔ)是主要包括Na+電流、K+電流和Ca2+電流在內(nèi)的離子電流的變化，有研究認(rèn)為，在介導(dǎo)房顫短期或長期的電重構(gòu)方面，鈣超載起重要作用，是首要因素，在患病早期，Ca2+通道的開放增加導(dǎo)致Ca2+內(nèi)流增加，進(jìn)而引起鈣超載，隨著病程的發(fā)展，肌漿網(wǎng)對Ca2+的釋放能力增加、攝取能力降低，維持鈣超載狀態(tài)，從而介導(dǎo)心房的電重構(gòu)[14-17]，有研究對桂枝甘草湯及其拆方桂枝和甘草進(jìn)行電生理實驗，發(fā)現(xiàn)3組含藥血清均可抑制鈣離子通道，發(fā)揮抗心律失常作用[18]。酸棗仁皂苷A、黃芪總黃酮和丹參酮ⅡA皆可抑制心肌細(xì)胞的鈣超載[19]。

最近的1項應(yīng)用GSEA對人心房組織的微陣列分析表明，房顫患者與非房顫患者相比，mTOR通路受到抑制，mTOR通路是通過壓力過載和代謝擾動來適應(yīng)環(huán)境變化的關(guān)鍵接口，mTOR通路參與了房顫的發(fā)病機(jī)制[20]。PI3K-Akt信號通路是由膜受體信號向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要途徑，在心血管保護(hù)過程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用[21-22]，有研究表明，敲除小鼠PI3K基因，可導(dǎo)致PI3K-Akt信號通路活性降低，增加心肌纖維化程，并造成心房肌細(xì)胞膜上的鉀離子通道表達(dá)下調(diào)，從而使房顫易感性顯著增強(qiáng)。炙甘草湯可通過上調(diào)PI3K/Akt/mTOR信號通路的表達(dá)以抗心律失常[23-25]。以上9中藥物可能通過上述主要4種信號通路發(fā)揮治療房顫的多靶點作用效果。

綜上所述，本文通過運用中醫(yī)傳承輔助平臺挖掘中藥治療房顫的用藥規(guī)律及核心藥物，發(fā)現(xiàn)房顫的治療以應(yīng)用具有益氣養(yǎng)陰、活血安神作用的藥物為主，并運用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)預(yù)測核心藥物治療房顫可能的作用靶點、信號通路，旨在為臨床應(yīng)用中藥治療房顫、新藥研發(fā)和基礎(chǔ)研究提供參考。本文不足之處為因文獻(xiàn)數(shù)量有限，故未對不同類型的房顫，例如陣發(fā)性房顫、持續(xù)性房顫和永久性房顫之間，瓣膜性房顫和非瓣膜性房顫之間的證型和用藥進(jìn)行對比和討論。