基于數(shù)據挖掘中藥治療精神分裂癥用藥規(guī)律及機制研究*

布 凡，趙永厚，柴劍波，白冰，王萬宇

（1.黑龍江中醫(yī)藥大學，黑龍江 哈爾濱 150006；2.黑龍江神志醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150036）

精神分裂癥（schizophrenia，SZ）是一種復雜的精神疾病，與多種腦神經遞質系統(tǒng)的失調有關[1]。目前治療藥物主要是第二代抗精神病藥物[2]，但治療劑量偏高，長期服用可出現(xiàn)糖脂代謝異常[3]、錐體外系副作用[4]等不良反應。為探究中藥治療SZ的用藥規(guī)律與機制，筆者應用中醫(yī)傳承輔助平臺和網絡藥理學對其進行分析，為臨床治療SZ選方用藥和分析藥物分子作用機制提供參考。

1 資料與方法

1.1 文獻來源與檢索 檢索中國知網、維普數(shù)據庫、萬方數(shù)據庫、中國生物醫(yī)學數(shù)據庫第一診斷為SZ的中醫(yī)學相關文獻。檢索字段為“主題”，檢索詞為“精神分裂癥”，文獻分類為“中醫(yī)學”。檢索時間為2011年10月至2021年10月。

1.2 文獻納入及排除標準

1.2.1 納入標準 研究對象明確診斷為SZ，不限性別、年齡、民族、籍貫；治療措施中僅運用中醫(yī)藥處方治療；處方藥物組成完整；患者獲益的首診和續(xù)診處方。

1.2.2 排除標準 并發(fā)其他系統(tǒng)嚴重疾病；病歷資料不完整；合并西藥治療或其他中醫(yī)療法如針刺、艾灸、穴位注射等。

1.3 數(shù)據規(guī)范化處理 為避免不同炮制方法和藥物別名對分析結果造成影響，中藥的名稱均依據2020版《中華人民共和國藥典》，如：“炙天南星”規(guī)范為“天南星”，“菖蒲”規(guī)范為“石菖蒲”。

1.4 數(shù)據分析 錄入中醫(yī)傳承輔助平臺（V2.5），建立中藥治療SZ的數(shù)據庫。對處方中藥物進行屬性、關聯(lián)規(guī)則、新方分析，實現(xiàn)網絡可視化。

1.5 網絡藥理學機制分析 對處方中藥進行支持度分析，獲得治療SZ的核心方組成。在TCMSP數(shù)據庫檢索核心方中藥，設置口服利用度（OB）≥30%，類藥性（DL）≥0.18，結合Uniprot數(shù)據庫對靶點進行規(guī)范。檢索GeneCards、TTD、Pharm GBK、Drug Bank、OMIM數(shù)據庫中治療SZ的潛在靶點。利用R語言得到核心方成分-疾病靶點的韋恩圖，錄入交集靶點至String數(shù)據庫，設置研究物種為人類，選擇置信度>0.9，刪除網絡中無互作關系的基因靶點，構建蛋白互作模型。采用Cytoscape構建網絡，將數(shù)據導入CytoscapeNCA獲得核心靶點可視化網絡并篩選關鍵靶點。采用R語言分析“藥物成分-靶點”GO通路/KEGG通路。

2 結 果

2.1 藥物性味歸經統(tǒng)計 檢索到文獻282條，根據納入、排除標準，篩選出相關文獻178篇，提取出完整處方220首，共涉及藥物193味。對處方中所有藥物的分類、性味及歸經進行統(tǒng)計。結果顯示，藥性以溫、寒、平為主，藥味以苦、辛、甘為主，歸經以肝、脾、心為主。（見圖1～3）

2.2 藥物使用頻數(shù)統(tǒng)計 對處方中藥物頻數(shù)進行統(tǒng)計，結果顯示，頻數(shù)≥22的藥物有40味。（見表1）

表1 頻數(shù)≥22 的藥物情況表

2.3 核心組合及新方組合分析 根據處方數(shù)量，結合不同相關度和懲罰度參數(shù)對數(shù)據進行分析。當設置相關度為8、懲罰度為4時，結果比較符合臨床實踐[5-6]。通過復雜系統(tǒng)熵聚類分析得到9首潛在新方。（見表2、圖4）

表2 治療SZ 的新方組合

2.4 基于關聯(lián)規(guī)則的組方規(guī)律分析 對220首處方進行組方規(guī)律分析，以系統(tǒng)默認格式進行篩選。支持度為默認整體數(shù)據的20%即44個，置信度為0.6。得到7條數(shù)據，8味中藥。分別將支持度高于10%、15%、20%的中藥關聯(lián)性進行網絡化展示。（見表3、圖5）

表3 治療SZ 的核心藥物組合模式（支持度為20%）

2.5 核心藥物的網絡藥理學分析 對處方中藥的頻數(shù)、組方規(guī)律進行綜合分析，認為茯苓、半夏、陳皮、甘草、遠志、石菖蒲、三棱、莪術、郁金、天南星這10味中藥是治療SZ核心藥物，后文均以“核心方”代稱。

2.6 疾病靶點獲取 通過Gene Cards、TTD、Pharm GBK、Drug Bank、OMIM數(shù)據庫去重后共得到2034個疾病相關靶點。（見圖6）

2.7 核心方有效成分-疾病靶點網絡圖構建 檢索核心方組成中藥，篩選后共獲得半夏活性成分13種、郁金15種、陳皮5種、莪術3種、茯苓15種、三棱5種、天南星7種、甘草92種、石菖蒲4種、遠志5種，合并后刪除重復值46種，得到活性成分共計118種。通過TCMSP數(shù)據庫獲取對應的靶點信息后合并、去重，通過UniProt數(shù)據庫對其名稱標準化，利用Cytoscape構建可視化網絡。其中遠志未被TCMSP收錄，通過檢索相關文獻[7-8]，對其進行補充。網絡中共225個節(jié)點1 110條邊。225個節(jié)點包括110個活性成分（8個活性成分未找到）和115個核心靶點。（見圖7）

2.8 構建交集靶點PPI網絡 利用R語言得到核心方成分-疾病共同靶點52個（見圖8），建立PPI蛋白互作網絡（見圖9），將網絡數(shù)據導入Cytoscape，獲得核心靶點可視化網絡（見圖10）。使用CytoscapeNCA篩選核心靶點，確認其核心成分。由于甘草在方劑中多起到調和諸藥的作用，故去除僅有甘草的靶點及其成分。（見表4）

表4 核心方主要活性成分網絡節(jié)點特征參數(shù)

2.9 核心方-SZ靶點功能與通路的富集分析 R語言分析GO通路/KEGG通路（見圖11）。核心方參與的生物過程主要包括藥物應答、脂多糖的應答、細胞對細菌來源分子的應答等；細胞組分主要包括膜筏、膜微區(qū)、泡腔等；分子功能主要包括DNA-結合轉錄因子結合、酰胺結合等；參與的信號通路主要有PI3K-Akt、MAPK、IL-17、TNF等。（見表5）

表5 核心方治療SZ 通路富集結果

3 討 論

SZ是一種持續(xù)性精神病性疾病，具有嚴重致殘性，影響全世界1%的人口。目前提出了多種致病假說，其根本機制尚待研究。SZ具有顯著的遺傳傾向，癥狀的出現(xiàn)受到環(huán)境和心理社會因素的多重影響。SZ最容易被識別的是標志性的陽性癥狀（幻覺和妄想），但陰性癥狀（暈眩和逃避）和認知（工作記憶和注意力）癥狀也會影響生活質量[9]。對SZ的常規(guī)治療多是用第二代抗精神病藥物[10]，雖然在治療效果、安全性、耐受性等方面受到認可，但也無法避免其帶來的副作用。

本病在我國醫(yī)史文獻中早有記載，相當于中醫(yī)學的“癲狂病”[11]。周湧燦等[12]不局限于“五臟六腑”理論，提出其主要病位在奇恒之腑——腦，涉及心、肝、膽、脾、腎等諸臟。病患或稟賦不足，或情志過極，致陰陽失調，氣、痰、火、瘀相互搏結，蒙蔽腦竅。腦神機逆亂是其核心病機所在，其性質屬本虛標實。實證多以痰為基礎，繼而痰郁化火，阻血生瘀，痰瘀互結；虛證則多久病氣虛，臟腑失養(yǎng)，或火郁日久，煎耗陰血。根據不同證型[13-14]，可將其治法分為：理氣解郁，疏瘀通竅[15]；滋陰降火，安神定志[16]；燥濕祛痰，健脾和中[17]；健脾養(yǎng)心，益氣安神[18]；疏肝解郁，養(yǎng)腦安神[19]；清熱瀉火，鎮(zhèn)驚滌痰[20]。

本研究共錄入中醫(yī)藥治療SZ的臨床有效中藥處方220首，其中包括二陳湯、柴胡疏肝散、四君子湯等加減方。結果顯示，治療SZ用藥以溫、寒、平為主，五味以苦、辛、甘為主，體現(xiàn)出急性期用辛苦以開降，緩解期用甘平以和中；藥物歸經以肝經、脾經、心經為主，實證多責之于心、肝，虛證多補益心、脾。

通過頻數(shù)統(tǒng)計和組方規(guī)律分析發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥治療SZ的核心藥對為陳皮-半夏、三棱-莪術、石菖蒲-遠志?；谔叼鼋换ダ碚揫21]，將臟腑-氣血-腦神作為一個系統(tǒng)，在初、中、末不同時期，由于病位不同，治法也有異。SZ初期痰瘀結在脾胃，氣滯痰阻，治以陳皮、半夏為主?！岸悺焙嫌?，燥濕化痰，行氣降逆。濕邪較重者，可佐以茯苓、天南星祛痰利濕；脾虛較著者，可加白術、甘草補中。中期結在心肝，多為氣滯血瘀，壅塞日久，單行氣恐難以通脈，當以三棱、莪術急攻之，破氣逐瘀。三棱-莪術為愈癲湯[22]的核心成分。三棱苦平辛散，入肝脾血分，為血中氣藥，長于破血中之氣；莪術苦辛溫香，入肝脾氣分，為氣中血藥，善破氣中之血。佐麥芽，既可梳理肝氣，又能防止藥物峻烈傷脾。若患者體弱，則減三棱、莪術，繼加郁金、香附。末期結在腦竅，當用石菖蒲、遠志醒腦開竅。遠志、石菖蒲相須可補正氣，兼去痰氣[23]。

本研究通過網絡藥理學方法對核心用藥的機制進行分析，初步篩選出核心方主要活性成分為山奈酚、β-谷甾醇、刺芒柄花素等。SLC6A4、CHRM1等是其重要治療靶點，主要通路包括PI3K-Akt、MAPK等。研究[24]顯示，SZ患者皮質邊緣系統(tǒng)的杏仁核和海馬神經回路中存在不同的功能連接性損傷，EL-KOTT A F等[25]建立模型，通過影響AMPK/PTEN/Akt/mTOR信號通路，證實了山奈酚具有上調超氧化物歧化酶（SOD）的作用，能夠修復記憶缺陷并預防海馬細胞凋亡，改善SZ患者癥狀。芒柄花素通過抑制人神經母細胞瘤細胞（SH-SY5Y）中MAPK的磷酸化來抑制細胞凋亡，是一種潛在的治療神經退行性疾病的藥物[26]?；?-羥色胺（5-HT）假說，β-谷甾醇可顯著增加5-HT含量[27]，減少SZ持續(xù)陰性癥狀[28]。MAO Y等發(fā)現(xiàn)[29]，鳥苷對抗SZ的作用，是通過激活PI3K/Akt通路和MAPK通路，從而產生抗凋亡和神經保護作用。細胞內Ca2+信號的改變是SZ病理生理學的基礎，在神經元中，Ca2+的長期升高具有細胞毒性并能激活小膠質細胞，促進釋放多種致病因子，如促炎細胞因子、一氧化氮（NO）和腦源性神經營養(yǎng)因子（BDNF），至此MONJI A等[30]提出了小膠質細胞假說。MIZOGUCHI Y等[31]通過使用抗精神病藥物處理活化小膠質細胞，發(fā)現(xiàn)可顯著抑制其釋放致病因子，抑制Ca2+的升高，將小膠質細胞內Ca2+信號通路作為抗精神病藥物治療SZ的靶點。白介素-17（IL-17）參與多種神經系統(tǒng)疾病的發(fā)病機制，可增加其他促炎細胞因子如IL-6和IL-8的產生[32]。CHENNIAPPAN R等[33]通過病例對照研究，在治療前后對SZ患者進行了PANSS分數(shù)的評估。結果顯示，IL-17與PANSS陽性評分、一般精神病理學評分和總分顯著相關，此外，當PANSS評分大于85分時，SZ患者的IL-17水平將顯著升高。所以認為IL-17與SZ的嚴重程度相關。CHRM1對維持人類的認知功能至關重要[34]，SCARR E等[35]測定了對照組和SZ組患者大腦皮層、丘腦內側背核和海馬區(qū)域中CHRM1陽性（CHRM1+）神經元的分布和數(shù)量，發(fā)現(xiàn)SZ患者大腦皮層CHRM1+神經元水平較低，提出了皮質CHRM1+神經元的缺失可能導致SZ患者的認知缺陷的假設。腦源性神經營養(yǎng)因子（BDNF）是腦內占主導地位的神經營養(yǎng)因子，在分化、再生和可塑性機制中起著至關重要的作用，與TrkB受體的結合后激活PI3K、MAPK等。BDNF的異常表達可引起SZ過程中發(fā)生的認知、情緒、行為和神經元紊亂[36]。MAPK信號通路是由Ras小GTP結合蛋白啟動的，該蛋白是一種膜結合的細胞內分子。這種自身被TrkB受體激活的GTP結合蛋白可引起包括增殖在內的多種功能[37]。研究[38]表明，這些通路的紊亂可能導致β淀粉樣蛋白依賴性SZ。

本研究基于中醫(yī)傳承輔助平臺，探究中醫(yī)藥治療SZ用藥經驗，利用網絡藥理學，為后續(xù)的實驗研究、新藥開發(fā)提供思路和參考依據。