肺结节(pulmonarynodule,PN)是经影像学检查肺部存在直径≤3cm的局灶性、类圆形阴影,可多发或孤立存在,但不伴有肺不张、肺门淋巴结肿大及胸腔积液等的一种疾病[1]。随着胸部CT技术的进步与健康体检的普及,肺结节检出率逐年增高。更重要的是,肺结节已成为肺癌诊治前移的关键端口[2],严格把控肺结节的早诊早治对于改善肺癌患者预后和降低死亡率具有重要意义。然而,现行肺结节的西医诊疗策略以“随访-监测”为主,不仅缺乏有效的干预措施,且循环往复的过度诊疗甚至会持续加重患者的心理和经济负担[1,3-6]。近年来,大量临床研究已证实中医药在肺结节防治中疗效确切且具有独特优势[7-13],但由于中药复方成分的复杂性和药效物质基础及分子机制的散在性,限制了从中医视角下对肺结节的临床干预策略要点和诊疗体系形成的系统性再认识。本研究拟联合数据挖掘和网络药理学综合分析中医药治疗肺结节的临床用药规律,深入探究核心药物组合治疗肺结节的潜在靶点与机制,以期为肺结节的临床诊治及管理提供科学依据。
1材料与方法
1.1文献检索与整理
通过计算机检索中国知网(CNKI)、万方数据库(Wanfang)、维普数据库(VIP)、中国生物医学文献数据库(Sinomed)、PubMed等数据库,收集中药或中成药治疗肺结节的文献,语言种类限定为中文与英文。通过主题词与自由词结合的方式对检索词进行限定,以“中医”“中药”“中医药”“中医治疗”“论治”“肺结节”为检索词检索中文数据库,以“medicine,Chinesetraditional”“pulmonarynodule”等检索词检索英文数据库,检索年限为建库至2021年11月。
1.2建立处方数据库
1.3数据分析
1.4分子对接验证
2结果
2.1中药复方的收集与筛选
初步检索文献共计1222篇,严格根据纳排标准进行筛查,最终纳入文献39篇,筛选出治疗肺结节的处方53首,并构建肺结节处方数据库。具体文献筛选和数据库构建流程见图1。
2.2中药治疗肺结节的四气、五味、归经频次分析
通过MicrosoftofficeExcel2019对数据进行规范化后,得到中药213味,用药频次共计914次,22味高频(频次≥10)中药使用最多的是甘草39次(69.64%)、半夏29次(51.79%)、茯苓26次(46.43%),其频次分布与药物类别见表1。213味中药的药性以寒为主(359次,52.58%),温(251次,27.46%)、平(229次,25.05%)次之。药味以苦味和甘味为主,其中苦味452次(30.85%),甘味451次(30.78%)。归经以归肺经(541次,23.77%)、脾经(364次,15.99%)、肝经(347次,14.25%)、胃经(321次,14.10%)最多,见图2。
2.3治疗肺结节的中药组方关联规则
利用Apriori函数对213味中药进行关联规则分析,挖掘治疗肺结节的高频药物组合,将最小支持度设置为0.12,最小置信度设置0.8,共得到核心药对组合38个,包含中药15味。38个核心药对组合的统计结果按支持度排序,排名前3的药对为“半夏=>甘草”(支持度0.43)、“茯苓=>甘草”(支持度0.39)、“半夏,茯苓=>甘草”(支持度0.30),见表2、3。运用R语言circlize包对二项关联规则进行可视化(图3),圆上两点的连线来表示2味药的关联性,箭头由前项药物指向后项药物,连线的宽度表示支持度。
2.4中药复方系统聚类分析
使用R语言对37味高频中药(频次≥8)进行系统聚类分析,度量区间采用Euclidean距离,聚类方法为ward.D2法,聚类数(k)取7,得到6组多味药物组合和1组药对,见图4。C1类:白术、茯苓、陈皮;C2类(药对):甘草、半夏;C3类:桔梗、黄芩、紫菀、桑白皮、苦杏仁;C4类:白花蛇舌草、半枝莲、白芍、枳实;C5类:北沙参、鳖甲、麦冬、瓜蒌、玄参、党参、金荞麦、桃仁、薏苡仁、山慈菇;C6类:浙贝母、黄芪、牡蛎;C7类:僵蚕、太子参、莪术、川芎、夏枯草、当归、玄参、柴胡、枳壳、郁金。系统聚类所得的7个聚类组合总体均为扶正祛邪、调畅气血的组合,扶正以补气为主,祛邪以化痰散结为主;体现了肺结节虚实夹杂、气血湿痰阻滞的基本病机。
2.5靶点预测
2.5.4中药活性成分-靶点-疾病通路网络图将核心药物组合“甘草-茯苓-半夏”的活性成分、靶蛋白及KEGG通路文件用Cytoscape3.7.2软件构建中药活性成分-靶点-疾病多通路网络图,见图9。运用NetworkAnalyzer分析网络拓扑性质,该网络共有2121个节点,38个活性成分及1034个靶点节点,共有1916条边,结果显示度值大于平均值的前6位(度值>20)活性成分主要有槲皮素(quercetin,MOL000098)、山柰酚(kaempferol,MOL000422)、黄芩素(baicalein,MOL002714)、柚皮苷(naringenin,MOL004328)、常春藤素(hederagenin,MOL000296)、消旋卡文定碱(cavidine,MOL002670),见表6。因此可以预测槲皮素(quercetin)、山柰酚(kaempferol)、黄芩素(baicalein)等为中医药治疗肺结节的主要有效成分,这些有效成分具有清除自由基、抑制炎症反应、抗病毒、抗肿瘤活性,改善局部微循环和营养供给,及防治心脑血管疾病、预防癌症等作用。
2.6分子对接验证
利用AutoDockTools1.5.6对接工具对PPI网络中排名前5的关键靶点与度值最高的前3个主要活性成分进行半柔性对接,以结合能表示小分子与靶蛋白结合的优劣,结合能计算结果如表7所示。通常结合能小于0代表小分子与靶蛋白可自由结合,当结合能≤5.0kcal/mol,提示对接靶点与成分间结合性较好。表7中93.33%的结合能小于5.0kcal/mol,在一定程度上验证成分-靶点之间的结合活性。结果中黄芩素(baicalein)与MAPK3展示出最好的结合性,见图10,左图为整体视图,右图为局部视图,图中蓝紫色为小分子,淡青色为蛋白,黄色虚线表示氢键作用,灰色虚线表示疏水作用。
3讨论
值得一提的是,尽管既往有一项类似研究基于数据挖掘初步探索了中医药治疗肺结节的遣方用药规律[14],但需要指出的是该研究混淆了“肺结节”与“肺结节病”。具体来说,肺结节病是一种病因未明的多系统多器官的肉芽肿性疾病[15],常侵犯肺、双侧肺门淋巴结、眼、皮肤等器官,通常会有结节性红斑、双肺淋巴结肿大、关节炎、肌肉痛、发烧等典型的临床症状表现;而肺结节则主要依据影像学表现进行诊断,其临床症状不明显,无特异性症状与体征。更重要的是,有必要在挖掘遣方用药规律的基础上进一步深入探索药理学机制和生物信息学基础,以期为后续的中医药干预肺结节临床研究与基础实验提供参考。
4结论
参考文献(略)
【福利时刻】毕业季找工作点击链接,多家企业30W+年薪工作招聘任你选(赶紧点击进入注册,上传简历吧~)。