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基于資料挖掘的清熱解毒方治療銀屑病用藥規律及其作用機制研究

作者:天津中草藥
基于資料挖掘的清熱解毒方治療銀屑病用藥規律及其作用機制研究
基于資料挖掘的清熱解毒方治療銀屑病用藥規律及其作用機制研究

銀屑病也稱為牛皮癬,是一種常見的慢性自身免疫性皮膚疾病。它的主要特征是皮膚表面出現紅色、厚化、鱗狀樣斑塊,并常伴有瘙癢、脫屑和疼痛[1],然而其發病機制尚不完全清楚。目前普遍認為,銀屑病的發病與免疫系統的異常活化有關,免疫細胞(如T細胞和炎性細胞)在皮膚中被過度激活,導緻發炎反應增強,這些細胞釋放出多種促炎因子,如惡性良性腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、γ幹擾素(IFN-γ)等,進一步導緻皮膚細胞快速增殖和表皮過度增厚[2]。此外,銀屑病的發病機制還涉及遺傳因素和環境因素的互相作用[3]。

目前西醫治療方法主要是外用藥物,比如皮質類固醇激素、維A酸類等,但是這些藥物有一定的副作用,會導緻患者皮膚上出現紅斑、瘙癢等不适症狀[4]。銀屑病是一種慢性病,需長期用藥,化學藥副作用大,且費用較高,限制其臨床應用。中藥具有多成分、多靶點、多通路,并且低毒性的治療優勢,被作為一種補充劑來改善患者免疫力[5]。大陸早在幾千年前就已經開始使用中藥來治療銀屑病,越來越多的現代研究表明,中藥治療銀屑病是有效的、安全的,并且可以有效預防複發[6]。

中醫認為銀屑病主要病機為營血虧虛,化燥生風,導緻肌膚失養[7],又根據銀屑病發病内因不同将其分為血熱、血瘀、血虛型[8],“從血論治”是銀屑病的主要治法,根據銀屑病的不同證型,又以清熱涼血、活血化瘀、養血潤燥、涼血解毒等不同方法來治療[9]。然而,在治療銀屑病的衆多方劑類型中,清熱解毒類方作為常用方劑類型,其核心藥物種類、劑量、作用機制尚未有文獻明确指出。是以,本研究通過資料挖掘[10],查閱了近10年來與清熱解毒類方治療銀屑病的相關文獻,收集其中處方,探讨用藥規律,得出核心藥物,并通過網絡藥理學篩選其有效成分及相關靶點,分析成分與疾病共同靶點的互相作用,探讨其信号通路及作用機制,為臨床科學合理用藥提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

通過檢索中國學術期刊全文資料庫(CNKI)、萬方資料庫(Wanfang Data)、維普生物醫學資料庫(VIP)和PubMed資料庫,收集使用清熱解毒類方治療銀屑病的相關文獻報道[11],CNKI檢索式:SU=('銀屑病'+'牛皮癬')*('清熱'+'解毒');VIP檢索式:U=(銀屑病 OR 牛皮癬) AND U=(清熱 OR 解毒);Wanfang Data檢索式:主題:("銀屑病" or "牛皮癬")and("清熱"or"解毒");PubMed檢索式:(((((Qingre)OR (clearing heat)) OR (Jiedu)) OR (removing toxic)) OR (Detoxification)) AND (Psoriasis),選取從2013年1月1日—2023年6月30日的文獻,并根據文獻的種類,分别從學術期刊和學位論文2類進行篩選。

1.2 處方篩選

1.2.1 納入标準

在臨床觀察試驗、臨床随機對照試驗以及中西醫結合治療試驗中,将有明确組成和劑量的清熱解毒類中藥内服複方(湯劑、顆粒劑、膠囊、丸劑等)用于治療銀屑病或牛皮癬的相關文獻納入。

1.2.2 排除标準

綜述類、Meta分析類、細胞及動物實驗類等文獻;非治療銀屑病的文獻;治療銀屑病伴有其他合并症的文獻;重複發表的文獻隻納入1次;不同文獻中複方組成相同的,隻選取其中1首。

1.3 資料處理

1.3.1 資料規範化

以《中國藥典》2020年版[12]和《中華本草》[13]為标準,對所收集處方中的中藥名稱進行統一規範化處理,例如将生地、地黃統稱為生地黃,丹皮改為牡丹皮,山萸肉規範為山茱萸等;統一對于經過不同方法炮制後功效、性味和歸經無明顯影響的藥材的名稱,如水牛角片、水牛角粉統稱為水牛角,生黃柏、炒黃柏統一為黃柏,黃芪片、生黃芪統一為黃芪。中藥名稱規範完成後,統計各味中藥的功效及性味歸經,對于具有多重性味歸經的中藥全部記錄在内,将結果導入Excel表格中,以待後續處理。

1.3.2 資料分析

在資料統計完成的Excel表格中插入“資料透視表”,進行頻數統計;運用IBM SPSS Modeler18.0對高頻藥物進行關聯規則分析,通過對2種或多種藥物的相關性進行分析,得出2種或多種藥物的關聯性,在模組化中選用Apriori算法來挖掘藥物間的内在規律,得出不同的2種或3種中藥之間的支援度、置信度和提升度等資訊,并繪制網絡關系圖;将資料導入IBM SPSS Statistics 26.0進行聚類分析,并繪制聚類樹狀圖。

1.4 網絡藥理學分析

1.4.1 藥物成分及相關靶點擷取

通過中藥系統藥理學資料庫與分析平台(TCMSP,http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp. php)對規律分析中得到的核心藥物組合中組成中藥的化學成分分别進行檢索,将口服生物利用度(OB)≥30%和類藥性(DL)≥0.18的化學成分作為潛在活性成分,并通過檢索相關文獻對其潛在活性成分進行補充,通過Swisstargetprediction資料庫(http://swisstargetprediction.ch/)擷取潛在活性成分的相關靶點資訊。

1.4.2 銀屑病靶點及抗銀屑病靶點擷取

以“psoriasis”為關鍵詞在GeneCards資料庫(https://www.genecards.org)與OMIM資料庫(https://www.omim.org)篩選并擷取銀屑病相關靶點。通過微生信(www.bioinformatics.com.cn)可視化平台将藥物成分靶點與銀屑病靶點取交集,擷取抗銀屑病靶點。

1.4.3 抗銀屑病靶點蛋白質-蛋白質互相作用(PPI)網絡建構

将交集基因導入至STRING11.5資料庫(https://string-db.org/),生物類别設定成“Homo sapiens”,最小互作門檻值設定成“medium confidence”(>0.7),擷取并下載下傳PPI網絡資料的TSV檔案,利用CytoScape3.9.1對抗銀屑病靶點的核心蛋白網絡進行可視化處理。

1.4.4 基因本體(GO)注釋及京都基因與基因組百科全書(KEGG)通路富集分析

将抗銀屑病靶點導入到David資料庫(https://david.ncifcrf.gov/),設定物種為“Homo sapiens”,對其進行生物功能和信号通路富集分析,根據FDR值由小到大排名篩選排名靠前的GO富集資訊和信号通路富集資訊,并将結果資訊導入Sangerbox 3.0(http://www.sangerbox.com/)平台進行可視化處理。

2 結果

2.1 文獻統計情況

從CNKI、萬方、VIP、PubMed中共檢索文獻1 995篇,根據納入标準和排除标準篩選後最終納入162篇清熱解毒類方治療銀屑病的相關文獻,包含中藥處方129首。

2.2 藥物使用頻數分析

129首中藥處方中包含159味中藥,藥物累計使用總頻次1 448次,其中高頻藥物(累計使用頻次≥20次)21味,累計使用頻次915次,占比63.2%,見表1。生地黃、土茯苓、赤芍、牡丹皮、甘草為使用頻次前5的藥物。

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2.3 中藥功效分析

按照藥物功效不同将159味中藥分成了18類,頻次共計1 448次,其中使用最多的是清熱藥(823次,占比56.83%),其次是活血化瘀藥(159次,占比10.98%),具體排名見圖1。

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2.4 性味歸經分析

根據藥物的性味歸經不同将其分類,對擁有不同性味歸經的單一中藥分别進行統計,其中藥性為微溫、微寒者統一為溫、寒。藥性總頻次159次,其中使用最多的為寒性藥(80次,占比50.3%),其次是藥性平者(37次,占比23.3%);藥味總頻次245次,苦味(87次,占比35.5%)居首,甘味(64次,占比26.1%)次之;歸經總頻次385次,以歸肝經者(87次,占比22.6%)居多,其次是歸肺經(59次,占比15.3%),具體見圖2。

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2.5 高頻藥物的聚類分析

利用IBM SPSS Statistics 26.0,采用組間聯接、運用皮爾遜相關性算法,以最大、最小聚類數分别為10、5進行聚類分析,得出聚類樹狀圖,見圖3,以組間距23為界,共分為3類,第1類:生地黃、牡丹皮、赤芍、水牛角、黃芩、闆藍根、大青葉、紫草、槐花、白茅根、土茯苓、白鮮皮;第2類:當歸、苦參、金銀花、連翹、玄參、甘草;第3類:丹參、雞血藤、白花蛇舌草。

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2.6 高頻藥物的關聯規則分析

利用IBM SPSS Modeler18.0對21味高頻藥物進行關聯規則分析,采用Apriori算法,設定最低支援度50%、最低置信度50%,最大前項數2,共得到核心關聯規則14條,見表2;21味中藥關聯網絡見圖4,絕大多數關聯規則的提升度均高于1,顯示其具有較強正相關性,且都具有統計學意義,其中“生地黃-赤芍”這一藥物組合的支援度最高,置信度較高,提升度較高,說明“生地黃-赤芍”在治療銀屑病的清熱解毒類方中較為重要,是以将“生地黃-赤芍”定為核心藥物組合。

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2.7 網絡藥理學分析

根據上述資料挖掘所示,“生地黃-赤芍”藥物組合的支援度最高,置信度最高,提升度較高,關聯性較強,并且生地黃、赤芍在清熱解毒類方治療銀屑病中使用頻率較高,故生地黃、赤芍作為清熱解毒類方中核心藥物組合治療銀屑病的可能性最大,通過網絡藥理學技術,分别對核心藥物生地黃、赤芍以及兩者組合治療銀屑病的作用機制進行探讨。

2.7.1 生地黃、赤芍活性成分與靶點篩選及抗銀屑病靶點擷取

從TCMSP資料庫中共檢索到赤芍化學成分119種,以OB≥30%,DL≥0.18為條件,剔除無靶點成分,經篩選,共得到赤芍潛在活性成分17種;通過文獻檢索[14-15],并經過《中國藥典》補充,共獲得生地黃活性成分15個,見表3;通過Swiss Target Prediction資料庫預測藥物潛在活性成分的相關靶點,選取可能性值>0的靶點,剔除重複靶點後共獲得生地黃268個,赤芍302個,“生地黃-赤芍”397個;從GeneCards資料庫與OMIM資料庫查找疾病靶點,獲得相關性分值(relevance score)大于2倍中位數的疾病靶點1 425個。使用微生信平台獲得生地黃抗銀屑病靶點79個(圖5),赤芍抗銀屑病靶點91個(圖6),“生地黃-赤芍”抗銀屑病靶點114個(圖7)。

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2.7.2 抗銀屑病靶點PPI網絡

将生地黃、赤芍、“生地黃-赤芍”抗銀屑病靶點導入String 網站,獲得PPI資料資訊,生地黃79個抗銀屑病靶點PPI網絡種共有79個節點,213條邊,平均節點度5.39,平均局部聚類系數0.606,P<1.0×10-16;赤芍91個抗銀屑病靶點PPI網絡共有91個節點,268條邊,平均節點度5.89,平均局部聚類系數0.49,P<1.0×10-16;“生地黃-赤芍”114個抗銀屑病靶點PPI網絡共有114個節點,417條邊,平均節點度7.32,平均局部聚類系數0.566,P<1.0×10-16。鄰接節點個數越多,成為關鍵靶點的機率越大。将String網站輸出結果導入Cytoscape 3.9.1軟體,采用CytoNCA計算網絡節點的度(dgree)值,根據度值大小排序,見圖8~10。

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2.7.3 GO分析和KEGG富集分析

通過David資料庫對抗銀屑病靶點蛋白進行GO功能注釋分析及KEGG信号通路富集分析,包括細胞組成(CC)、分子功能(MF)和生物過程(BP)3部分,選取FDR值最小的前5個進行作圖呈現,選取前20個KEGG通路富集分析結果,利用Sangerbox 3.0平台進行可視化,見圖11~13。

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3 讨論

銀屑病又被中醫稱之為“幹癬”“白疕”,中國醫家早在隋代就對銀屑病的病因病機有了一定的認識,從強調風寒等外在原因,發展到重視内在氣血髒腑的病理改變,以及六淫在肌膚上的外感所緻,緊扣“血”和“風”這兩大要素。根據中醫“血分辨證”,趙炳南教授[16]認為血熱是促使銀屑病發生的内在因素,強調“血分有熱”是發病的主因,且“血熱”的病機貫穿于銀屑病病程的始終;而禤國維教授[17]認為本病發病多由内外合邪所緻血燥為本,瘀毒為标,血瘀貫穿疾病的始終。

本研究經過藥物頻次統計分析後發現,治療銀屑病使用清熱解毒類處方的常用藥物有生地黃、土茯苓、赤芍、牡丹皮、甘草、白花蛇舌草、紫草、金銀花、白鮮皮等。高頻藥物中藥性以寒、溫、平為主,藥味以苦、甘、辛為主,歸經以肝經、肺經、胃經為主。

中醫理論認為,苦入心,有清熱瀉火、清熱燥濕的功效;甘入脾,有補益、和中、緩急的功效;辛入肺,有發散、行氣、活血、開竅、化濕的功效;肝主疏洩、肺主氣、胃主通降,配合四氣五味,可清熱解毒燥濕,補瀉兼施。

根據聚類分析結果得出3個藥物分類,第1類主要為清熱藥,如生地黃、牡丹皮、赤芍、水牛角、黃芩、闆藍根、大青葉、紫草、槐花、白茅根、土茯苓、白鮮皮;第2類主要為清熱補虛藥,如當歸、苦參、金銀花、連翹、玄參、甘草;第3類主要為活血化瘀清熱藥,如丹參、雞血藤、白花蛇舌草。關聯規則分析結果顯示,支援度、置信度前6位的藥物組合為生地黃-赤芍、生地黃-牡丹皮、生地黃-土茯苓、土茯苓-牡丹皮、土茯苓-赤芍、土茯苓-生地黃,主要為清熱藥,生地黃、赤芍、牡丹皮能夠清熱涼血,赤芍還可以散瘀止痛,牡丹皮可以活血化瘀,土茯苓可以解毒、除濕。其中“生地黃-赤芍”為關聯規則中支援的最高,置信度最高,關聯性較強的藥物組合。

生地黃味甘,性寒,歸心、肝、腎經,具有清熱涼血,養陰生津、潤燥止癢的功效,可用于治療熱病傷陰、舌绛煩渴、溫毒發斑、咽喉腫痛等病症,并且生地黃中含有多種黃酮類化合物,具有很好的清熱解毒作用,常用于銀屑病血熱證的治療,并且對于銀屑病導緻的瘙癢症狀也有一定緩解作用,楊素清教授[18]在臨床上治療進行期銀屑病時,常采用生地黃、牡丹皮、赤芍藥、紫草4味涼血藥合用,以清熱涼血解毒之法,既能袪邪外出,又能扶助正氣,使氣血調暢,疾病自愈。

赤芍味苦,性微寒,入肝經血分,善瀉肝降火,清血分實熱而涼血止血,又能散瘀血留滞而通脈止痛,故常運用于治療銀屑病血瘀證,常與配伍當歸、川芎、桃仁、紅花等活血化瘀的藥,不僅可增強活血祛瘀能力,還能涼血以清瘀熱[19]。桃紅四物湯、血府逐瘀湯等經典名方中,常以赤芍為主藥發揮祛瘀的作用。

生地黃和赤芍都能入肝,清熱涼血止血,活血化瘀;生地黃清熱涼血力強,還能養陰生津,故既能清血分實熱,又能清虛熱,赤芍能清血分實熱,以活血散瘀見長。二藥配伍,優勢互補,清熱涼血、活血化瘀之力明顯加強。且活血涼血之中能養陰生津顧護營陰,使活血而不耗血動血;清熱涼血同時又可兼顧熱傷陰津之病機,使邪熱清而瘀無所成,瘀血去而熱無所附;又止血而不留瘀,共奏涼血止血,養陰散瘀之功。常用治溫熱病熱入營血,發熱舌绛,身發斑疹,吐衄尿血,婦人血熱崩漏者,可配伍水牛角、牡丹皮加強涼血活血之力,如《備急千金要方》犀角地黃湯。

靳豔玲[20]也在臨床上使用以生地黃和赤芍配伍的清熱涼血方聯合卡泊三醇軟膏與鹵米松乳膏治療銀屑病,可有效降低患者發炎因子水準,改善皮膚瘙癢等臨床症狀,提高臨床治療效果。是以,生地黃與赤芍分用可揚己之長,針對性治療不同證型銀屑病,合用則優勢互補,即可揚清熱之效,又可補散瘀之力,還可兼具解毒生津之功,可用于多證型患者的治療。

網絡藥理學的結果可以看出,生地黃與赤芍聯合應用,其多個活性成分能夠通過多條通路作用于多個銀屑病相關靶點。惡性良性腫瘤壞死因子(TNF)、信号轉導和轉錄激活子 3(STAT3)、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶 1(AKT1)、表皮生長因子受體(EGFR)、缺氧誘導因子1α(HIF-1α)等是“生地黃-赤芍”治療銀屑病的關鍵靶點。

“生地黃-赤芍”抗銀屑病靶點GO功能富集分析顯示,BP主要涉及細胞外基質分解、凋亡過程的負調控、ERK1和ERK2級聯正向調節、血管内皮細胞遷移的正向調節、内皮細胞增殖的正向調控等;CC主要涉及細胞質、胞液、細胞外區域、膜筏、細胞外間隙等;MF主要涉及内肽酶活性、RNA 聚合酶II轉錄因子活性,配體激活的序列特異性DNA結合、酶結合、蛋白質絲氨酸/蘇氨酸/酪氨酸激酶活性、絲氨酸型内肽酶活性等。KEGG通路富集分析顯示,信号通路主要涉及癌症相關通路、脂質與動脈粥樣硬化通路、磷脂酰肌醇-3-羟激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信号通路、HIF-1信号通路、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路、Th17細胞分化通路等。

現代藥理學研究表明,銀屑病的病理特征主要為角質形成細胞過度增殖引起的表皮增生,常常有環境、遺傳和免疫等多種因素共同參與,尤其是固有免疫和适應性免疫在發病中起到重要作用,多種免疫細胞和細胞因子與銀屑病的病理生理機制密切相關[21]。清熱藥在治療炎性皮膚病的應用較為廣泛,多具有抗炎、殺菌的藥理作用[22]。并且清熱解毒類中藥對免疫功能也有一定調節作用,不僅能夠調節免疫失衡,影響免疫細胞和發炎因子,還能改善免疫微環境[23-24]。

有研究證明生地黃中活性成分梓醇能明顯降低有絲分裂指數,可能對銀屑病的表皮異常增生具有防治作用,也對磷酸組織胺引起的豚鼠皮膚瘙癢有明顯的抑制作用[25];王會娟等[26]研究發現,木犀草素具有良好的消炎作用,可通過降低IL-1β、IL-6、COX-2等發炎因子表達的方式有效抑制銀屑病鱗屑産生及皮膚紅腫;芹菜素可減輕IL-6及IL-22誘導的HaCaT細胞的STAT3通路的激活及異常增殖和分化[27];芍藥苷作為赤芍的主要活性成分,具有良好的抗炎作用,在體外實驗中可明顯降低IL-1β的表達,抑制脂多糖誘導的p65 NF-κB信号級聯反應,減少ROS的過度積累,維持HaCaT細胞線粒體膜電位在正常水準,進而發揮抗銀屑病活性的作用[28]。

是以,與單獨使用治療範圍有限相比,生地黃、赤芍組合對銀屑病的治療可能通過更多的有效成分,作用于更多靶點,進而更全面的調控相關信号通路以達到增效作用。

本研究通過資料挖掘探讨了清熱解毒類方治療銀屑病的用藥規律,得出了核心藥物組合“生地黃-赤芍”,并通過網絡藥理學技術初步探讨了“生地黃-赤芍”分用及合用增效治療銀屑病的作用機制,為指導臨床采用清熱解毒法治療銀屑病提供依據,并為研究相關創新藥物提供資料參考。中藥治療銀屑病尚有極大的研究開發潛力,值得更深入,更全面的研究與探索。

來 源:姜昊,馬文珂,時沙沙,王振國,宋詠梅,滿帥,何珊.基于資料挖掘的清熱解毒方治療銀屑病用藥規律及其作用機制研究 [J]. 藥物評價研究, 2024, 47(4): 850-861.

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