基于网络分析的补阳还五汤防治气虚血瘀型疾病机制研究(1)
[摘要]该研究采用网络分析方法从化学成分、靶点、疾病3个层面对补阳还五汤进行研究，发现补阳还五汤在肿瘤治疗方面的潜力；并对补阳还五汤基于疾病的“靶点-靶点”网络进行分析，通过计算结点中心度、接近中心度、中介中心度、特征向量中心度4个网络指标，对网络中靶点的重要性与显著性进行综合评价，挖掘补阳还五汤作用的关键靶点，得到COX-2与PPAR-γ 2个重要靶点，提示这2个靶点可能是参与气虚血瘀型疾病病理过程的重要靶点。同时，以这2个靶点为基础，构建补阳还五汤“化学成分-靶点-疾病”的核心网络，为深入研究补阳还五汤治疗气虚血瘀型疾病的机制提供参考。研究表明，网络分析方法有助于挖掘补阳还五汤治疗气虚血瘀型疾病的潜在作用靶点，可为从系统层面揭示补阳还五汤作用机制提供方法学参考，对中药方剂的作用机制阐释和新药研发具有指导意义。
[关键词]网络分析；补阳还五汤；气虚血瘀；靶点-靶点网络；化学成分-靶点-疾病网络
气虚血瘀在中医临床诊治中是一类常见而重要的证候，现代研究表明，气虚血瘀是冠心病、肿瘤、中风、高血压、脑梗死等多种疾病的重要病机[1-2]。补阳还五汤出自清代王清任《医林改错》，是治疗气虚血瘀证的代表方。该方以黄芪为君药，当归为臣药，地龙、赤芍、川芎、桃仁、红花5味药材共为佐药，有补气养血，活血通络的功效[3]。目前已有大量补阳还五汤的临床应用报道[4-6]及其在心血管疾病方面的药理研究[7]，但对其整体作用机制的研究仍存在方法上的局限，更重要的是，中药方剂整体性研究方法的欠缺也制约着方剂的现代化发展。
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中药作为复杂系统，其系统性、复杂性、非线性本质也逐渐在研究中凸显出来，适用于复杂系统研究的方法与技术也逐渐受到中医药领域研究者的关注[8-9]。其中网络分析技术因其对海量非化学成分统计：补阳还五汤中不重复的化学成分共计663个，排除无相关靶点的化学成分后共计422个，分别统计不同药材的化学成分数，并计算C1/C0和C1%，见表1。其中黄芪(君药)的C1/C0最大，为70.1%。佐药的C1%最大，为68.8%，但考虑到佐药为5味药材的总体，以平均值13.8%计(68.8%/5)，在方剂中为最少。化学成分统计显示中药的多成分特性。
靶点统计：补阳还五汤化学成分作用的靶点中与疾病相关的靶点共计188个，其中君药对应的靶点数目有136个，计算T1/T0和T1%，不同药材对应的靶点数见表1。结果表明，补阳还五汤作用的靶点中有72.3%受到君药化学成分的作用，臣药与佐药也作用于绝大多数的靶点。君药中每个化学成分作用的平均靶点数为2.2个，臣药中每个化学成分作用的平均靶点数为1.3个，佐药中每个化学成分作用的平均靶点数为0.5个。该统计结果一方面体现了中药作用的多靶点特性，另一方面也体现了中药方剂在治疗疾病时以君药为主，臣药、佐药、使药协同促进的作用特点。
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补阳还五汤的疾病统计：统计发现，补阳还五汤可潜在作用疾病共388种计17类(ICD10)，见图1。其中肿瘤占疾病总数的26.0%，循环系统疾病占12.6%，神经系统疾病占10.1%。结果表明，补阳还五汤在肿瘤治疗方面有潜在优势，特别是胰腺癌、乳腺癌等恶性肿瘤，以及在神经类疾病阿尔兹海默病与代谢类疾病尤其是糖尿病上具有潜在应用价值。另一方面，在CNKI数据库中以补阳还五汤为关键词对历年文献通过篇名进行检索，共搜索到相关文献2 562篇，其中与肿瘤相关的报道有7篇，占总数的0.26%，表明补阳还五汤对肿瘤及其他复杂疾病的作用还有待深入研究。
2.2网络分析结果本研究重点分析补阳还五汤基于疾病的“靶点-靶点”网络，利用4个中心度指标对补阳还五汤作用的靶点进行重要性与显著性分析，锁定该方治疗气虚血瘀型疾病时作用的重要靶点。补阳还五汤基于疾病的“靶点-靶点”网络见图2，不同颜色的结点分别代表君药、臣药、佐药作用下的靶点。由网络图可见，君药黄芪作用的靶点数目最多并且占据主要位置，表明黄芪对方剂的作用有显著贡献。
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A00-B99.某些传染病和寄生虫病；C00-D49.肿瘤；D50-D89.血液及造血器官疾病和某些涉及免疫机制的疾患；E00-E90.内分泌、营养和代谢疾病；F00-F99.精神和行为障碍；G00-G99.神经系统疾病；H00-H59.眼及附器疾病；I00-I99.循环系统疾病；J00-J99.呼吸系统疾病；K00-K93.消化系统疾病；L00-L99.皮肤和皮下组织疾病；M00-M99.肌肉和骨骼系统及结缔组织疾病；N00-N99.泌尿生殖系统疾病；P00-P96.起源于围生期的某些情况；Q00-Q96.先天性畸形、变性和染色体异常；R00-R99.症状、体征和临床与实验室异常所见，不可归类在其他处；T90-T98.损伤、中毒和外因的某些其他后果的后遗症。
线性复杂数据处理及可视化的优势而备受青睐[10-12]，已逐渐成为方剂整体性研究的重要方法之一[13-14]。本研究从整体观角度入手，以补阳还五汤为对象，采用网络分析方法，挖掘补阳还五汤作用的关键靶点及疾病范围。并以此为基础对补阳还五汤治疗气虚血瘀型疾病的基本机制进行分析，以期对中药方剂治疗疾病宏观层面的认识与发现提供参考，并为揭示中药方剂作用机制研究提供方法学参考。
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1材料与方法
1.1数据来源与处理本研究采用的数据来源于TCMSP数据库(http：//sm.nwsuaf.edu.cn/lsp/tcmsp.php)和TCMID数据库(http：//www.megabionet.org/tcmid/)，由于TCMSP数据库未收录“地龙”相关数据，因此“地龙”的化学成分从TCMID数据库中获得，再从TCMSP数据库里找到与化学成分对应的靶点和疾病。根据2010年版《中国药典》一部规范药材名，将当归尾作当归处理。以药材名为关键词，从TCMSP，TCMID中依次采集化学成分、靶点、疾病的相关数据构成本研究的数据库。排除无相关靶点记录的化学成分。用国际疾病分类标准第十版(ICD10)对疾病数据库进行归类统计。以Pajek及Gephi 0.8.2软件对数据进行网络分析。, 百拇医药(丁凡 张倩茹 胡元佳 王一涛)
[关键词]网络分析；补阳还五汤；气虚血瘀；靶点-靶点网络；化学成分-靶点-疾病网络
气虚血瘀在中医临床诊治中是一类常见而重要的证候，现代研究表明，气虚血瘀是冠心病、肿瘤、中风、高血压、脑梗死等多种疾病的重要病机[1-2]。补阳还五汤出自清代王清任《医林改错》，是治疗气虚血瘀证的代表方。该方以黄芪为君药，当归为臣药，地龙、赤芍、川芎、桃仁、红花5味药材共为佐药，有补气养血，活血通络的功效[3]。目前已有大量补阳还五汤的临床应用报道[4-6]及其在心血管疾病方面的药理研究[7]，但对其整体作用机制的研究仍存在方法上的局限，更重要的是，中药方剂整体性研究方法的欠缺也制约着方剂的现代化发展。
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中药作为复杂系统，其系统性、复杂性、非线性本质也逐渐在研究中凸显出来，适用于复杂系统研究的方法与技术也逐渐受到中医药领域研究者的关注[8-9]。其中网络分析技术因其对海量非化学成分统计：补阳还五汤中不重复的化学成分共计663个，排除无相关靶点的化学成分后共计422个，分别统计不同药材的化学成分数，并计算C1/C0和C1%，见表1。其中黄芪(君药)的C1/C0最大，为70.1%。佐药的C1%最大，为68.8%，但考虑到佐药为5味药材的总体，以平均值13.8%计(68.8%/5)，在方剂中为最少。化学成分统计显示中药的多成分特性。
靶点统计：补阳还五汤化学成分作用的靶点中与疾病相关的靶点共计188个，其中君药对应的靶点数目有136个，计算T1/T0和T1%，不同药材对应的靶点数见表1。结果表明，补阳还五汤作用的靶点中有72.3%受到君药化学成分的作用，臣药与佐药也作用于绝大多数的靶点。君药中每个化学成分作用的平均靶点数为2.2个，臣药中每个化学成分作用的平均靶点数为1.3个，佐药中每个化学成分作用的平均靶点数为0.5个。该统计结果一方面体现了中药作用的多靶点特性，另一方面也体现了中药方剂在治疗疾病时以君药为主，臣药、佐药、使药协同促进的作用特点。
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补阳还五汤的疾病统计：统计发现，补阳还五汤可潜在作用疾病共388种计17类(ICD10)，见图1。其中肿瘤占疾病总数的26.0%，循环系统疾病占12.6%，神经系统疾病占10.1%。结果表明，补阳还五汤在肿瘤治疗方面有潜在优势，特别是胰腺癌、乳腺癌等恶性肿瘤，以及在神经类疾病阿尔兹海默病与代谢类疾病尤其是糖尿病上具有潜在应用价值。另一方面，在CNKI数据库中以补阳还五汤为关键词对历年文献通过篇名进行检索，共搜索到相关文献2 562篇，其中与肿瘤相关的报道有7篇，占总数的0.26%，表明补阳还五汤对肿瘤及其他复杂疾病的作用还有待深入研究。
2.2网络分析结果本研究重点分析补阳还五汤基于疾病的“靶点-靶点”网络，利用4个中心度指标对补阳还五汤作用的靶点进行重要性与显著性分析，锁定该方治疗气虚血瘀型疾病时作用的重要靶点。补阳还五汤基于疾病的“靶点-靶点”网络见图2，不同颜色的结点分别代表君药、臣药、佐药作用下的靶点。由网络图可见，君药黄芪作用的靶点数目最多并且占据主要位置，表明黄芪对方剂的作用有显著贡献。
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A00-B99.某些传染病和寄生虫病；C00-D49.肿瘤；D50-D89.血液及造血器官疾病和某些涉及免疫机制的疾患；E00-E90.内分泌、营养和代谢疾病；F00-F99.精神和行为障碍；G00-G99.神经系统疾病；H00-H59.眼及附器疾病；I00-I99.循环系统疾病；J00-J99.呼吸系统疾病；K00-K93.消化系统疾病；L00-L99.皮肤和皮下组织疾病；M00-M99.肌肉和骨骼系统及结缔组织疾病；N00-N99.泌尿生殖系统疾病；P00-P96.起源于围生期的某些情况；Q00-Q96.先天性畸形、变性和染色体异常；R00-R99.症状、体征和临床与实验室异常所见，不可归类在其他处；T90-T98.损伤、中毒和外因的某些其他后果的后遗症。
线性复杂数据处理及可视化的优势而备受青睐[10-12]，已逐渐成为方剂整体性研究的重要方法之一[13-14]。本研究从整体观角度入手，以补阳还五汤为对象，采用网络分析方法，挖掘补阳还五汤作用的关键靶点及疾病范围。并以此为基础对补阳还五汤治疗气虚血瘀型疾病的基本机制进行分析，以期对中药方剂治疗疾病宏观层面的认识与发现提供参考，并为揭示中药方剂作用机制研究提供方法学参考。
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1材料与方法
1.1数据来源与处理本研究采用的数据来源于TCMSP数据库(http：//sm.nwsuaf.edu.cn/lsp/tcmsp.php)和TCMID数据库(http：//www.megabionet.org/tcmid/)，由于TCMSP数据库未收录“地龙”相关数据，因此“地龙”的化学成分从TCMID数据库中获得，再从TCMSP数据库里找到与化学成分对应的靶点和疾病。根据2010年版《中国药典》一部规范药材名，将当归尾作当归处理。以药材名为关键词，从TCMSP，TCMID中依次采集化学成分、靶点、疾病的相关数据构成本研究的数据库。排除无相关靶点记录的化学成分。用国际疾病分类标准第十版(ICD10)对疾病数据库进行归类统计。以Pajek及Gephi 0.8.2软件对数据进行网络分析。, 百拇医药(丁凡 张倩茹 胡元佳 王一涛)