基于主成分分析的濕疹效應機制研究

溫偉為，王 玉

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·方法學研究·

基于主成分分析的濕疹效應機制研究

溫偉為，王 玉

目的 研究濕疹各指標對于其效應機制的不同解釋程度，將濕疹諸多效應指標降維，獲得濕疹效應機制數學模型。方法 回顧性分析杭州市第三人民醫院皮膚科2013年3月—2014年2月診斷為濕疹的患者90例，選取濕疹發病過程中具有代表性的指標共19項〔白細胞計數(X1)、淋巴細胞分數(X2)、中性粒細胞分數(X3)、嗜酸粒細胞分數(X4)、嗜酸粒細胞絕對值(X5)、單核細胞絕對值(X6)、免疫球蛋白E(X7)、免疫球蛋白A(X8)、免疫球蛋白G(X9)、免疫球蛋白M(X10)、補體C3(X11)、補體C4(X12)、C反應蛋白(X13)、抗鏈球菌溶血素O(X14)、紅細胞沉降率(X15)、T淋巴細胞(X16)、B淋巴細胞(X17)、抑制性/細胞毒性T細胞(X18)、輔助性T細胞(X19)〕，采用SPSS 16.0統計學軟件進行主成分分析和因子分析。結果 根據分析結果，共提取6個主成分，累積貢獻率為84.30%。基于主成分分析的濕疹效應機制數學模型為：F=37.69%F1+21.02%F2+17.10%F3+8.65%F4+8.48%F5+7.07%F6。結論 采用主成分分析法可避免多指標綜合評價帶來的統計和分析的麻煩，可以壓縮變量的個數，剔除冗余信息，使模型更好地反映真實情況；同時也為充分利用實驗數據信息及其與功效特性密切相關的重要細節，提高了實驗結果的準確性和重現性，并對濕疹的主要效應機制的提煉做出了貢獻。

主成分分析；濕疹；效應機制

溫偉為，王玉.基于主成分分析的濕疹效應機制研究[J].中國全科醫學，2015，18(27)：3335-3338.[www.chinagp.net]

Wen WW,Wang Y.Research of the effect mechanism of eczema based on principal component analysis [J].Chinese General Practice，2015，18(27)：3335-3338.

濕疹(eczema)是一種由多種內、外因素引起的真皮淺層及表皮的過敏性、炎癥性皮膚病[1-2]。該病發病率較高，占皮膚科門診量的15%～25%[3]。然而，濕疹的發病機制十分復雜，至今尚未完全明了。一般認為濕疹是由復雜的內、外因素引起的一種遲發型變態反應[4-5]，與免疫學因素、細菌超抗原、過敏原有關。由于濕疹的效應機制較為廣泛，本研究應用主成分分析方法從眾多實驗室指標中降維分析概括出濕疹的主要效應機制，對濕疹疾病的監控和治療、康復有一定的臨床指導意義，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 資料來源 選取2013年3月—2014年6月在杭州市第三人民醫院皮膚科就診的濕疹患者，收集90例資料完整的患者，其中男39例，女51例，平均(32.0±6.4)歲。排除標準：(1)感染性疾病患者；(2)有嚴重的心、肝、腎臟病變或全身的嚴重疾病患者；(3)妊娠期及哺乳期婦女。

評價指標體系由有較好代表性的19項指標組成：白細胞計數(X1)、淋巴細胞分數(X2)、中性粒細胞分數(X3)、嗜酸粒細胞分數(X4)、嗜酸粒細胞絕對值(X5)、單核細胞絕對值(X6)、免疫球蛋白E(X7)、免疫球蛋白A(X8)、免疫球蛋白G(X9)、免疫球蛋白M(X10)、補體C3(X11)、補體C4(X12)、C反應蛋白(X13)、抗鏈球菌溶血素O(X14)、紅細胞沉降率(X15)、T淋巴細胞(X16)、B淋巴細胞(X17)、抑制性/細胞毒性T細胞(X18)、輔助性T細胞(X19)。

1.2 統計學方法 采用SPSS 16.0統計學軟件包進行主成分分析和因子分析。(1)變量標準化；(2)指標之間的相關性采用相關系數矩陣判定；(3)進行主成分分析適合性檢驗，即KMO檢驗和Bartlett′s球形檢驗；(4)確定主成分個數，主成分分析的累計貢獻率≥80.00%，結合初始因子載荷陣中變量不出現丟失確定主成分個數；(5)根據各主成分的貢獻率計算出綜合主成分表達式各指標變量的系數。

2 結果

2.1 變量標準化 為了避免量綱變化時變量對應方差有所改變，首先需要將各變量標準化，經標準化后的變量表示為ZX1、ZX2…ZX19。

2.2 相關性分析 根據相關系數矩陣，變量間最大相關系數為0.933，最小相關系數為-0.899(見表1)，說明部分變量間的相關性比較高，直接用于分析可能會帶來共線性的問題，導致錯誤的分析結果，所以需進行KMO檢驗和Bartlett′s球形檢驗。

表1 變量相關性分析的相關系數矩陣

注：-為無此項

2.3 KMO檢驗與Bartlett′s球形檢驗 KMO檢驗統計量值為0.71，大于0.50；Bartlett′s球形檢驗統計量的觀測值為329.481，Bartlett′s球形檢驗顯著性概率為0，在α=0.01水平上差異有統計學意義，說明適合進行主成分分析。

2.4 確定主成分個數 特征根λ>1.000的值有6個，累計貢獻率為84.30%，超過80.00%的界定，故取前6個主成分(見表2)。

表2 濕疹總變異解釋程度

2.5 綜合主成分表達式 為使每個因子在不同原始變量上的載荷有明顯的差別，便于解釋主成分，對初始成分載荷矩陣進行旋轉調整，將同一主成分較高載荷的評價指標排列在一起，采用方差最大法對因子載荷矩陣實行正交旋轉后得到旋轉后的成分矩陣(見表3)。

表3 旋轉后的成分矩陣

由旋轉后的成分矩陣可得出：(1)成分1(F1)T淋巴細胞、輔助性T細胞、抑制性/細胞毒性T細胞、B淋巴細胞、補體C4、C反應蛋白載荷系數>0.450，可解釋細胞免疫應答，在濕疹效應機制中的權重占37.69%(31.77/84.30)；(2)成分2(F2)淋巴細胞分數、中性粒細胞分數、免疫球蛋白E、紅細胞沉降率載荷系數>0.450，可解釋細菌感染，在濕疹效應機制中的權重占21.02%(17.72/84.30)；(3)成分3(F3)嗜酸粒細胞絕對值、嗜酸粒細胞分數、單核細胞絕對值載荷系數>0.450，可解釋過敏反應，在濕疹效應機制中的權重占17.10%(14.41/84.30)；(4)成分4(F4)免疫球蛋白M、免疫球蛋白G、免疫球蛋白A、抗鏈球菌溶血素O載荷系數>0.450，可解釋體液免疫，在濕疹效應機制中的權重占8.65%(7.29/84.30)；(5)成分5(F5)補體C3載荷系數>0.450，可解釋免疫反應，在濕疹效應機制中的權重占8.48%(7.15/84.30)；(6)成分6(F6)白細胞計數載荷系數>0.450，可解釋細菌感染，在濕疹效應機制中的權重占7.07%(5.96/84.30)。

基于主成分分析的濕疹效應機制數學模型為：F=37.69%F1+21.02%F2+17.10%F3+8.65%F4+8.48%F5+7.07%F6。

3 討論

本研究應用主成分分析方法從眾多實驗室指標中降維分析概括出濕疹的主要效應機制，結果顯示，濕疹與變態反應有關，可激發細胞免疫和體液免疫，并可伴有感染。本研究結果佐證了免疫應答是濕疹的首要效應機制。

研究表明，濕疹的發病機制復雜，一般認為與變態反應有關，致敏后患者產生特異性免疫球蛋白E，與肥大細胞膜表面高親和力免疫球蛋白E受體結合后發生脫顆粒、合成炎性因子和脂類代謝物等，從而產生皮膚、黏膜等一系列過敏反應癥狀[6-7]。同時有研究表明，濕疹是一種以產生大量自身抗體為特征的自身免疫性疾病，分為免疫性介導及非免疫性介導[8-10]。其自身抗體的產生呈T淋巴細胞依賴性[6]，濕疹自身耐受的破壞主要表現為T淋巴細胞免疫失調、B淋巴細胞高反應性和細胞因子產生異常。近年來研究發現，T淋巴細胞在維持自身免疫耐受中起重要作用，其功能失衡可引起細胞因子的分泌紊亂，是濕疹類等皮膚疾病的主要機制之一[11-12]。柴若楠等[13]統計東北地區自2002年10月—2012年10月共計24 483例濕疹患者結果顯示，血清中變應原特異性免疫球蛋白G總陽性率達96.5%，Zar等[14]認為免疫球蛋白G抗體在過敏反應中的作用同免疫球蛋白E抗體一樣不容忽視。Travers等[15]在體外實驗發現，濕疹皮損中的細胞壁酸含量足以誘導包括表皮細胞在內的多種細胞表達細胞因子，引起炎性反應。本研究結果與之相似，均可佐證免疫應答是濕疹的首要效應機制。

本研究結果適用于臨床通過皮損初步判斷或疑似濕疹患者的進一步確診以及確診后治療方案的制定，但由于主成分分析的因子分析在降維過程中會損失一小部分信息，所以按因子總得分得到的結果只具有參考價值。

綜上所述，主成分分析可以壓縮變量的個數，剔除冗余信息，使模型更好地反映真實情況；同時也可消除原始變量之間存在的共線性，克服由此造成的運算不穩定、矩陣病態等問題；主成分分析在很多領域有廣泛應用(模式識別、化學組分的定量分析、多元物系的組分數目確定、動力學反映機制的確定)。本研究通過主成分分析及因子分析的方法，將濕疹效應機制降維，為闡明濕疹的發病機制和尋找治療方法提供了巨大幫助，同時也為臨床診斷、治療提供了參考依據。

[1] Zeng Y,Zhang M,Nie YQ.Analysis of 125 eczema cases treated with combination of TCM and Western medicine[J].Chinese Journal of Primary Medicine and Pharmacy,2012,19(12):1875-1876.(in Chinese) 曾諺，張梅，聶渝瓊.中西醫結合治療濕疹125例分析[J].中國基層醫藥，2012，19(12)：1875-1876.

[2] Han YY.The cause of eczema and its′ nursing [J].Chinese and Foreign Medical Research，2011,9 (25):70.(in Chinese) 韓燕燕.關于濕疹的病因及護理[J].中外醫學研究，2011，9(25)：70.

[3]黃早發，王冰.裸花紫珠膠囊聯合除濕止癢洗液治療急性濕疹療效觀察 [J].中國臨床醫生，2013，41(6)：61.

[4]馬春輝，強立新.清熱利濕法治療肛周濕疹的臨床觀察[J].中國煤炭工業醫學雜志，2013，16(3)：410-411.

[5]王煜明，趙吉平，陳晟，等.針刺從心脾論治亞急性濕疹的臨床觀察 [J].中國臨床醫生，2013，41(7)：71.

[6]An ED,Xiao WP,Zhou ZL,et al.The relationship between T lymphocyte subsets changes and the zoster associated pain in aged patients with acute herpes zoster[J].Chinese Journal of Geriatrics,2011,30(9):757-759.(in Chinese) 安爾丹，肖旺頻，周宗立,等.老年帶狀皰疹患者急性期T細胞亞群變化及其與皰疹相關性疼痛的關系[J].中華老年醫學雜志，2011，30(9)：757-759.

[7]Yu H,Huang J,Qiu F,et al.The curatine effect of levocetirizine hydrochloride oral solution and desonide cream in treatment of perianal eczema [J].Chinese Journal of Coal Industry Medicine，2014，17(6)：864-866.(in Chinese) 郁輝，黃軍，邱芬，等.鹽酸左西替利嗪口服液聯合地奈德乳膏治療肛周濕疹療效觀察[J].中國煤炭工業醫學雜志，2014，17(6)：864-866.

[8] Wang X,Lu Y,Di AL,et al.Allergen detection and analysis in patients with chronic urticaria and eczema of 194 cases in the Wudang Mountains area [J].China Journal of Leprosy and Skin Diseases,2005，21(9):675.(in Chinese) 王雄，魯英，狄艾麗，等.武當山地區194例慢性蕁麻疹濕疹患者的變應原檢測分析[J].中國麻風皮膚病雜志，2005，21(9):675.

[9] Ong PY，Leung DY.The infections aspects of atopic dermatitis[J].Immunol Allergy Clin North Am，2010，30(3)：309-321.

[10] De Benedetto A，Agnihothri R，McGirt LY，et al.Atopic dermatitis：a disease caused by innate immune defects [J].J Invesl Dermatol，2009，129(1)：14-30.

[11] Zheng Y,Lai W.Eczema pathogenesis:what′s new?[J].International Journal of Dermatology and Venereology,2013,39 (2):113-115.(in Chinese) 鄭躍，賴維.濕疹發病機制的研究進展[J].國際皮膚性病學雜志，2013，39(2)：113-115.

[12] Zhang XH.Eczema pathogenesis and clinical research [J].Chinese Journal of Clinicians,2011,39(2):14-16.(in Chinese) 張曉紅.濕疹病因病機及其臨床研究[J].中國臨床醫生，2011，39(2)：14-16.

[13] Chai RN,Xie H,Song WW,et al.Analysis on serum allergen-specific IgG in patients with urticaria or eczema in northeast area of China from 2002 through 2012[J].Clinical Journal of Medical Officers,2013,41 (9):927-929.(in Chinese) 柴若楠，謝華，宋薇薇,等.2002—2012年東北地區蕁麻疹和濕疹患者血清變應原特異性IgG分析[J].臨床軍醫雜志，2013，41(9)：927-929.

[14]Zar S,Benson MJ,Kumar D.Food-specific serum IgG4 and IgE titers to common food antigens in irritable bowel syndrom[J].Am J Gastroenterol,2009,100(7):1550-1557.

[15]Travers JB,Kozman A,Mousdicas N,et al.Infected atopic dermatitis lesions contain pharmacologic amounts of lipoteichoic acid[J].J Allergy Clin Immunol，2010，125(1)：146-152.

(本文編輯：陳素芳)

Research of the Effect Mechanism of Eczema Based on Principal Component Analysis

WENWei-wei,WANGYu.

TheThirdPeople′sHospitalofHangzhou,Hangzhou310009,China

Objective To investigate the roles of various indicators in the effect mechanism of eczema and to build the mathematic model of the effect mechanism of eczema by the dimensionality reduction of various indicators of eczema.Methods Conducted a respective analysis of the clinical data of 90 patients who were diagnosed with eczema in the Third People′s Hospital of Hangzhou from March 2013 to February 2014.Selected 19 representative indicators,including white blood cell count(X1),lymphocyte score(X2),neutrophile granulocyte score(X3),eosinophilic granulocyte score(X4),the absolute value of eosinophilic granulocyte(X5),the absolute value of monocyte(X6),immunoglobulin E(X7),immunoglobulin A(X8),immunoglobulin G(X9),immunoglobulin M(X10),complement C3(X11),complement C4(X12),C-reaction protein(X13),antistreptolysin O(X14),erythrocyte sedimentation rate(X15),T Lymphocyte(X16),B lymphocytes(X17),inhibiting /cytotoxic T cells(X18),helper T cell(X19).The SPSS 16.0 statistical software was employed to conduct principal component analysis and factor analysis.Results According to the results of the analyses,we extracted 6 principle components,with an accumulated variance contribution rate of 84.30%.Based on the principle component analysis,we build the mathematic model of the effect mechanism of eczema,which wasF=37.69%F1+21.02%F2+17.10%F3+8.65%F4+8.48%F5+7.07%F6.Conclusion The application of principle component analysis could avoid the troublesome effort of statistics and analysis required by multi-index comprehensive assessment,reduce the number of variables,remove redundant information,and enable the model to better reflect real condition.It also makes the most use of laboratory data and important details closely relevant with the efficacy characteristics,improves the accuracy and reproducibility of laboratory results,and helps with the extraction of major effect mechanism of eczema.

Principal component analysis；Eczema；Effect mechanism

310009 浙江省杭州市第三人民醫院(溫偉為)；浙江中醫藥大學(王玉)

王玉，310053 浙江省杭州市，浙江中醫藥大學；E-mail：anita375@sina.com

R 896.4

A

10.3969/j.issn.1007-9572.2015.27.016

2015-02-14；

2015-07-20)