基于數據挖掘和網絡藥理學探討房顫的用藥規律及核心藥物作用機制*

劉宇，馬茜，王哲

（天津中醫藥大學第一附屬醫院，國家針灸臨床醫學研究中心，天津 300381）

心房顫動（AF）簡稱房顫，是由心房主導折返環引起許多小折返環導致的房律紊亂，是一種常見的心血管流行病。西醫對房顫的發病機制尚未完全明確，研究認為房顫的產生可能與電生理機制（多發子波折返、局灶觸發機制、局灶激動、rotor學說）和病理生理機制（電重構、結構重構、收縮性重構、炎癥、氧化應激、分子遺傳學、神經內分泌、自主神經系統）等有關[1]。目前西醫治療房顫，主要包括藥物治療、非藥物治療兩種手段，藥物治療方面，主要應用抗心律失常藥物，而此類藥物的轉復、維持竇性心律的作用有限，且存在不良反應[2]。非藥物治療主要是射頻消融術，雖對部分患者可暫時有效，但后期復發概率較高，且治療費用高，因此在臨床中尚未得以推廣[3]。應用中醫藥治療在改善房顫患者的臨床癥狀、提高患者生活質量方面顯示出了一定的優勢。本文檢索整理了中國知網、維普、萬方數據庫中收錄的關于中藥治療房顫的臨床文獻，通過輔助平臺軟件對文獻中記載的方藥進行分析，以挖掘中醫藥治療房顫的用藥規律及核心藥物，并通過使用BATMAN-TCM系統分析核心藥物可能的作用靶點、信號通路，以期為房顫的臨床治療及新藥研發提供參考。

1 資料與方法

1.1 文獻檢索策略 以“房顫”合并“中醫”，“房顫”合并“中藥”為檢索詞，在中國知網、維普、萬方數據庫中進行全文檢索，手動篩選出符合納入標準的文獻，共計220篇。

1.2 文獻納入標準 1）臨床研究報道（包括RCT和臨床驗案報道）。2）明確診斷為房顫。3）采用中藥（包括方劑和中成藥）治療。4）方藥記載完整。

1.3 文獻排除標準 1）動物實驗研究文獻。2）重復發表的文獻納入發表時間最早的1篇。3）重復使用同一方劑的文獻，僅納入1篇。4）中藥配合其他中醫療法（如針灸、耳針、按摩、推拿等）治療房顫的文獻。

1.4 數據處理 參照全國高等中醫藥院校規劃教材《中藥學》[4]，對處方中出現的以產地、譯音、炮制方法等命名的中藥、使用別名的中藥進行規范化處理，統計時對藥名進行統一，舉例：“仙靈脾”統一為“淫羊藿”，“云苓”統一為“茯苓”，“瓜蔞皮”統一為“瓜蔞”等。為確保數據錄入的準確性，將篩選、規范化后的處方由兩名研究者錄入到中醫傳承輔助平臺軟件V2.5，錄入過程中，對每個方劑中的中藥逐個進行核對。

1.5 數據分析 使用中醫藥傳承輔助平臺V2.5對數據進行頻數描述及關聯規則分析，根據納入的處方總數以及用藥頻次，設置支持度為40，置信度為0.6，對用藥規律進行分析、挖掘核心藥物，并制作相關表格；將核心藥物輸入到中藥作用機制在線分析體系BATMAN-TCM[5]，進行核心藥物的疾病富集、KEGG通路分析，繪制靶點-通路-疾病網絡可視圖，探析核心藥物治療房顫的可能作用機制。

2 結果

2.1 用藥頻次統計 將文獻篩選獲得的220首處方進行統計，共涉及222味中藥，其中有24味中藥使用頻數≥30次，見表1。排名靠前的中藥包括：甘草（頻數117次）、麥冬（頻數103次）、丹參（頻數93次）、黃芪（頻數87次）、五味子（頻數80次）等。

表1 治療房顫藥用頻數≥30次的中藥Tab.1 Chinese medicines with medicinal frequency≥30 times for atrial fibrillation

2.2 藥物基本信息統計 對涉及到的222味中藥進行四氣、五味、歸經的統計分析，發現溫性藥使用最多（頻數901次，頻率37.71%），其次為寒性藥物（頻數729次，頻率30.51%）；五味以甘（頻數1 433次，頻率38.87%）、苦（頻數1 021次，頻率27.69%）、辛（頻數754次，頻率20.45%）為主，見表2。藥物歸經占前3位的依次是心（頻數1 285次，頻率19.36%）、肝（頻數1 096次，頻率16.51%）、脾（頻數983次，頻率14.81%），見表3。

表2 治療房顫藥物的四氣、五味統計表Tab.2 Statistical table of four properties and five flavors of drugs for atrial fibrillation

表3 治療房顫藥物的歸經頻次統計表Tab.3 Statistical table of meridian tropism frequency of drugs for atrial fibrillation

2.3 治療房顫藥物的關聯規則分析 點擊中醫傳承輔助平臺的“藥物模式”，得到藥物組合13對，見表4。排名前3位的是麥冬-五味子（71次），麥冬-甘草（66次），甘草-五味子（55次）；點擊“規則分析”，得到藥物組合規則14條，見表5。涉及中藥麥冬、五味子、甘草、龍骨、黃芪、丹參、牡蠣、桂枝、酸棗仁，共計9味。點擊“網絡展示”功能，得到9味中藥之間的網絡展示圖，見圖1。

圖1 核心藥物組合展示圖（頻數≥40次，置信度≥0.6）Fig.1 Core drug combinations display figure(frequency≥40 times，confidence≥0.6)

表4 治療房顫藥物中使用頻數≥40次的藥物組合表Tab.4 Drug combinations with frequency≥40 times in the treatment of atrial fibrillation

表5 治療房顫藥物組合關聯規則表Tab.5 Association rules of drug combinations for the treatment of atrial fibrillation

2.4 應用BATMAN-TCM系統分析核心藥物治療房顫的潛在作用機制

2.4.1 分析核心藥物的疾病富集 將“Score cutoff”設為 80，“Adjust P-value”設為 0.05，發現核心藥物富集的疾病共有356種，其中與房顫有關的有12種，見表6。

表6 核心藥物富集的與房顫有關的疾病Tab.6 Diseases related to atrial fibrillation in core drugs enrichment

2.4.2 分析核心藥物治療房顫潛在的信號通路 在潛在靶點的生物信息學分析結果中，核心藥物富集的KEGG信號通路有36條，其中潛在參與房顫的通路13條，見表7。核心藥物的部分靶點-通路-疾病網絡可視圖，見圖2（compositive compound用八邊形代表，drug target用五角星代表，KEGG pathway用圓形代表，OMIM disease用紅色正方形代表，TTD disease用綠色正方形代表）。

圖2 靶點-通路-疾病網絡可視圖Fig.2 Target-pathway-disease network viewable figure

表7 核心藥物潛在參與房顫的信號通路Tab.7 Potential signaling pathways of core drugs involved in atrial fibrillation

3 討論

當前國內關于房顫流行病學的大型研究很少，2004年的1項研究調查發現：中國房顫的總體患病率為0.77%，標準化后為0.61%[6]，且西醫對該病發病機制的認識尚不完全清楚。依據房顫臨床表現，中醫學將其歸為“心悸”“怔忡”等范疇，也有學者將其歸為“絡病”的范疇，指出“絡虛不容”為基本病機，氣陰兩虛是發病之本，絡虛不榮為基本病理環節，脈絡瘀阻為主要影響因素[7]。國家中醫藥管理局中醫診療方案中，將老年陣發性房顫歸為氣陰兩虛證、氣虛血瘀證、痰熱內擾證、心虛膽怯證4種證型。有研究表明：房顫中醫證候要素有：血瘀、氣虛、痰濁、陰虛、熱蘊、腎虛、水停、陽虛[8]。也有學者[9]認為心氣虛和心陰虛是本病的內因。盡管不同的醫家對房顫的辨證分型和遣方用藥上存在不同，但對病因病機的總體認識上以“本虛標實”為主，治療上以益氣養陰、活血安神為基本原則。

通過對220首處方的用藥規律分析得出，使用頻數≥30次的中藥24味，其中甘草、黃芪、黨參、桂枝、人參、白術具有補氣助陽功效，麥冬、五味子、生地黃、白芍具有滋陰作用，丹參、當歸、川芎、赤芍、紅花具有活血功效，酸棗仁、牡蠣、龍骨、茯苓、柏子仁、遠志具有安神之效，苦參、半夏、甘松具有行氣燥濕之功。這些常用的中藥具有益氣養陰，活血安神之功，符合中醫辨治房顫的治療原則。藥物性味分析結果顯示，治療房顫的中藥以溫性藥為主，頻率為37.71%；藥味以甘（頻率為38.87%）、苦（頻率為27.69%）味藥為主；補氣藥性味多甘、溫，味甘能補益；補陰藥多為甘寒之品，能清熱者，可有苦味；味苦能泄，入血分，行血活血；性溫能通行，可行氣、散結、活血。

關聯規則顯示：處方中使用頻數≥40次的藥物組合為益氣、養陰、活血、安神類方劑的常用藥對，如：麥冬-五味子，麥冬-酸棗仁，這提示益氣養陰、活血安神為房顫的基本治法。根據藥物使用頻次，結合藥物組合的關聯規則分析得出治療房顫的核心藥物為：麥冬、五味子、甘草、龍骨、牡蠣、黃芪、丹參、酸棗仁、桂枝。

通過網絡藥理學方法分析核心藥物麥冬、五味子、甘草、龍骨、牡蠣、黃芪、丹參、酸棗仁、桂枝治療房顫潛在的作用機制，結果發現在核心藥物所富集的13條與房顫相關的信號通路中，最有可能發揮作用的是：絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路、鈣離子信號通路、雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路和磷脂酰肌醇激酶-蛋白激酶B（PI3K-Akt）信號通路。近年來，隨著中藥組分研究的發展，中藥主要有效成分治療房顫的作用機制越來越清晰和明確。絲裂原激活蛋白酶是哺乳動物細胞內廣泛存在的一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，p38MAPK為其中一種，并與多種疾病發生機制密切相關；有研究證實，與竇性心律相比，房顫患者心肌局部磷酸化p38MAPK水平明顯升高，據此認為MAPK途徑的激活可能是心房纖維化的分子基礎[10-11]；此外，有研究表明，肝細胞生長因子和堿性成纖維細胞生長因子通過MAPK信號通路調節心房顫動患者的心房纖維化[12]，丹參酮ⅡA可通過MAPK信號通路維持心肌離子通道的穩態[13]。

房顫早期電重構的重要基礎是主要包括Na+電流、K+電流和Ca2+電流在內的離子電流的變化，有研究認為，在介導房顫短期或長期的電重構方面，鈣超載起重要作用，是首要因素，在患病早期，Ca2+通道的開放增加導致Ca2+內流增加，進而引起鈣超載，隨著病程的發展，肌漿網對Ca2+的釋放能力增加、攝取能力降低，維持鈣超載狀態，從而介導心房的電重構[14-17]，有研究對桂枝甘草湯及其拆方桂枝和甘草進行電生理實驗，發現3組含藥血清均可抑制鈣離子通道，發揮抗心律失常作用[18]。酸棗仁皂苷A、黃芪總黃酮和丹參酮ⅡA皆可抑制心肌細胞的鈣超載[19]。

最近的1項應用GSEA對人心房組織的微陣列分析表明，房顫患者與非房顫患者相比，mTOR通路受到抑制，mTOR通路是通過壓力過載和代謝擾動來適應環境變化的關鍵接口，mTOR通路參與了房顫的發病機制[20]。PI3K-Akt信號通路是由膜受體信號向細胞內轉導的重要途徑，在心血管保護過程中發揮關鍵性作用[21-22]，有研究表明，敲除小鼠PI3K基因，可導致PI3K-Akt信號通路活性降低，增加心肌纖維化程，并造成心房肌細胞膜上的鉀離子通道表達下調，從而使房顫易感性顯著增強。炙甘草湯可通過上調PI3K/Akt/mTOR信號通路的表達以抗心律失常[23-25]。以上9中藥物可能通過上述主要4種信號通路發揮治療房顫的多靶點作用效果。

綜上所述，本文通過運用中醫傳承輔助平臺挖掘中藥治療房顫的用藥規律及核心藥物，發現房顫的治療以應用具有益氣養陰、活血安神作用的藥物為主，并運用網絡藥理學預測核心藥物治療房顫可能的作用靶點、信號通路，旨在為臨床應用中藥治療房顫、新藥研發和基礎研究提供參考。本文不足之處為因文獻數量有限，故未對不同類型的房顫，例如陣發性房顫、持續性房顫和永久性房顫之間，瓣膜性房顫和非瓣膜性房顫之間的證型和用藥進行對比和討論。