基于数据挖掘的冠心病合并抑郁的中医药诊疗规律及机制分析

徐嘉唯,蒋跃绒,张京春

冠心病(coronary heart disease,CHD)是一种受到多种因素影响的身心疾病,据欧洲心脏病学会2019心血管疾病统计数据,冠心病仍是目前最常见的死亡原因之一[1]。近年来,冠心病发病率逐步升高,由于心绞痛反复发作带来的恐慌感、缺乏相关知识以及漫长病程带来的经济压力等,许多病人会出现程度不一的抑郁症状。1995 年,胡大一教授即指出心脏科医生除了关注病人的心脏疾病,病人心理健康也不可忽视,并提出了“双心医学”的诊疗模式,自此情绪对于冠心病病人病情的影响也逐渐受到重视。有研究表明,抑郁等不良情绪是冠心病发病的重要独立危险因素之一[2]。目前,对于冠心病合并抑郁状态(coronary heart disease with depressive disorder,CHDDD)病人的治疗,西医主要是在冠心病常规用药基础上联合抗抑郁药物。然而,出于对精神类药物的不良反应及依赖性的担心,许多病人对于该类药物多有抵制心理,导致依从性差、不规律用药等现象的发生,影响药物疗效。

中医学认为,心主血脉、主神志,为君主之官。在治疗心血管疾病时,不仅应注重心脏本身,还应同时兼顾心神健康,强调形神同治。因此,本研究通过汇集近年来公开发表的中医药治疗冠心病合并抑郁病人的临床研究,采用数据挖掘的方法分析冠心病合并抑郁的症状分布规律及其中医药用药规律,从而为“双心医学”的临床应用提供相关循证证据。

1 资料与方法

1.1 文献检索 资料来源:文献检索方式采用高级检索,检索式以中国知网为例,第1 组:冠心病AND 冠状动脉粥样硬化性心脏病AND 急性冠脉综合征AND心绞痛AND 心梗AND 心肌梗死AND 缺血性心肌病AND 急性冠状动脉综合征AND 缺血性心脏病AND 缺血型心肌病AND 真心痛AND 胸痹;第2 组:抑郁AND双心AND 郁证;第3 组:中医AND 中西医AND 中药AND 中医药。以中国知网数据库(CNKI)为主库,并以维普期刊数据库(VIP)、万方数据知识服务平台(WanFang Data)、中国生物医学文献数据库(CBM)检索的文献为补充,检索时间设定为建库至2021 年7 月。

1.2 纳入标准 ①中医药治疗冠心病合并抑郁的临床研究;②研究对象应符合冠心病合并抑郁的诊断标准;③中医治疗方式以口服中药为主;④文献中方剂药味明确。

1.3 排除标准 ①动物实验、药理学研究、会议文献、综述等;②数据不完整或错误的文献;③结合针灸、推拿、穴位贴敷等其他中医治疗方法的研究;④使用组成不明确的院内制剂等方剂的文献。

1.4 文献筛选 计算机检索获得相关文献,将检索到的文献导入Note Express 软件中,依据文章第一作者及标题进行查重,完成第一次筛选;通过阅读题名、摘要,排除动物实验、药理学研究、会议文献、病例报告、经验、个案报道、综述等,完成第2 次筛选;通过阅读全文,根据文献纳入标准及排除标准进行第3 次筛选,最终获取目标文献。

1.5 中药名称及功效规范 中药名称参照《中医药学主题词表》(2008 版)[3]进行规范化处理,如:“赤芍药”规范为“赤芍”,“生龙骨”“煅龙骨”规范为“龙骨”,“生牡蛎”“煅牡蛎”规范为“牡蛎”,“炒枣仁”规范为“酸枣仁”,“夜交藤”规范为“首乌藤”,“炒白术”规范为“白术”,“三七粉”规范为“三七”,“炙甘草”规范为“甘草”等。

1.6 症状名称规范 症状名称参照《中医临床诊疗术语国家标准(疾病部分)》[4]进行规范化处理,如:“善恐”规范为“易惊”,“便秘”规范为“大便秘结”,“胸闷”规范为“胸部胀闷”等。

1.7 数据分析 采用古今医案云平台V2.3.9 对纳入文献进行录入及规范,录入完成后采用双人规范,确保录入数据的准确性。运用古今医案云平台的“医案标准化”对纳入数据进行标准化处理后纳入“分析池”,选用“数据挖掘”模块对纳入数据进行药物症状频次统计、中药聚类分析等相关统计分析。

1.8 网络药理学研究 通过对收集的数据进行中药频次、聚类分析等进行综合分析,获得治疗冠心病合并抑郁的核心方。以核心方中的药物作为关键词,在中药系统药理数据库和分析平台(TCMSP,https://tcmspw.com/tcmsp.php)检索得到其化学成分。同时,设定口服生物利用度(OB)≥30%和类药性(DL)≥0.18 的参数筛选获得其主要化学成分及靶点。筛选结束后,在Uniprot 蛋白质数据库(https://www.uniprot.org)对蛋白质靶点进行统一规范。随后,通过Genecards(https://www. genecards. org/)、DisGeNET (https://www.disgenet.org/)、OMIM(https://www.omim.org/)、Drugbank(https://go.drugbank.com/)4 个数据库以“coronary heart disease”和“depressive disorder”分别作为关键词进行检索获得冠心病及抑郁相关的疾病靶点,删除重复值后取两个疾病靶点的交集作为疾病候选靶点。利用Venny2.1 平台(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/)将药物化学成分与疾病靶点相交集并绘制韦恩图,获得核心方治疗冠心病合并抑郁的共同交集靶点。将交集靶点信息导入Cytoscape 3.8.0 软件绘制“药物-成分-靶点”网络图,再将其导入STRING11.0 数据库(https://string-db.org/)构建蛋白互作(protein protein interaction network,PPI)网络模型,其中,最小作用阈值设定为“highest confidence”(＞0.9)。采用Metascape 平台(https://metascape.org/)分析“药物-成分-靶点”及其参与的生物过程及通路。

2 结 果

2.1 症状分析

2.1.1 频次统计 “症”即病人临床的一般表现,本研究共纳入文献98 篇,其中,出现频次前15 位的症状分别为胸痛、胸部胀闷、心悸、失眠、抑郁、乏力、心烦、舌暗紫、头晕、气短、喜叹气、易怒、焦虑、舌有瘀点、健忘。详见表1。

表1 症状分布情况

2.1.2 证素分析 证素,即证的基本要素,由病位要素及病性要素组成,通过多种证素的有机组合,即可形成临床常见证型[5]。依据朱文峰教授的《证素辨证学》[6]将冠心病合并抑郁出现频次前15 位的症状进行证素提取,并提取积分＞70 分的证素,得出冠心病合并抑郁的病位证素分别为肝、心、心神,病性证素分别为气滞、血瘀、气虚、血虚、阳亢、阴虚、阳虚。详见表2。

表2 证素积分情况 单位:分

2.2 用药规律

2.2.1 中药频次 对纳入文献进行用药频次及频率统计后发现,冠心病合并抑郁状态使用频次前20 位的中药分别为柴胡、甘草、丹参、白芍、川芎、茯苓、当归、郁金、香附、赤芍、酸枣仁、半夏、枳壳、三七、合欢皮、白术、陈皮、党参、红花、龙骨。详见表3。

表3 用药频次分布情况

2.2.2 中药四气、五味、归经及功效 对纳入中药的四气、五味、归经及功效进行统计,可以发现,在治疗冠心病合并抑郁时,其用药主要以疏肝解郁、调经止痛、解表退热、升举阳气、活血祛瘀、清热解毒、补脾益气、缓急止痛、祛痰止咳等为主,主要归肝、心、脾、肺、胃、肾、胆经,五味以甘、辛、苦为主,四气以温、平、微寒、寒为主。其中,解表退热、升举阳气均考虑为柴胡的功效,故频次较高。详见图1～图3、表4

表4 药物功效统计

图1 中药四气分布统计

图3 中药归经分布统计

图2 中药五味分布统计

2.2.3 中药聚类分析、复杂网络分析及核心方确认对冠心病合并抑郁状态用药频次≥10 次的中药进行聚类分析,距离类型为欧氏距离,聚类方法为最长距离法,可得到图4。冠心病合并抑郁的聚类方中,类方1:茯苓、柴胡、甘草、白芍、当归;类方2:丹参、赤芍、郁金、川芎、香附。同时,将边权重设为20 后得到图5,结合中药频次统计结果,可以认为冠心病合并抑郁的核心方由柴胡、白芍、川芎、当归、丹参、茯苓、郁金、香附8 味药组成。

图4 冠心病合并抑郁状态中药聚类分析图

图5 复杂网络分析

2.3 核心方网络药理学分析

2.3.1 核心药物相关靶点筛选 通过TCMSP 筛选核心方的药物活性靶点后,共获得白芍活性成分13 种、柴胡17 种、川芎7 种、丹参65 种、当归2 种、茯苓15种、香附18 种、郁金15 种。通过UniProt 数据库对靶点进行规范并删除重复值后,共获得药物作用靶点1 230 个,药物-活性成分-靶点网络包括1 447 个节点和13 666 条边,见图6。图中图案越大连接度(Degree)值越高,主要包括芍药甙酮、槲皮素、毛地黄黄酮、丹参酮ⅡA等。Degree 值前20 位的成分见表5。

表5 Degree 值排前20 位的中药活性成分

图6 药物-成分-靶点网络

2.3.2 疾病靶点筛选 通过在GeneCards、OMIM、DrugBank 及Disgenet 数据库中对冠心病及抑郁分别进行检索,合并且删除重复值后,分别得到冠心病及抑郁的疾病靶点。随后利用Venny 2.1 平台对二者取交集,获得冠心病及抑郁共有的疾病靶点。详见图7。

图7 疾病靶点韦恩图

2.3.3 活性成分-疾病靶点PPI 网络构建 利用Venny 2.1获得药物-疾病共同靶点共285个,详见图8。STRING11.0 数据库构建PPI 模型,共形成237 个节点及953 条边,见图9。在PPI 网络中,Degree 值较高的蛋白在中心关联中起着重要的作用。以Degree 值大小作为评价指标,排前30 位的靶点分别为STAT3、HSP90AA1、PIK3R1、MAPK3、PIK3CA、MAPK1、EP300、CTNNB1、HRAS 等。这些靶点可能是核心方治疗冠心病合并抑郁的关键靶点,详见图10。

图8 药物-疾病韦恩图

图9 药物-疾病靶点PPI 网络图

图10 核心方治疗冠心病合并抑郁靶点Degree 值前30 位

2.3.4 药物-疾病靶点功能与通路的富集分析 为研究核心方治疗冠心病合并抑郁的潜在生物学功能及作用途径,本研究通过Metascape 平台对共有的285 个靶点进行京都基因与基因组百科全书全基因组及代谢途径富集分析(KEGG)及基因本体(GO)分析,GO 分析取P值前10 位进行统计,KEGG 分析取P值前10位进行统计,详见图11、图12。可以得到,生物过程(BP)主要涉及细胞迁移的正向调节、激素应答、调节腺苷酸活化蛋白激酶(MAPK)级联反应、蛋白质磷酸化的正向调节、循环系统过程及系统调节过程。细胞组分(CC)主要包括膜筏、膜微区、受体复合物、轴突、细胞体、神经元胞体、细胞质核周区、突触后膜、突触膜及突触前膜。分子功能(MF)分析显示,靶点主要与癌症相关通路、细胞迁移的正向调节、运动正调节、激素应答、细胞运动的正向调节、MAPK 级联调节、蛋白磷酸化的阳性调节及循环系统的过程。通过KEGG 分析,将P值前10 位的通路进行统计,提示核心方可以从晚期糖基化终末产物(AGE)及其受体(RAGE)信号通路、癌症相关通路、高脂血症和动脉粥样硬化、激素相关通路、缺氧诱导因子1(HIF-1)信号通路、Ras 相关蛋白1(RAP1)通路等多个不同通路角度对冠心病合并抑郁进行治疗。

图11 核心方治疗冠心病合并抑郁的GO 分析

图12 核心方治疗冠心病合并抑郁的KEGG 富集分析

3 讨 论

抑郁状态是指一种以心境低落、兴趣及愉快感明显减退、精力降低等为主要临床表现的复杂情绪状态[7]。由于抑郁障碍均以情志异常为主要临床表现,故均属于中医“郁证”的范畴。因此,冠心病合并抑郁符合中医“胸痹”及“郁证”的诊断范畴。

《金匮要略·胸痹心痛短气病脉证治》中云:“夫脉当取太过不及,阳微阴弦,即胸痹而痛,所以然者,责其极虚也。今阳虚知在上焦,所以胸痹、心痛者,以其阴弦故也”。“阳微阴弦”作为胸痹的主要病机,认为胸痹病发作主要和胸阳不振及阴邪上扰相关。《古今医统大全·郁证门》中云:“郁为七情不舒,遂成郁结,既郁之久,变病多端”。龚廷贤在《寿世保元·郁病》中云:“郁者,结聚不得发越也。当升不升,当降不降,当变化不得变化,故传化失常,而郁病作矣。大抵诸病多有兼郁者,或郁久而生病,或病久而生郁,或药杂乱而成郁,故凡病必参郁治”,认为郁证的形成与情绪相关,诸多疾病的生成皆与郁病相关,而郁病日久则百病皆生。《素问·灵兰秘典论》中云:“心者,君主之官,神明出焉”,认为情绪与心密切相关。因此,可以认为胸痹与郁证互为因果,相互关联,相互影响,本虚标实为其核心。

3.1 从证素角度探讨冠心病合并抑郁 “证”是指在中医基础理论的指导下,基于病人症状,对于疾病某一阶段的总结性概括。对于冠心病合并抑郁的证候分析,不同医家有不同的看法。孙聪[8]通过对临床260例病人的观察,认为冠心病合并焦虑、抑郁主要分为气滞血瘀证、痰阻心脉证、气虚血瘀证及气阴两虚证。刘用[9]则认为冠心病合并抑郁中医证型以心血瘀阻证和肝气郁结证为主,其次分别为痰火扰心证、心脾两虚证、心肾阳虚症及心肾不交证。

证素作为症状和证型之间的桥梁,通过将冠心病合并抑郁出现频次前15 位的症状进行证素提取及积分统计,可以发现冠心病合并抑郁的病位证素分别为肝、心、心神,病性证素分别为气滞、血瘀、气虚、血虚、阳亢、阴虚、阳虚。因此,在治疗冠心病合并抑郁病人时,可从上述角度考虑。

3.2 从高频药物探讨冠心病合并抑郁 通过对纳入文献进行用药频次统计,可以发现冠心病合并抑郁用药频次排前20 位的中药分别为柴胡、甘草、丹参、白芍、川芎、茯苓、当归、郁金、香附、赤芍、酸枣仁、半夏、枳壳、三七、合欢皮、白术、陈皮、党参、红花、龙骨。可以认为,目前纳入文献在治疗冠心病合并抑郁病人中多以理气活血与益气养血并重,与统计得出的证素结果相吻合。

3.3 从性味、归经探讨冠心病合并抑郁 在四气、五味、归经方面,冠心病合并抑郁的中药归经以肝、心、脾经为主,药味以甘、辛、苦为主,药性以温、平、寒、微寒为主。甘能缓能补,辛能行能散,苦能泄能燥能坚。冠心病合并抑郁可归为“胸痹”范畴,病性为本虚标实,辛可散血,苦可下血,用以祛邪。对于心病的治疗,《素问·至真要大论》曾云:“心欲软,急食咸以软之,用咸补之,甘泻之”。对于这句任应秋在《运气学说》中解释,“心火属阳,阳中要合有阴,如阳气偏盛高亢而不柔软,便宜用咸味药来柔软他,或者用甘寒的药物来泻火,亢烈之火,得以柔泻,这便是对心病最大的补益了”。

药物归经方面,归经以肝、心、脾经为主,肝喜调达,肝心相关即气血相关,《血证论》中云:“肝属木,木气冲和条达,不致遏郁,则血脉得畅”。同时,肝为心之母,唐容川在《本草问答》提出“心火生血尤赖以肝木生火。此是虚则补其母之义,故温肝即是温心”。同时,从经络循行角度,肝心均过胸胁。可见心、肝生理病理关系密切,故可从肝论治冠心病合并抑郁。脾属中焦,主升清泌浊,功能失司则清浊不分,酿生痰浊,痰浊入于血脉则血脉不通,发为心痛。对于心脾同治治疗冠心病,吴小平等[10]从肠道菌群的角度进行审视,使心脾同治冠心病具有更前沿的科学内涵。

3.4 冠心病合并抑郁中药聚类分析 通过对纳入药物进行中药聚类分析,冠心病合并抑郁的类方1 为逍遥散加减,在疏肝同时重视健脾养血,适用于肝郁脾虚的病人。刘金伟等[11]采用嗅球摘除抑郁模型大鼠,观察逍遥散对该模型动物行为学指标和脑内单胺类神经递质含量的影响。结果发现,逍遥散对大鼠海马和皮质中多巴胺(DA)、5-羟色胺(5-HT)含量的异常有不同程度的改善作用。类方2 则为陈可冀院士的冠心Ⅱ号方加减,该方以理气活血为主,重在养血活血、理气解郁,对于血瘀较重的冠心病合并抑郁病人更为适宜。

3.5 核心方网络药理学探讨 通过对核心方药物的活性成分进行统计,可以认为芍药甙酮、槲皮素、毛地黄黄酮、丹参酮ⅡA 等为主要活性成分。STAT 3、HSP90AA1、PIK3R1、MAPK3、PIK3CA、MAPK1、EP300、CTNNB1、HRAS 等为其主要治疗靶点。通过KEGG分析,认为核心方可通过调节癌症相关信号通路、与糖尿病并发症相关的AGE-RAGE 信号通路、高脂血症与动脉粥样硬化、RAP1 信号通路、HIF-1 信号通路等多途径对冠心病合并抑郁起治疗作用。

目前已有研究表明,芍药甙酮、槲皮素、毛地黄黄酮、丹参酮ⅡA 等均可从不同角度对冠心病和抑郁起到一定的治疗效果[12-15]。STAT3 作为其中Degree 值最高的靶点,Lou 等[16]研究表明,STAT3 可以调节小胶质细胞激活来调节小鼠抑郁样行为。在心肌细胞保护方面,目前研究认为STAT3 主要通过上调细胞外基质重塑、血管生成以及免受氧化剂和细胞凋亡,从而保护缺血心肌细胞[17]。AGE-RAGE 通路作为其显著性较高的信号通路,目前已有研究表明,AGE 及其细胞受体RAGE、可溶性受体(sRAGE)和内源性分泌型RAGE(esRAGE)可能参与动脉粥样硬化的发展[18]。冠心病的治疗应以降低AGE 水平、预防AGE 形成、降解体内AGE、抑制RAGE 表达、阻断RAGE、升高sRAGE 和使用抗氧化剂为目标。

4 小 结

基于数据挖掘的冠心病合并抑郁的中医药诊疗规律研究发现,冠心病合并抑郁的病位证素分别为肝、心、心神,病性证素分别为气滞、血瘀、气虚、血虚、阳亢、阴虚、阳虚。同时,本研究从高频药物及聚类方的角度分别对冠心病合并抑郁用药进行了进一步的探讨,认为冠心病合并抑郁用药以理气活血与益气养血并重。从性味、归经角度,冠心病合并抑郁以肝、心、脾经为主,药味以甘、辛、苦为主,药性以温、平、寒、微寒为主。

核心方则主要以芍药甙酮、槲皮素、毛地黄黄酮、丹参酮ⅡA 等为主要活性成分,通过STAT 3、HSP90AA1、PIK3R1 等多个靶点,通过KEGG 分析,认为核心方可通过调节癌症相关信号通路、与糖尿病并发症相关的AGE-RAGE 信号通路、高脂血症与动脉粥样硬化、RAP1 信号通路、HIF-1 信号通路等多途径对冠心病合并抑郁起治疗作用。数据挖掘作为大数据应用中的重要组成部分,基于数据挖掘的方法对于临床资料进行再整合可以发现一些临床中忽视的问题,对临床诊疗起到提示作用。