基于数据挖掘和网络药理学探讨何晓晖教授治疗慢性萎缩性胃炎核心药对的作用机制

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研究目的:1.收集何晓晖教授治疗慢性萎缩性胃炎(Chronic atrophic gastritis,CAG)327张处方,利用基于关联规则和k-means聚类算法的数据挖掘方法,分析其组方法则和核心药物的组合。2.依据数据挖掘方法得到的核心药物组合,进一步运用网络药理学的分析方法,了解其治疗CAG的作用机制。研究方法:利用中医传承计算平台(V3.0),通过收集何晓晖教授治疗CAG的处方,运用关联规则和基于k-means聚类算法进行研究分析。然后再通过运用Cytoscape3.7.2软件(http://www.cytoscape.org/)对挖掘得出的核心药物组合的网络药理学作用机制进行研究。1.数据挖掘的分析研究收集并筛选何晓晖教授治疗CAG的处方,将处方用药作为数据源并进行研究分析,统计出用药频次、功效、四气五味和归经,挖掘出高频次药对、高频次三味药物组合和核心药物组合,找出疾病、选方、用药之间的潜在联系和作用规律。2.网络药理学的分析研究将利用基于数据挖掘中的关联规则分析和k-means聚类算法分析所得到的核心药对作为研究对象进行网络药理学分析,运用TCMSP、BATMAN-TCM、Uni Prot数据库得到核心药对中药物的活性成分和潜在蛋白靶点。在OMIM、Gene Cards数据库中获得CAG疾病的相关作用靶点。利用Venny2.1得出核心药对和疾病之间的交互靶点。通过Cytoscape 3.7.2构建核心药对-治疗成分-靶点-CAG网络图。经STRING数据库,获得靶蛋白互作的PPI网络图,运用Cytoscape 3.7.2软件对药物靶点进行拓扑学分析,筛选出核心靶点。再对核心药对和疾病交互靶点进行GO功能富集分析和KEGG通路分析,从而预测出核心药对治疗CAG的作用机制。研究结果:1.基于数据挖掘的何晓晖教授治疗CAG处方用药规律研究关于药物频次、功效、四气五味、归经分析结果:本次研究共筛选327首处方共涉及药物111味,药物使用频次共5672次。前十位中药分别是蒲公英(313)、黄连(286)、鸡内金(242)、枳壳(239)、海螵蛸(222)、半夏(219)、白术(211)、黄芪(209)、丹参(191)、石见穿(189);药物功效主要涉及补虚类(1246)、清热类(913)、消食类(421)、活血化瘀类(393);四气频次依次是温性药(1755),寒性药(1638),平性药(1432),热性药(119),凉性药(50);五味频次依次是苦味药(3200),甘味药(2706),辛味药(1382),酸味药(630),咸味药(261);归经频次前五位分别是脾经(3345)、胃经(2837)、肝经(2093)、肺经(1812)、心经(1030)。关于药物关联规则分析结果:二药关联规则中,高频药物组合前五位包括“蒲公英-黄连(275)”、“蒲公英-鸡内金(226)”、“蒲公英-枳壳(223)”、“黄连-枳壳(211)”、“蒲公英-海螵蛸(211)”,三药关联规则结果中频次最高组合为“蒲公英-黄连-鸡内金(205)”;在设置支持度个数>163,置信度>0.8的条件下,总共得到35条药物组合的关联规则,位于前三的置信度分别是“黄连,石见穿->蒲公英(0.99)”、“黄连,黄芪->蒲公英(0.99)”、“黄芪->蒲公英(0.99)”。基于k-means聚类算法分析得到4条药物核心组合,包括第一条为蒲公英,丹参,黄连,鸡内金,白术,枳壳;第二条为蒲公英,夜交藤,海螵蛸,白术,黄连,鸡内金;第三条为蒲公英,半夏,黄连,白术,厚朴,黄芩;第四条为蒲公英,黄连,鸡内金,枳壳,黄芪,海螵蛸。2.运用网络药理学分析方法研究蒲公英-黄连核心药对的作用机制蒲公英-黄连核心药对治疗CAG主要活性成分为槲皮素、小檗碱、巴马汀、蒲公英甾醇、秦皮乙素;核心基因为ODC1、PTGS2、MMP1、GSK3B;GO富集分析结果显示,核心药对具有凋亡过程的负调控、基因表达调控、蛋白结合、转录因子结合等生物过程;KEGG通路分析显示,癌症、TNF、HIF-1、NOD样受体、T细胞受体、乙型肝炎等信号通路是核心药对发挥作用机制的主要通路。研究结论:1.本研究基于中医传承辅助系统的数据挖掘,分析何晓晖教授治疗CAG的处方用药,整理和总结了何晓晖教授治疗CAG的处方用药规律及其学术思想,得出常用核心药对为蒲公英-黄连。2.基于网络药理学方法,预测蒲公英-黄连核心药对治疗CAG主要是通过槲皮素、小檗碱、巴马汀、蒲公英甾醇、秦皮乙素等有效活性成分作用于ODC1、PTGS2、MMP1、GSK3B等核心基因,参与调控多种生物学功能及相关通路,发挥抗炎症反应,调节细胞增殖分化、凋亡等作用达到治疗效果。
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