基于数据挖掘的左右半结肠癌中医遣方用药规律及作用机制研究

来源 :广州中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lcj_111
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目的:1.回顾性分析临床左、右半结肠癌患者临床特征信息与中医遣方用药的规律及差异。2.基于聚类算法及关联规则算法,挖掘临床左、右半结肠癌临床诊疗中中医方剂的核心方药组合和方药规则。3.以网络药理学分析方法为支撑,分析左、右半结肠癌治疗所用的典型方药防治左、右半结肠癌的潜在作用机制。方法:第一部分:1.回顾性分析我院临床诊疗中左、右半结肠癌患者的临床特征信息及中医遣方用药规律差异:参考国际抗癌联盟(UICC)结直肠癌的TNM及临床分期标准(第八版)及《国家中医药管理局重点专科协作组结直肠癌诊疗方案》诊断标准,筛选自2017年1月1日-至2020年6月30日,于广州中医药大学第一附属医院肿瘤中心、胃肠外科及肛肠外科就诊并符合纳入标准的结肠癌患者。2.记录患者首次住院的基线资料数据,包括:性别、年龄、手术情况、病理类型、KPS评分、临床分期等,以及患者前三次住院期间,主任医师查房病程记录中所使用的中医方药信息。以结肠癌的发病部位作为分层因素,统计分析左、右半结肠癌的临床基线资料差异及遣方用药规律差异。3.基于聚类分析算法,使用R软件包apclustera确定左、右半结肠癌方药信息的最佳聚类数,使用R软件包cluster进行方药的K-means聚类分析。使用R软件包factoextra进行聚类结果可视化。4.基于Apriori关联规则算法分析中医药防治左、右半结肠癌的方药规律。应用R软件包arules进行关联规则分析,并对关联规则进行筛选。使用Cytoscape 3.7.2进行关联规则网络可视化。第二部分:1.在Gene Cards数据库中获取结肠癌疾病相关靶点。使用R软件包TCGAbiolinks从下载癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库中的结肠癌的转录组数据及临床信息数据。使用R软件包DEseq2进行差异分析分别筛选左、右半结肠癌的差异基因。将获取的两部分基因靶点进行匹配,分布获取左、右半结肠癌疾病相关靶点。2.从Batman-TCM数据库收集左半结肠癌典型方药“半枝莲-法半夏-陈皮”及右半结肠癌典型方药“地榆-生甘草-槐花”药物成分及靶点信息。将左、右半结肠癌典型方药的药物靶点分别同左、右半结肠癌疾病靶点基因进行匹配映射。使用Cytoscape 3.7.2构建药物-成分-疾病靶点网络。根据网络拓扑数值分别筛选左、右半结肠癌典型方药的关键成分。3.将左、右半结肠癌典型方药靶点信息输入STRING数据库,获取靶点蛋白相互作用关系,并分别构建蛋白-蛋白相互作用网络,根据网络拓扑数值分别筛选左、右半结肠癌典型方药的核心靶点。使用R软件包Cluster Profiler对典型方药治疗结肠癌靶点基因进行基因本体分析(Gene Ontology,GO)及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析,鉴定左、右半结肠癌典型方药抗癌的潜在作用机制。结果:第一部分:1.临床特征分析结果:(1)在纳入的154例患者中,左半结肠癌患者81例,占比52.6%,右半结肠癌73例,占比47.4%,左半结肠癌占比高于右半结肠癌,女性右半结肠癌共38例(52%)例数多于男性的35例(48%);(2)左半结肠癌患者首次入院的KPS评分大于50分患者占比高于右半结肠癌患者(96%VS 90%)但两者对比无统计学差异(P>0.05);(3)左半结肠癌患者低分化腺癌比例高于右半结肠癌患者(22%VS 8.6%,P=0.04),而右半结肠癌在中分化腺癌占比方面则高于左半结肠癌患者(86%VS 63%,P<0.01);(4)左半结肠癌转移的前五个部位分别为:腹腔淋巴结(37%)>肝(30%)>肺(16%)>骨(5.5%)>腹膜(2.8%),而右半结肠癌则为:肝(30%)>腹腔淋巴结(27%)>肺(17%)>腹膜(6.8%)>骨(2.9%)。整体转移部位分布对比未见显著统计学差异(P>0.05);(5)左、右半结肠癌中医辨证分型占比首位证型均为痰湿内停证(56%VS 42%),而左半结肠癌在瘀毒内结证占比高于右半结肠癌(17%VS 12%);右半结肠癌气血两亏证(26%VS 16%)、脾肾阳虚证(15%VS 8.6%)、肝肾阴虚证均较左半结肠癌占比高(4.1%VS 2.5%)。整体上右半结肠癌患者虚证较左半结肠癌患者多见(45.1%VS 27.1%)。左、右半结肠癌各证型间两两对比无显著统计学差异(P>0.05)。2.左、右半结肠癌方药规律分析结果:(1)在中药方剂使用方面,左、右半结肠癌患者常使用的方剂共剂17种,其中左半结肠癌13种,右半结肠癌10种,左半结肠癌方剂选择上较右半结肠癌多元化;(2)在中药的四气五味方面,左半结肠癌所用寒凉性中药比例高于右半结肠癌(57%VS 53.6%),而右半结肠温热性中药比例则较左半结肠癌高(46.9%VS 43.2%)。同时,左、右半结肠癌用药均以甘性药物占比居首(32%VS 35%),而左半结肠癌中药辛、酸之性比例同比高于右半结肠癌(26%VS 23%;5.3%VS 5.1%),右半结肠癌中药甘性及咸性(5.6%VS 5.7%)则同比高于左半结肠癌;(3)药味使用方面,左右半结肠癌方药数据药物共270味,两者共有的典型中药共计44味。左半结肠癌独有的典型中药共4味,右半结肠癌独有的典型中药共13味。(4)聚类分析结果显示,左、右半结肠癌核心药物组合均为18类。左半结肠癌核心组合整体上突出清热解毒、行气活血的功效特点。代表药物核心组合包括:“山慈菇-半枝莲-肿节风-龙葵”、“莪术-川芎-当归-北柴胡”等;右半结肠癌核心方药组合整体功效彰显健脾益气,养血补血为特点。代表药物核心组合包括:“当归-黄芪”及“白花蛇舌草-五指毛桃-山药”等。(5)关联规则分析显示左半结肠癌方药核心关联规则共22条,代表的关联规则包括:“半枝莲-法半夏-陈皮”及“茯苓-南方红豆杉-白术”等;右半结肠癌核心关联规则共37条。代表的关联规则包括“茯苓-白术”及“地榆-生甘草-槐花”等。第二部分:(1)左半结肠癌典型方药“半枝莲-法半夏-陈皮”抗癌关键成分主要包括:麻黄素、γ-氨基丁酸及葫芦巴碱;作用核心靶点包括:ESR1、FASLG、KITLG、BCL2L1及CD28;典型方药抗癌作用机制发挥涉及的主要的生物学过程包括氧水平反应、肽链内切酶活性调节及凋亡信号通路调控;典型方药抗癌机制涉及的通路主要包括:MAPK信号通路、RAS信号通路及PI3K-AKT信号通路。(2)右半结肠癌典型方药“地榆-生甘草-槐花”抗癌的关键成分主要包括:白桦脂醇、延胡索乙素及熊果酸;作用核心靶点主要包括:IFNG、MAPK3、PTGS2、KL及CYP27A1;典型方药抗癌作用机制发挥涉及的主要的生物学过程包括:类固醇代谢过程、防御反应的正向调控及炎症反应的正向调控;典型方药抗癌机制涉及的通路主要包括:IL-17信号通路、VEGF信号通路及TNF信号通路。结论:1.临床信息特征分析结论:本研究中左、右半结肠癌患者在发病率、年龄、KPS评分和肿瘤转移部位方面存在一定差异。中医证型方面,整体上右半结肠癌患者虚证较左半结肠癌患者多见。这些临床因素可对中医的辨证论治产生一定影响,值得进一步探讨和关注。2.方药规律分析结论:本研究中,中医治疗左、右半结肠癌在方剂及药味选择及药性特点方面存在一定差异。通过数据挖掘算法分析共得到左半结肠癌及右半结肠癌代表性的核心药物组合各18类。左半结肠癌核心组合整体上突出清热解毒、行气活血的功效特点。右半结肠癌核心组合整体功效彰显健脾益气,养血补血为特点;获得两者核心药物关联规则共计59条。左半结肠癌核心药物关联规则包括“半枝莲-法半夏-陈皮”等22条;右半结肠癌核心药物关联规则包括“地榆-生甘草-槐花”等37条。这些方药研究结果体现了临床中医治疗左右半结肠癌不同的遣方用药特点,可为中医药防治左、右半结肠癌的临床诊疗提供策略借鉴。3.网络药理学分析结论:左、右半结肠癌典型方药“半枝莲-法半夏-陈皮”及“地榆-生甘草-槐花”可通过多成分-多靶点-多通路的作用特点起到防治结肠癌的作用,相关研究结果可为进一步的基础研究奠定理论基础。
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