数据挖掘方法总结巴元明教授治疗IgA肾病证治规律及核心处方的网络药理学研究

目的系统的总结巴元明教授辨治IgA肾病的临床经验、用药特色、辨证规律、核心处方和学术思想。并以核心处方为基础,利用网络药理学研究方法,初步探索核心处方治疗IgA肾病的分子作用机制,以期为IgA肾病的临床辨治提供一定的参考和指导,以及为新药物的发现及机理研究提供一定的借鉴。方法收集2018年01月-2020年12月间于湖北省中医院肾病科巴元明教授门诊就诊的IgA肾病患者的电子病案信息,借助古今医案云平台V2.3.5及IBM SPSS Modeler 18.0中的分布统计、关联规则、聚类分析、CART决策树算法和复杂网络分析方法,挖掘和总结巴元明教授治疗IgA肾病的用药特色、辨证规律、核心处方和学术思想。同时,将凝练出的核心处方进行网络药理学研究。首先,本研究拟最大化和最全面的收集IgA肾病相关基因,除了在GWAS Catalog数据库、人类孟德尔遗传OMIM数据库及Gene Cards数据库搜索IgA肾病相关基因外,还通过GEO数据库、pubmed文献搜索IgA肾病相关基因,搜索到的基因视为IgA肾病相关基因。其次,通过中药系统药理学数据库对

核心处方中黄芪、茯苓、山药、党参、山茱萸、金樱子、芡实、穿山龙、分心木、白茅根、茜草等11味中药的活性成分进行筛选,以满足口服生物利用度(OB)≥30%及类药性(DL)≥0.18条件的化合物视为药物的活性成分。并利用中药系统药理学数据库对筛选出来的活性成分预测其对应的基因,将预测出的基因通过Unitprot数据库进行名称标准化。然后,通过对IgA肾病相关基因及核心处方相关基因合并取交集,得到核心处方治疗IgA肾病的共同基因,将共同基因导入Cytoscape 3.7.2软件中构建核心处方治疗IgA肾病的“药物-成分-靶点-疾病”可视化网络。此外,将共同基因导入STRING数据库中构建蛋白互作网络。利用Cytoscape 3.7.2软件中内置的cyto Hubba插件筛选出核心处方治疗IgA肾病关键基因。最后,将得到核心处方治疗IgA肾病的共同基因导入DAVID数据库中进行基因的GO和KEGG通路富集分析并可视化展示。结果本研究共收集符合纳入标准的电子病案517份,共计108例患者。其中女性患者68例,男性患者40例,平均年龄为38.09±10.92岁。在中医证型的统计中,主要为气阴两虚证、阴虚火旺证和湿热内蕴证。巴元明教授治疗IgA肾病以平性、寒性和温性的药物使用最多,五味则以甘味、苦味、辛味药物为主,归经主要涉及到脾经、肺经、肾经和肝经。根据药物的功效将药物进行分类,结果发现药物主要为补虚药、清热药、利水渗湿药。基于Apriori算法关联规则中得到两味药共现的个数为10,三味药出现共现的个数为14,主要涉及的药物为黄芪、茯苓、穿山龙、山药、山茱萸和党参。通过聚类分析,发现巴元明教授治疗IgA肾病中药处方主要聚为4类,分别蕴含参芪地黄汤、知柏地黄汤、二妙四土汤、三才封髓丹之义。借助CART决策树算法,筛选出舌质绛、五心烦热、血尿、咽喉肿痛、蛋白尿、乏力、脉细等7个重要预测变量,得到了结点为18,深度为5的决策树,初步探索出巴元明教授辨证IgA肾病的规律。此外,利用复杂网络分析,凝练出巴元明教授治疗IgA肾病的核心处方组成:黄芪、茯苓、山药、党参、山茱萸、金樱子、芡实、穿山龙、分心木、白茅根、茜草。在针对核心处方的网络药理学分析中,分别从GWAS Catalog数据库、OMIM数据库、Gene Cards数据库、GEO数据库和pubmed文献筛选出37、296、1131、107和204个IgA肾病相关基因,整合并去除重复后得到疾病基因1382个。核心处方中筛选出194个基因,涉及99个活性成分。通过蛋白互作网络筛选出核心处方治疗IgA肾病的10个核心靶点,分别为TNF、IL6、VEGFA、AKT1、MMP9、PTGS2、MYC、JUN、CASP3以及TP53。通过GO富集分析发现涉及的生物学过程主要包括:RNA聚合酶II启动子转录的正调控、药物反应、炎症应答、DNA模板转录的正调控、平滑肌细胞增殖的正调控、脂多糖的细胞应答等。此外,KEGG富集分析结果表明,核心处方中的活性成分对各种病原微生物感染的信号通路、TNF信号通路以及HIF-1信号通路具有调控作用。结论根据数据挖掘结果对巴元明教授治疗IgA肾病的经验进行整理,总结出巴元明教授治疗IgA肾病的经验:谨守病机,重视IgA肾病分期论治,(1)初期:肾病多虚,阴虚多见;以养阴补精治疗为主,阴虚火旺者治以滋阴清热;(2)中期:气阴两虚,湿热内蕴;气阴两虚治以益气养阴,扶正为主;湿热内蕴治以清利湿热,祛邪为主;(3)晚期:阴阳俱虚,浊毒瘀阻;治以温补脾肾,振奋阳气,辅以宣湿泄浊。此外,将宏观层面大数据背景下巴元明教授辨治用药规律数据挖掘研究,与微观层面核心处方分子作用机制研究相联系,多维度地看待中医临床数据,以期为中医药临床经验的传播和新药物的发现及临床用药提供一定的参考和借鉴。...