基于数据挖掘探讨含钙中药药性规律

李 伟，蒋沙莎，欧美凤，陈 冉，王运来，许 钒

（安徽中医药大学药学院中药复方安徽省重点实验室，安徽 合肥 230012）

钙是人体内含量最丰富的无机元素，含钙中药是指本草记载中主要含有Ca2＋的中药。现代研究［1⁃2］普遍认为，含钙中药所含的Ca2＋和相应的阴离子没有发挥应有作用，而将其功效归结于微量元素，但撇开前者而去探讨后者作用也不合理。文献［3⁃7］ 报道，Ca2＋能触发有机体多种生理活动，而且阴离子（SO42－、CO32－、PO43－）也在人体内环境中广泛存在，并发挥维持人体内环境平衡、调节电解质紊乱的作用，可能是含钙中药发挥药效的物质基础。文献［8⁃9］ 统计了常用的含钙中药，并根据《中华本草》 进行了简单分析，但统计不够全面，未深入涉及离子层面，也未采用统计软件进行系统分析，仅是一般经验总结。因此，本研究从含钙中药所含的主要离子角度出发，通过Clementine 12.0 软件进行关联分析，SPSS 23.0 软件进行聚类分析、主成分分析，有助于解释含钙中药的一般药性规律，为系统研究其作用机理提供理论依据。

1 方法

1.1 检索和计算 查阅《中国药典》 《中药大辞典》 《中华本草》 《安徽省中药饮片炮制规范》 中的含钙中药，归纳其中药成分组成、性味与归经、功能与主治，确定其所含主要成分，并根据相对分子质量计算Ca2＋、阴离子含量，以主含化合物占比乘以相对分子质量比例作为离子含量［如石膏主要含CaSO4·2H2O（以95%计），其相对分子质量为172，其中Ca2＋占比40／172，则Ca2＋含量＝95% ×40／172＝22%］。

1.2 关联分析 通过Clementine 12.0 软件进行关联分析，设置支持度为20%，置信度为80%。支持度是指前项和后项同时出现的概率，而置信度是指此数据集中前项出现时后项出现的概率，支持度越大，关联规则越重要；置信度越大，关联规则的准确度越高。

1.3 聚类分析、主成分分析 采用SPSS 23.0 软件，先将相关数据进行聚类分析达到分类的目的，再将其结果简化后的数据进行主成分分析，总结概括含钙中药的一般分类规律和主要成分。

1.4 纳入标准 ①本草记载的中药材；②Ca2＋含量超过4.0%的中药材；③以矿物药、动物药为主；④给药方式为口服。

1.5 排除标准 ①给药方式为外敷等，不能口服；②毒性大；③现已不作为药用的中药材；④含钙量较低而无法发挥主要作用（如甘草中也含有Ca2＋，但其并无药效）。

2 结果

2.1 文献检索 《中国药典》 《中华本草》 《中药大辞典》《安徽省中药饮片炮制规范》 中主要含钙中药共有32 味，依据纳入、排除标准，将符合条件者纳入，不符合条件者排除（因石灰遇水有腐蚀性，并且现已不作为药用，故排除。阳起石、阴起石含有Mg2＋，会拮抗Ca2＋吸收，并且前者会导致小鼠胃肠功能损伤而体质量下降［10⁃11］，故也排除）。最终，纳入29 味含钙中药，查阅文献［12⁃29］ 并结合相对分子质量计算Ca2＋、阴离子含量，结果见表1。

表1 29 味含钙中药概况

2.2 关联分析 表2 显示，平肝潜阳大多与肝、咸、寒相关，支持度均在20%以上，置信度均在83%以上；清热大多与咸、寒相关，两者同时出现的支持度达51.7%；安神镇惊大多与心、肝经和咸、寒相关，其中归心经的含钙中药大多具有安神镇惊功效，支持度达27.5%，置信度达87.5%；归肝经的含钙中药大多具有平肝潜阳功效；同时归两经的含钙中药大多具有安神镇惊功效；性寒的含钙中药大多具有清热功效，支持度达34.4%，置信度达90.0%；味咸的含钙中药大多归肾经，支持度达41.3%。

表2 含钙中药关联分析

表3 显示，咸味在整个前项和后项中出现次数最多（11 次），其次为肝（9 次），另外寒出现7 次，心出现6次，平肝潜阳出现6 次，安神镇惊出现4 次，肾出现2 次，清热出现2 次，提示含钙中药性味归经以咸、寒、肝经为主，也有部分归心经；功效以平肝潜阳居多，其次为安神镇惊，清热仅占一小部分。

表3 含钙中药关联规则

2.3 聚类分析 根据阴离子数量和前期实验结果［30］，设定K值为4 类。表4 显示，第1 类中药共19 味，为寒水石、姜石、花蕊石、蛤壳、浮海石、瓦楞子、珊瑚、珍珠、石决明、珍珠母、牡蛎、紫贝、孔公孽、海螵蛸、钟乳石、鹅管石、石燕、石蟹、鱼脑石，主要含碳酸钙；第2 类中药共3 味，为石膏、长石、理石，主要含硫酸钙；第3 类中药共6 味，为羚羊角、鹿角、鹿角霜、龙骨、龙齿、鳖甲等，主要含磷酸钙；第4 类中药仅1 味，为紫石英，主要含氟化钙。由此可知，含钙中药主要分为碳酸钙组、磷酸钙组、硫酸钙组，三者占总数的96.5%。

表4 含钙中药聚类分析

2.4 主成分分析 将碳酸钙组、磷酸钙组、硫酸钙组构成的简化表格进行主成分分析（紫石英占比过低，故舍去），根据文献［31⁃35］ 报道，选取主成分初始特征值大于1者，并结合累积方差贡献率和成分矩阵确定主要成分。表5 显示，前2 个主成分的累积方差贡献率达79.4%，即反映含钙中药79.4%的综合信息；表6 显示，Ca2＋、离子在第1 主成分上有较大载荷，而离子在第2 主成分上有最大载荷；图1 显示，离子距离坐标轴原点的位置较远，表明其贡献较大。综上所述，含钙中药主要成分是Ca2＋、离子。

表5 总方差解释

表6 主成分矩阵

图1 最大方差法旋转后组件图

3 讨论

关联分析、聚类分析、主成分分析均为多元统计分析方法，其中关联分析是利用关联规则进行数据挖掘，目的是挖掘隐藏在数据间的相互关系；聚类分析实质是根据研究对象的内在规律和性质进行分类；主成分分析是将多个变量通过线性变换以选出少量的主成分来描述多种指标之间联系的一种多元数理统计分析方法［36⁃37］。

根据关联分析结果可知，含钙中药多性寒，味咸，归肝经，功能主治集中在平肝潜阳、安神镇惊、清热等方面，其中平肝潜阳多与肝、咸、寒相关，安神镇惊多与心、肝经和咸、寒相关，清热功效多与咸、寒相关。根据聚类分析结果可知，主含Ca2＋、离子的中药共3 味，占含钙中药的10.3%，性味辛、寒，归胃经，功能主治清热泻火，其中主含硫酸钙的3 味中药都具有清热泻火作用，表明石膏清热作用可能与其主要成分硫酸钙有关，具体作用机制有待进一步验证；主含Ca2＋、离子的中药共19 味，占含钙中药的65.5%，其中动物药11 味，占比37.9%，矿物药8 味，占比21.8%，此类药物大多味咸，归肺、肝、肾经，归肺经则化痰，归肝肾经则平抑肝阳；主含Ca2＋、离子的中药共6 味，占比20.6%，全为动物药，味涩，归心、肝经，具有镇心安神、温肾助阳的作用，其中鳖甲功效为滋阴潜阳，而且其现代药理研究主要集中在增强免疫及抗肝、肺纤维化等方面，与传统适应证有很大不同，故相关研究需要进一步论证［38］；主含Ca2＋、F－的中药只有1 味，即紫石英，占比3.4%，用于肾阳亏虚、宫冷不孕，付灵梅［39］发现它可显著提高排卵障碍大鼠模型卵泡刺激素受体的表达强度，其对卵泡刺激素受体的激动作用及对黄体生成素受体的抑制作用可能是其中氟化钙和其他成分共同作用的结果。根据主成分分析结果可知，Ca2＋、离子为含钙中药主要成分，这与普遍认为的含钙中药大多为矿物药、动物药一致，虽然硫酸钙组（如石膏）所占比重较小，但在中药临床应用中也发挥重要作用，需引起研究者的重视。

小儿高热惊厥是儿科急症，每次发作有不同程度的脑缺氧并伴随低钙症状，严重影响患儿智力和身体健康［40⁃41］，它在中医中属于“急惊风”范畴，主要病机是热、痰、惊、风的相互影响。近年来，关于含钙中药的解热作用、抗惊厥作用的研究颇多［42⁃46］，可见它对于治疗小儿高热惊厥有很好的疗效［47］。《中医临床诊疗术语》 将高血压的中医病名对应为“风炫”，《素问·至真要大论》云：“诸风掉炫，皆属于肝”，故中医治疗高血压主要是针对肝［48⁃50］。根据临床经验发现，老年高血压患者在服用降压药的同时联合钙剂有助于降低血压，含钙中药不仅含有充足的Ca2＋，而且作用大多为平肝潜阳，可知其降压作用是一个值得继续挖掘的课题。

综上所述，含钙中药大多性寒，味咸，归肝经，主要功效平肝潜阳、安神镇惊，主要分为碳酸钙、磷酸钙、硫酸钙，主要成分是Ca2＋、离子，并且对小儿高热惊厥和高血压有潜在治疗效果。