中药治疗肺心病的用药规律分析及机制探讨

吴春兴，王 彬，武亭宇，王博龙

（宜春学院 化学与生物工程学院，江西 宜春 336000）

肺心病全称肺源性心脏病（pulmonary heart disease），是临床常见的心脏病之一。目前多认为肺心病是由于某些慢性肺部疾病或肺胸部疾患迁延不愈导致肺部功能和结构发生病理性改变，从而引起肺动脉高压、心功能衰竭等严重事件。虽然该病进展缓慢，但发病率、死亡率较高，严重威胁人类健康。目前西医主要采取氧疗、控制感染或对症治疗心衰等措施，但在疾病发展后期这些治疗手段却收效甚微［1-2］。

中医认为，肺心病是由于外邪犯肺、痰瘀阻肺、阳虚水泛等多种原因导致肺气不和，气机受阻、失于宣降，进而迁延不愈致肺、脾、肾等脏器俱虚，基本病机为气虚血瘀［3］。中药在治疗肺心病方面不仅能明显改善患者临床症状，提高疗效，且不良反应少，值得在临床推广［4］。本文通过对治疗肺心病的中药复方进行数据挖掘和网络药理学分析，以期总结出中药治疗肺心病的用药规律和作用机制，为该病的临床治疗和实验研究提供借鉴和参考。

1 资料与方法

1.1 数据来源

所收集的文献资料全部来源于中国知网、万方数据库等平台，以“肺心病”、“肺源性心脏病”等主题词进行检索，搜索出相关文献建立数据库。

1.2 纳入及排除标准

选择单纯采用中药内服或以内服为主治疗肺心病的临床研究文献，包括随机对照试验、个案报道等，且要有相应的药物组成；临床随机对照研究，须经统计学处理表明中药组成有明显优势。剔除动物实验文献、综述类文献、会议论文等，重复发表的文献只计一次。

1.3 中药规范化处理

参考《中药学》［5］以及2020 版《中国药典》［6］，规范化处理纳入中药的名称,如“麦冬”、“麦门冬”统一为“麦冬”；“姜半夏”、“清半夏”、“法半夏”统一为“半夏”；并在此基础上统计中药的归经、功效。

1.4 数据录入与核对

将符合标准的中药复方涉及的中药逐一录入Excel 2007 表格，舍去加减方。完成录入后，再由另一人负责录入数据的审核以确保数据源的准确性。

1.5 数据统计

利用Excel2007 表格相关功能统计中药的使用频次、功效、归经等信息；运用IBM SPSS Modeler18.0 软件的Aprior 算法进行关联规则分析，并进行网络可视化展示。本研究设最低支持度为0.1，最小置信度为0.8，且关联规则表示为“后项-前项”。

1.6 网络药理分析

在TCMSP 数据库（http://ibts.hkbu.edu.hk/LSP/tcmsp.php）中按照口服生物利用度（Oral bioavailability，OB）≥30%、类药性（Drug likeness，DL）≥0.18的标准筛选关键中药组合的有效成分；并将这些化合物的潜在靶点上传至Uniprot 数据库（https://www.uniprot.org/）匹配相应基因名称。利用数据库Genecards（https://www.genecards.org）收集肺心病相关疾病靶点，通过两者比对映射，获得关键中药组合治疗肺心病的作用靶点。利用David 数据库（https://david.ncifcrf.gov）进行KEGG 通路富集分析，以明确中药治疗肺心病涉及的信号通路。将富集结果上传至微生信平台（http://www.bioinformatics.com.cn/）以绘制KEGG 信号通路气泡图和基因-通路弦图。

2 结果

2.1 文献检索结果

根据所设定的检索关键词，初步得到文献323 篇。甄别筛选后纳入符合标准的文献69 篇。只录文献涉及的基本方，建立中药治疗肺心病数据库。

2.2 单味药用药频次

69 首方剂涉及中药130 味，累计使用777 次。按频数由高到低依次排序，用药频数≥10 次的高频中药有26 味，排靠前的中药依次是：黄芪、丹参、茯苓、甘草、苦杏仁、半夏、葶苈子、赤芍、川芎、五味子，如表1 所示。

表1 肺心病治疗高频中药（使用频次≥10）

2.3 高频中药功效分类、归经分析

利用Excel 2007 表格的数据透视表功能统计分析高频中药（使用频次≥10）的功效、归经，如同一味中药有多种归经，则全部统计在内。如图1～2 所示，化痰止咳平喘药使用次数最多（146 频次），补虚药（142 频次）、活血化瘀药（91 频次）次之；多数中药归属肺经（296 频次），脾经（203 频次）、心经（202 频次）次之。

图1 高频中药功效雷达图

图2 高频中药归经雷达图

2.4 关联规则分析

关联规则分析显示，高频中药间共产生了41 项中药组合。所有中药组合的提升度均＞1，这说明它们均有统计学意义，且药物组合的提升度越大越好［7］。按照置信度降序排列，前15 位的中药组合见表2。关联规则可视化展示如图3 所示，连线粗细与关联程度呈正相关。即中药之间的连线越粗，它们的关系越密切。可见，黄芪与白术、茯苓、葶苈子、赤芍、川芎等之间的连线较粗，说明这些中药在治疗肺心病时具有较强的关联性。

图3 高频中药关联规则可视化展示

表2 药物之间关联分析（按置信度降序排列）

2.5 基于TCMSP 探讨关键中药组合治疗肺心病的作用机制

根据前文分析，黄芪、赤芍、葶苈子在治疗肺心病时使用频次较高，组合间置信度最强；而由3 药组成的强心栓亦是治疗心力衰竭的经典名方。因此，定义黄芪、赤芍、葶苈子为治疗肺心病的关键中药组合。

2.5.1 活性成分、关键靶点筛选

在TCMSP 数据库中按OB≥30%、DL≥0.18 筛选关键中药组合涉及的化学成分，共获取61 个化合物，其中黄芪20 个、赤芍29 个、葶苈子12 个。删除各自无靶点的成分，共得到56 个活性成分；对应靶点831 个，去重后保留207 个潜在靶点。利用GeneCards 数据库收集肺心病的相关靶点，对比映射得到关键中药组合治疗肺心病的靶点97 个，即为黄芪、赤芍、葶苈子治疗肺心病的作用靶点。在String 数据库中下载作用靶点PPI 网络的TSV 格式，运用Cytoscape3.7.2 软件筛选作用靶点中度值排名靠前的靶点，得分前五名的靶点依次是AKT1（度值=64）、VEGFA（度值=64）、CXCL8（度值=60）、MMP9（度值=58）、TP53（度值=57）。说明这些靶点在黄芪、赤芍、葶苈子治疗肺心病中发挥重要作用，见图4。利用Cytoscape3.7.2 构建化合物-靶点网络，见图5，该网络由125 个节点和298 条边组成。经Network Analyzer 分析，度值较高的活性成分主要有槲皮素（MOL000098，度值=63）、山柰酚（Kaempferol，度值=37）、7-O-甲基异丙醇胺（7-O-methylisomucronulatol，度值=22）、黄芩素（baicalein，度值=22）等。可见，网络中的每个活性化合物都可作用于多个不同的靶点，这充分体现了中药在发挥治疗作用时具有多成分、多靶点的整体性特点。

图4 作用靶点PPI 网络

图5 化合物-靶点网络图

2.5.2 KEGG 通路富集分析

将作用靶点导入David 数据库进行KEGG 通路富集分析，根据P-value＜0.05，KEGG 通路富集结果气泡图，见图6。节点越大，表明富集在该信号通路上的靶基因越多；颜色越红，代表该信号通路与肺心病的治疗关系越密切。因此，黄芪、赤芍、葶苈子治疗肺心病涉及的通路包括TNF 信号通路（TNF signaling pathway）、PI3K-Akt 信号通路（PI3K-Akt signaling pathway）、MAPK 信号通路（MAPK signaling pathway）、HIF-1 信号通路（HIF-1 signaling pathway）等。关键中药涉及的通路信息见表3，基因-通路关联弦图如图7 所示，一条通路可富集多个不同基因，一个基因又同时出现在不同相关通路上，这表明黄芪、赤芍、葶苈子是通过作用于多靶点、多通路治疗肺心病。

图6 KEGG 通路富集分析气泡图

图7 基因-通路关联弦图

表3 各通路基本信息

3 讨论

肺源性心脏病是临床上较常见的心脏病之一，西医认为该病多是由于肺部长期疾患或反复发作、迁延不愈累及心脏所致。肺心病属于中医“喘证”、“肺胀”、“痰饮”等范畴［8］，基本病机为“气虚”、“淤血”［9-10］。本研究借助数据挖掘和网络药理学的方法，对治疗肺心病的中药复方进行了整理分析，以期更好地阐明中药治疗肺心病的用药规律及关键中药组合的治疗机制，服务临床。

结果显示，使用频率最高中药有黄芪、丹参、茯苓、甘草、苦杏仁等。黄芪味甘，归肺、脾经，能补气健脾、补益肺气；与紫菀、苦杏仁等祛痰止咳药配伍可用于肺气虚弱、痰喘日久者。现代药理研究表明［11］，黄芪提取物能有效地保护肺功能。丹参味苦性寒，既能凉血活血，又可活血祛瘀，其应用是对瘀血证在肺心病中长期存在的辨证施治。茯苓味甘，入脾经，善渗泄水湿，使痰无有所生。甘草主入心、肺、脾经，补脾益气、祛痰止咳；有祛痰、平喘之功，随证配伍用于多种咳喘，有无痰均适宜。研究表明［12］，甘草中的甘草次酸和甘草甜素有很好的润肺止咳功效。苦杏仁味苦，入肺经，味苦降泄、宣发肺气，因此为治疗肺心病咳喘之要药。李露［13］等发现，杏仁苷能有效延长哮喘潜伏期，降低炎症细胞数量，抑制舒缩性介质和炎性因子。

功效、归经分析表明，治疗肺心病的中药以“化痰止咳平喘药、补虚药、活血化瘀药”为主，这些用药规律与中医认为本病属“喘证”、“痰饮”、“气虚”、“淤血”等病机相一致。目前中医辨证治疗肺心病也大都是“从痰论治、从虚论治和从瘀论治”这三个方面着手［14］。《症因脉治》载“病痰饮者，当以温药和之”，温中健脾，润肺化湿，则气化痰行。化痰止咳平喘药，如半夏药性为温，是燥湿化痰，温化寒痰之要药。现代药理研究表明［15］，半夏水煎剂可有效抑制毛果芸香碱对腺体的促分泌作用，具有显著的祛痰镇咳作用。归经分析结果显示，治疗肺心病的中药多归肺经、脾经和心经。目前多数学者认为［16-17］，肺心病多是由于肺气本虚或外邪犯肺等使肺失宣肃，发为喘咳，肺气虚日久累及脾脏，脾失运化，水饮痰浊，心脉瘀阻。因此，肺脾两脏的协调配合是机体正常代谢的重要保证。故多选用入肺经、脾经的中药进行配伍，这样能达到补肺益脾的功效，也符合肺心病的发病病机。可见，临床治疗肺心病的主要手段是化痰止咳、补肺益脾双管齐下，辅以活血化瘀。故处方用药时应注重这些中药的配伍，这样才能标本兼顾，达到理想的治疗目的。关联规则得出治疗肺心病的常用药物组合有15 项，这些组合中多包含黄芪、茯苓、赤芍、丹参、葶苈子、苦杏仁等中药，这与高频药物网络图结果相一致。其中支持度最高的是二联药对是黄芪-人参；置信度最高的黄芪-赤芍-葶苈子。黄芪、人参为归脾汤的主要组成中药；《本草便读》云“葶苈子入肺家气分…能降气行痰”，临床上常用于治疗痰涎壅肺、喘咳哮鸣等症［18］。石衍梅［19］等研究证明，古代方剂中治疗心衰常用的药对组合为“黄芪-葶苈子”，而心衰又是肺心病的终点事件之一。在中药复方规律分析中，黄芪、赤芍、葶苈子的出现频率都很高，且该3 味中药组合的置信度最高，因此以“黄芪-赤芍-葶苈子”为研究对象。

关键中药组合活性成分筛选发现，部分化合物具有重要的药理作用，如槲皮素（quercetin）、山奈酚（kaempferol）、7-O-甲基异丙醇胺（7-omethylisomucronulatol）、黄芩素（baicalein）等。高汉华等［20］发现，槲皮素不仅可治疗大鼠肺动脉高压，还可抑制肺部炎症，这或对肺心病急性期控制感染有益。山奈酚可上调磷酸化P65 蛋白的表达，抑制支气管肺泡灌注液中白细胞介素6（IL-6）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）的释放，减轻氧化应激反应。实验证实［21］，山奈酚的抗炎作用与SIRT1/HMGB1/NF-κB 通路有关。黄芩素可显著抑制肺癌A549 细胞的增殖能力,使肺部细胞核染色质发生固缩、疏散细胞分布，并能使其形态变圆、变钝，起到抑制肺癌细胞增殖的作用［22-23］。网络拓扑学分析得出重要的作用靶点有AKT1、VEGFA、CXCL8、MMP9、TP53 等。这些靶点都与细胞的生存凋亡、分化、炎症反应、免疫应答等体内过程有关。如AKT1 是磷酸化蛋白，可以调节细胞的生存和死亡。研究证实［24］，肺组织中MMPs（MMP2、MMP9）表达异常上调，气道平滑肌内细胞外基质蛋白降解与合成失调，进而导致气道炎症反应。KEGG富集分析发现，TNF 信号通路、PI3K-Akt 信号通路、MAPK 信号通路、HIF-1 信号通路等多条信号通路与肺心病关系密切。研究发现［25］，p38MAPK 信号通路可使大鼠肺组织内的HO-1 表达上调。在对缺氧诱导的哮喘小鼠研究中发现［26］，哮喘发生时HIF-1 通路表达，协同p-4EBP1、VEGF 等因子共同参与了哮喘的发病过程。此外，TNF 可参与细胞生长和增殖、炎性及细胞免疫反应等，TNF 信号通路激活后，可致IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α 等炎症因子过度表达，加重肺心病患者哮喘症状［27］。

本研究通过数据挖掘和网络药理学的方法，系统阐释了中药复方治疗肺心病的用药规律，初步剖析了关键中药组合治疗肺心病的复杂机制，为后续的临床遣方用药和研究提供了科学的理论基础，也为更深一步探究中药治疗肺心病的作用机制提供了数据支撑。