湿热痹阻型痛风性关节炎中药治疗数据挖掘及作用机制研究

张帆 周奕璇 周胜利

1.合肥市第二人民医院 合肥 230011 2.北京中医药大学

痛风性关节炎（gouty arthritis，GA）是由于嘌呤代谢紊乱，体内尿酸生成过多或排泄减少，导致尿酸盐结晶沉积于关节引起的炎性反应，先天免疫反应是其引起组织异物炎性反应的主要驱动力[1]。中医药治疗GA优势明显，其疗效显著、不良反应小，且复发率低，现已广泛应用于临床。21世纪以来，数据挖掘技术在名老中医经验传承研究中发挥了重要作用，为探索中医诊疗规律与临床经验提供了科学方法[2]。网络药理学是一项可系统研究中药复杂成分生物学效应的技术，为中医药研究提供了新的视角，在多成分、多靶点、多途径的药物研究中得到广泛应用。数据挖掘技术与网络药理学的结合运用，是中医药研究工作的有力工具。本研究收集整理了中国知网 （China National Knowledge Infrastructure，CNKI）、 万方数据知识服务平台（WanFang Database）、维普中文科技期刊数据库（VIP Chinese Scientific Journal Database）、中国生物医学文献数据库（China Biology Medicine disc，CBMdisc）中近30年中医药治疗湿热痹阻型GA的中文文献，对其用药规律和潜在作用机制进行了分析，以期为今后GA的临床辨治和实验研究提供参考。

1 资料和方法

1.1 资料来源 收集CNKI、WanFang Database、VIP、CBMdisc等数据库1989年1月至2021年12月发表的，名老中医治疗湿热痹阻型GA的临床文献，并以“痛风性关节炎、痛风、浊瘀痹、湿热痹阻型、中医、中药、医家、经验”等词进行精确扩展检索，共得到相关文献1 995篇，参照纳入排除标准进行筛选，最终纳入241篇，搜集医家医案处方483首。

1.2 文献纳入标准 （1）所选文献均为名老中医治疗湿热痹阻型GA的临床病案；（2）治疗处方以中药汤剂为主，且有明确的组成、剂量；（3）文献记载患者服药后主要症状较前改善。

1.3 文献排除标准 （1）研究进展类综述文献、科普宣传类文章、动物实验研究文献等；（2）采用中西医结合治疗的文献；（3）研究对象心肺肾等系统功能不全，或患有其他重大疾病的文献。

1.4 数据录入及预处理 所有数据采用双人录入Excel 2010表格，并进行筛选、规范化命名、核查等，建立数据库。以2015年版《中华人民共和国药典》[3]为标准，同时参考《中药学》[4]，规范中药名称，统一别名，合并同类药物，如忍冬、鸳鸯藤、二花统一为金银花，山芋肉、萸肉统一为山茱萸，刺猪苓、过山龙统一为土茯苓，茅术、毛术、京茅术统一为苍术。

1.5 数据分析 （1）描述性分析：利用Microsoft Excel 2021软件对录入的二分类中药（无=0，有=1），进行药类、频次、频率以及四气五味归经等性味分析，总结高频中药特点。（2）关联规则分析：采用SPSS Modeler 18.3软件中的Apriori算法，对使用频次≥20的中药进行高频药物组合、二项关联、三项关联分析；采用SPSS Modeler 18.3软件中Web复杂网络插件，对高频中药绘制整体网络与核心处方的Web网络图。（3）聚类分析：采用SPSS Statistics 26.0软件中Ward方法对中药进行系统聚类分析，归纳总结名老中医特色经验用药。（4）作用机制分析：通过中药分子机制生物信息学分析工具（Bioinformatics Analysis Tool for Molecular Mechanism of Traditional Chinese Medicine，BATMAN-TCM）[5]，对湿热痹阻型GA核心处方中的药物进行疾病及京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路富集分析。

2 结果

2.1 湿热痹阻型GA常用中药及类别频次分析 483首处方涉及中药311味，归19大类，清热药、利水渗湿药使用最为频繁。见表1。311味中药用药频次共7 707次，用药频次＞200有7味，依次为土茯苓、薏苡仁、牛膝、苍术、黄柏、萆薢、甘草；频次＞50共计36味。 见表2、3。

表1 湿热痹阻型GA常用中药及类别（前12类）

表2 湿热痹阻型GA高频中药频次分布（频次＞50）

表3 湿热痹阻型GA常用中药总体频次分布

2.2 湿热痹阻型GA常用中药性味归经频次分析 四气以寒为主，其次是温、平；五味以甘、苦为主，其次为辛；归经则以脾（胃）经为最，达5 528次，其次为肝（胆）、肾（膀胱）、肺（大肠）经。 见表4。

表4 湿热痹阻型GA常用中药性味归经频次分析

2.3 基于关联规则的用药规律分析 使用SPSS Modeler 18.3软件为挖掘工具，当支持度≥25.00%、置信度≥20.00%时得到常用中药组合18组。见表5。当支持度≥10.00%、置信度≥70.00%时，共挖掘得到二项关联中药组合20组；当支持度≥10.00%、置信度≥80.00%时，共挖掘得到三项关联中药组合26项。见表6、7。通过SPSS Modeler 18.3软件Web复杂网络插件，生成处方用药整体网络图和核心处方用药网络图。见图1、2。由图可知，四妙丸加土茯苓、萆薢为核心用药，体现了清热解毒利湿、健脾泄浊除痹的治法特点。

表5 湿热痹阻型GA常用中药组合

表6 湿热痹阻型GA处方中药二项关联分析

表7 湿热痹阻型GA处方中药三项关联分析

图1 处方用药整体网络图

图2 核心处方用药网络图

2.4 基于系统聚类的用药规律分析 通过Ward方法对频次≥20次中药进行系统树状聚类分析，统计方法采用组间联接法，区间采用Pearson相关性，度量区间采用平方Euclidean距离，共得到12组中药聚类组合。见表8。

表8 湿热痹阻型GA处方中药聚类分析

2.5 基于BATMAN-TCM分析核心处方的潜在作用机制

2.5.1 核心处方配伍疾病富集分析 通过平台将“Score cutoff” 设置为80，“Adjust P-value” 设置为0.05，结果显示核心处方黄柏、苍术、牛膝、薏苡仁、土茯苓、萆薢配伍富集的疾病共有145种。其中，潜在靶标数目≥3个的有16种。见表9。与痛风相关的疾病有非特指的疼痛（pain，unspecified）等。

表9 核心处方配伍疾病富集分析

2.5.2 核心处方配伍的潜在作用信号通路分析 在潜在靶标的生物信息学分析结果中，6药配伍富集的生物学通路有48条，其中潜在参与的靶标数≥3个的通路见表10。其中与痛风相关通路为神经活性配体受体相互作用信号通路（neuroactive ligand-receptor interaction）、γ-氨基丁酸能突触（GABAergic synapse）、5-羟色胺能突触（serotonergic synapse）、嘌呤代谢通路（purine metabolism）。

表10 KEGG通路分析

3 讨论

本研究通过检索权威数据库收录的中医药治疗湿热痹阻型GA的临床文献，共搜集医案处方483首。分析发现，治疗湿热痹阻型GA的中药类别以清热药、利水渗湿药、补虚药、活血化瘀药、祛风湿药等为主，体现了清热利湿、健脾化湿、解毒泄浊、活血化瘀止痛、祛风湿通经络的治法特色。性味归经方面，性寒为主，温为辅，寒以清热、凉血、解毒、利尿，温以活血通络。五味以甘、苦为主，其次为辛，甘能补、能缓，健脾缓急止痛；苦能泻、能燥，清泄火热燥湿；辛能行、能散，以行气活血。归经以脾（胃）经为主，这与GA脾虚湿盛、湿热浊瘀毒为患的病机及其治疗原则相符合[6]。基于关联规则的用药规律研究发现，用药频次较高的药物组合为土茯苓-萆薢、苍术-黄柏、薏苡仁-苍术，土茯苓-萆薢是解毒利湿、泄浊除痹的常用组合，苍术-黄柏清热利湿健脾，为《丹溪心法》中经典名方二妙散，其他组合也多为二妙、三妙、四妙与土茯苓、萆薢的配伍。关联组合分析提示，常用中药的二项关联、三项关联组合，基本是以清热药、利水渗湿药、活血通络药、化湿药、祛风湿药为主的相互组合，如清热药与利水渗湿药配伍：土茯苓→萆薢，土茯苓→泽泻+萆薢，土茯苓→威灵仙+萆薢；清热药与活血通络药的配伍：土茯苓→地龙，土茯苓→山慈菇+牛膝，土茯苓→赤芍+牛膝；清热药与祛风湿药配伍主要有：土茯苓→秦艽，土茯苓→虎杖+萆薢等，体现了以清热利湿健脾为核心，解毒泄浊除痹、活血通络止痛、祛风湿利关节诸法相配的组方规律。

通过Ward方法构建树状聚类，共得到12组药物聚类组合，C1、C2、C9以清热利湿、健脾益肾为主，脾肾相互协调，若脾失健运，运化失职，则水液输布异常；若肾气亏虚，气化失司，浊气不降，则痰浊内生凝滞关节，痹阻经络，引发痛风[7]。C4、C5、C8、C10以清热解毒消肿、利湿泄浊除痹为主，可以改善湿热痹阻型GA发作期关节红肿热痛，兼全身热毒之象。其中大黄能减轻碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、环氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）在尿酸性肾病肾组织中的表达，具有一定保护肾脏的作用[8]；虎杖能稳定线粒体功能、抑制黄嘌呤氧化酶（Xanthine oxidase，XOD）活性，从而减少体内尿酸的合成[9]。《类证治裁》云“久而不痊……湿痰败血，瘀滞经络”[10]，痰浊阻滞，瘀血内生，凝聚骨节，致痛风渐重，所以化瘀通络之品至关重要，C3、C6正是以和血通痹止痛为主。《万病回春》载“痛风者……血气、风湿、痰火……皆令作痛”[11]，而C11、C12药物聚类具有祛风湿、利关节、通络止痛的功效。

结合复杂网络分析结果和聚类C1可以发现，核心处方用药为黄柏、苍术、牛膝、薏苡仁、土茯苓、萆薢，也是用药频次最高的药物。以上核心处方由四妙丸加土茯苓、萆薢而成，构成了中医药治疗湿热痹阻型GA的基本处方框架，具有清热解毒、健脾利湿、泄浊除痹之功[12]。方中黄柏清热燥湿、泻火解毒，擅除己土下焦之湿热。苍术性温而燥，能除湿下安太阴。牛膝可强筋、通络、利尿，《神农本草经》云“主寒湿痿痹……拘挛，膝痛不可屈”[13]。薏苡仁健脾利湿、解毒除痹，《本草新编》曰“薏仁最善利水……凡湿盛在下身者，最宜用之”[14]。土茯苓既可解毒除湿，又能通利关节；萆薢利湿祛浊，善治筋脉痹痛，两者大剂量使用可增加尿酸排泄，降低血尿酸，为治疗GA之要药。六药合用，为治下焦湿热痹痛之妙方，与GA的病机特点相契合。现代研究表明，黄柏的各类炮制品均能够降低尿酸盐晶体（monosodium urate，MSU）所致的GA大鼠踝关节肿胀程度，并具有降低尿酸和肌酐水平的作用[15]。“苍术-黄柏”药对的作用机制可能与调控雌激素受体1（estrogen receptor 1，ESR1）的表达有关[16]。萆薢总皂苷不仅对炎症因子具有良好的抑制作用，而且在降低血尿酸水平的同时，可发挥良好的肾脏保护作用[17]。由此可见，上述以数据挖掘方法挖掘出的高频核心中药亦具有现代药理研究基础。

进一步利用中药作用机制分析工具BATMANTCM，挖掘此核心处方配伍治疗湿热痹阻型GA的内在机制，结果提示在这6种药物配伍所富集的疾病中，疼痛与湿热痹阻型GA的关系最大；在这6种药物配伍所富集的信号通路中，神经活性配体受体相互作用信号通路、γ-氨基丁酸能突触、5-羟色胺（5-hydroxy tryptamine，5-HT）能突触、嘌呤代谢通路所参与的靶标数量较多。目前研究发现，GA的发病机制主要与Toll样受体（Toll-like receptors，TLR）/核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号转导通路的调控，以及NOD样受体蛋白3（NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3，NLRP3）炎症小体的激活对白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）的影响有关[18]。尿酸浓度过高可能导致炎症因子IL-1β升高，而当IL-1β被NLRP3炎症小激活后能进一步扩大炎症反应。GA以嘌呤代谢异常为特点，本研究发现核心处方中的6种药物配伍富集的靶标与嘌呤代谢密切相关。现代研究证实，土茯苓可能通过抑制XOD发挥降尿酸作用[19]；薏苡仁的多种提取物对XOD均有不同程度的抑制作用[20]。γ-氨基丁酸是中枢神经系统中重要的抑制性神经递质，能通过调控Ca2+通道，减少神经末梢递质释放而减轻痛觉。5-HT是中枢神经系统的神经介质，能够直接致痛，但必须通过相应的受体介导，方能产生作用。研究发现，苍术及其活性成分β-桉叶醇对5-HT3受体具有一定阻断作用[21]。由此可以推测，核心处方药物可能通过嘌呤代谢通路抑制XOD，从而发挥降尿酸作用；通过神经活性配体受体相互作用信号通路，调节γ-氨基丁酸、5-HT等神经递质，从而发挥止痛作用。

综上所述，本研究通过医家病案文献数据挖掘与网络药理学研究，对名老中医治疗湿热痹阻型GA的医案处方进行分析，发现整体上处方用药以清热利湿健脾为核心，针对湿浊瘀毒的病机特点，常常配以解毒泄浊除痹、活血通络止痛、祛风湿利关节诸法。本研究结果可为湿热痹阻型GA的临床用药提供具有一定价值的参考，亦为治疗湿热痹阻型GA的新药开发提供重要的思路，但核心处方的具体作用机制还需动物实验与临床观察进一步验证与探讨。