基于数据挖掘中药治疗精神分裂症用药规律及机制研究*

布 凡，赵永厚，柴剑波，白冰，王万宇

（1.黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150006；2.黑龙江神志医院，黑龙江 哈尔滨 150036）

精神分裂症（schizophrenia，SZ）是一种复杂的精神疾病，与多种脑神经递质系统的失调有关[1]。目前治疗药物主要是第二代抗精神病药物[2]，但治疗剂量偏高，长期服用可出现糖脂代谢异常[3]、锥体外系副作用[4]等不良反应。为探究中药治疗SZ的用药规律与机制，笔者应用中医传承辅助平台和网络药理学对其进行分析，为临床治疗SZ选方用药和分析药物分子作用机制提供参考。

1 资料与方法

1.1 文献来源与检索 检索中国知网、维普数据库、万方数据库、中国生物医学数据库第一诊断为SZ的中医学相关文献。检索字段为“主题”，检索词为“精神分裂症”，文献分类为“中医学”。检索时间为2011年10月至2021年10月。

1.2 文献纳入及排除标准

1.2.1 纳入标准 研究对象明确诊断为SZ，不限性别、年龄、民族、籍贯；治疗措施中仅运用中医药处方治疗；处方药物组成完整；患者获益的首诊和续诊处方。

1.2.2 排除标准 并发其他系统严重疾病；病历资料不完整；合并西药治疗或其他中医疗法如针刺、艾灸、穴位注射等。

1.3 数据规范化处理 为避免不同炮制方法和药物别名对分析结果造成影响，中药的名称均依据2020版《中华人民共和国药典》，如：“炙天南星”规范为“天南星”，“菖蒲”规范为“石菖蒲”。

1.4 数据分析 录入中医传承辅助平台（V2.5），建立中药治疗SZ的数据库。对处方中药物进行属性、关联规则、新方分析，实现网络可视化。

1.5 网络药理学机制分析 对处方中药进行支持度分析，获得治疗SZ的核心方组成。在TCMSP数据库检索核心方中药，设置口服利用度（OB）≥30%，类药性（DL）≥0.18，结合Uniprot数据库对靶点进行规范。检索GeneCards、TTD、Pharm GBK、Drug Bank、OMIM数据库中治疗SZ的潜在靶点。利用R语言得到核心方成分-疾病靶点的韦恩图，录入交集靶点至String数据库，设置研究物种为人类，选择置信度>0.9，删除网络中无互作关系的基因靶点，构建蛋白互作模型。采用Cytoscape构建网络，将数据导入CytoscapeNCA获得核心靶点可视化网络并筛选关键靶点。采用R语言分析“药物成分-靶点”GO通路/KEGG通路。

2 结 果

2.1 药物性味归经统计 检索到文献282条，根据纳入、排除标准，筛选出相关文献178篇，提取出完整处方220首，共涉及药物193味。对处方中所有药物的分类、性味及归经进行统计。结果显示，药性以温、寒、平为主，药味以苦、辛、甘为主，归经以肝、脾、心为主。（见图1～3）

2.2 药物使用频数统计 对处方中药物频数进行统计，结果显示，频数≥22的药物有40味。（见表1）

表1 频数≥22 的药物情况表

2.3 核心组合及新方组合分析 根据处方数量，结合不同相关度和惩罚度参数对数据进行分析。当设置相关度为8、惩罚度为4时，结果比较符合临床实践[5-6]。通过复杂系统熵聚类分析得到9首潜在新方。（见表2、图4）

表2 治疗SZ 的新方组合

2.4 基于关联规则的组方规律分析 对220首处方进行组方规律分析，以系统默认格式进行筛选。支持度为默认整体数据的20%即44个，置信度为0.6。得到7条数据，8味中药。分别将支持度高于10%、15%、20%的中药关联性进行网络化展示。（见表3、图5）

表3 治疗SZ 的核心药物组合模式（支持度为20%）

2.5 核心药物的网络药理学分析 对处方中药的频数、组方规律进行综合分析，认为茯苓、半夏、陈皮、甘草、远志、石菖蒲、三棱、莪术、郁金、天南星这10味中药是治疗SZ核心药物，后文均以“核心方”代称。

2.6 疾病靶点获取 通过Gene Cards、TTD、Pharm GBK、Drug Bank、OMIM数据库去重后共得到2034个疾病相关靶点。（见图6）

2.7 核心方有效成分-疾病靶点网络图构建 检索核心方组成中药，筛选后共获得半夏活性成分13种、郁金15种、陈皮5种、莪术3种、茯苓15种、三棱5种、天南星7种、甘草92种、石菖蒲4种、远志5种，合并后删除重复值46种，得到活性成分共计118种。通过TCMSP数据库获取对应的靶点信息后合并、去重，通过UniProt数据库对其名称标准化，利用Cytoscape构建可视化网络。其中远志未被TCMSP收录，通过检索相关文献[7-8]，对其进行补充。网络中共225个节点1 110条边。225个节点包括110个活性成分（8个活性成分未找到）和115个核心靶点。（见图7）

2.8 构建交集靶点PPI网络 利用R语言得到核心方成分-疾病共同靶点52个（见图8），建立PPI蛋白互作网络（见图9），将网络数据导入Cytoscape，获得核心靶点可视化网络（见图10）。使用CytoscapeNCA筛选核心靶点，确认其核心成分。由于甘草在方剂中多起到调和诸药的作用，故去除仅有甘草的靶点及其成分。（见表4）

表4 核心方主要活性成分网络节点特征参数

2.9 核心方-SZ靶点功能与通路的富集分析 R语言分析GO通路/KEGG通路（见图11）。核心方参与的生物过程主要包括药物应答、脂多糖的应答、细胞对细菌来源分子的应答等；细胞组分主要包括膜筏、膜微区、泡腔等；分子功能主要包括DNA-结合转录因子结合、酰胺结合等；参与的信号通路主要有PI3K-Akt、MAPK、IL-17、TNF等。（见表5）

表5 核心方治疗SZ 通路富集结果

3 讨 论

SZ是一种持续性精神病性疾病，具有严重致残性，影响全世界1%的人口。目前提出了多种致病假说，其根本机制尚待研究。SZ具有显著的遗传倾向，症状的出现受到环境和心理社会因素的多重影响。SZ最容易被识别的是标志性的阳性症状（幻觉和妄想），但阴性症状（晕眩和逃避）和认知（工作记忆和注意力）症状也会影响生活质量[9]。对SZ的常规治疗多是用第二代抗精神病药物[10]，虽然在治疗效果、安全性、耐受性等方面受到认可，但也无法避免其带来的副作用。

本病在我国医史文献中早有记载，相当于中医学的“癫狂病”[11]。周湧灿等[12]不局限于“五脏六腑”理论，提出其主要病位在奇恒之腑——脑，涉及心、肝、胆、脾、肾等诸脏。病患或禀赋不足，或情志过极，致阴阳失调，气、痰、火、瘀相互搏结，蒙蔽脑窍。脑神机逆乱是其核心病机所在，其性质属本虚标实。实证多以痰为基础，继而痰郁化火，阻血生瘀，痰瘀互结；虚证则多久病气虚，脏腑失养，或火郁日久，煎耗阴血。根据不同证型[13-14]，可将其治法分为：理气解郁，疏瘀通窍[15]；滋阴降火，安神定志[16]；燥湿祛痰，健脾和中[17]；健脾养心，益气安神[18]；疏肝解郁，养脑安神[19]；清热泻火，镇惊涤痰[20]。

本研究共录入中医药治疗SZ的临床有效中药处方220首，其中包括二陈汤、柴胡疏肝散、四君子汤等加减方。结果显示，治疗SZ用药以温、寒、平为主，五味以苦、辛、甘为主，体现出急性期用辛苦以开降，缓解期用甘平以和中；药物归经以肝经、脾经、心经为主，实证多责之于心、肝，虚证多补益心、脾。

通过频数统计和组方规律分析发现，中医药治疗SZ的核心药对为陈皮-半夏、三棱-莪术、石菖蒲-远志。基于痰瘀交互理论[21]，将脏腑-气血-脑神作为一个系统，在初、中、末不同时期，由于病位不同，治法也有异。SZ初期痰瘀结在脾胃，气滞痰阻，治以陈皮、半夏为主。“二陈”合用，燥湿化痰，行气降逆。湿邪较重者，可佐以茯苓、天南星祛痰利湿；脾虚较著者，可加白术、甘草补中。中期结在心肝，多为气滞血瘀，壅塞日久，单行气恐难以通脉，当以三棱、莪术急攻之，破气逐瘀。三棱-莪术为愈癫汤[22]的核心成分。三棱苦平辛散，入肝脾血分，为血中气药，长于破血中之气；莪术苦辛温香，入肝脾气分，为气中血药，善破气中之血。佐麦芽，既可梳理肝气，又能防止药物峻烈伤脾。若患者体弱，则减三棱、莪术，继加郁金、香附。末期结在脑窍，当用石菖蒲、远志醒脑开窍。远志、石菖蒲相须可补正气，兼去痰气[23]。

本研究通过网络药理学方法对核心用药的机制进行分析，初步筛选出核心方主要活性成分为山奈酚、β-谷甾醇、刺芒柄花素等。SLC6A4、CHRM1等是其重要治疗靶点，主要通路包括PI3K-Akt、MAPK等。研究[24]显示，SZ患者皮质边缘系统的杏仁核和海马神经回路中存在不同的功能连接性损伤，EL-KOTT A F等[25]建立模型，通过影响AMPK/PTEN/Akt/mTOR信号通路，证实了山奈酚具有上调超氧化物歧化酶（SOD）的作用，能够修复记忆缺陷并预防海马细胞凋亡，改善SZ患者症状。芒柄花素通过抑制人神经母细胞瘤细胞（SH-SY5Y）中MAPK的磷酸化来抑制细胞凋亡，是一种潜在的治疗神经退行性疾病的药物[26]。基于5-羟色胺（5-HT）假说，β-谷甾醇可显著增加5-HT含量[27]，减少SZ持续阴性症状[28]。MAO Y等发现[29]，鸟苷对抗SZ的作用，是通过激活PI3K/Akt通路和MAPK通路，从而产生抗凋亡和神经保护作用。细胞内Ca2+信号的改变是SZ病理生理学的基础，在神经元中，Ca2+的长期升高具有细胞毒性并能激活小胶质细胞，促进释放多种致病因子，如促炎细胞因子、一氧化氮（NO）和脑源性神经营养因子（BDNF），至此MONJI A等[30]提出了小胶质细胞假说。MIZOGUCHI Y等[31]通过使用抗精神病药物处理活化小胶质细胞，发现可显著抑制其释放致病因子，抑制Ca2+的升高，将小胶质细胞内Ca2+信号通路作为抗精神病药物治疗SZ的靶点。白介素-17（IL-17）参与多种神经系统疾病的发病机制，可增加其他促炎细胞因子如IL-6和IL-8的产生[32]。CHENNIAPPAN R等[33]通过病例对照研究，在治疗前后对SZ患者进行了PANSS分数的评估。结果显示，IL-17与PANSS阳性评分、一般精神病理学评分和总分显著相关，此外，当PANSS评分大于85分时，SZ患者的IL-17水平将显著升高。所以认为IL-17与SZ的严重程度相关。CHRM1对维持人类的认知功能至关重要[34]，SCARR E等[35]测定了对照组和SZ组患者大脑皮层、丘脑内侧背核和海马区域中CHRM1阳性（CHRM1+）神经元的分布和数量，发现SZ患者大脑皮层CHRM1+神经元水平较低，提出了皮质CHRM1+神经元的缺失可能导致SZ患者的认知缺陷的假设。脑源性神经营养因子（BDNF）是脑内占主导地位的神经营养因子，在分化、再生和可塑性机制中起着至关重要的作用，与TrkB受体的结合后激活PI3K、MAPK等。BDNF的异常表达可引起SZ过程中发生的认知、情绪、行为和神经元紊乱[36]。MAPK信号通路是由Ras小GTP结合蛋白启动的，该蛋白是一种膜结合的细胞内分子。这种自身被TrkB受体激活的GTP结合蛋白可引起包括增殖在内的多种功能[37]。研究[38]表明，这些通路的紊乱可能导致β淀粉样蛋白依赖性SZ。

本研究基于中医传承辅助平台，探究中医药治疗SZ用药经验，利用网络药理学，为后续的实验研究、新药开发提供思路和参考依据。