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基于数据挖掘分析中医药改善肿瘤患者免疫功能的用药规律

  2023-09-15    15  上传者:管理员

摘要:目的]分析中医药改善肿瘤患者免疫功能的用药规律及组方特点。[方法]检索中国知识资源总库、万方数据知识服务平台、中文科技期刊数据库和中国生物医学文献数据库,筛选中医药改善肿瘤患者免疫功能的临床研究文献,纳入处方中药,建立数据库,对中药性味、归经、功效进行频次统计,对高频中药进行关联规则分析及聚类分析,并挖掘高频中药组合。[结果]共纳入186首处方,涉及中药256味,频次2 250次。使用频次>20次的中药共24味,前3位为黄芪、茯苓、白术;中药药性主要为寒、温、平,药味主要为苦、甘、辛,归经主要为肝、肺、脾经,功效分类以补虚药、清热药为主。关联规则分析得到核心药对7个,核心药组43个;聚类分析得到5类处方。[结论]中医药改善肿瘤患者免疫功能以扶正祛邪为原则,扶正以益气为主,有气虚、气血、气阴的偏重;祛邪治标类中药则偏重于清热化痰、理气活血。

  • 关键词:
  • 中医药
  • 免疫
  • 扶正祛邪
  • 数据挖掘
  • 用药规律
  • 肿瘤
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在机体免疫循环中,肿瘤细胞会通过各种途径逃避免疫监视及清除[1],如激活免疫抑制检查点、增加基因突变频率[2]、改变肿瘤微环境等,最终抑制T细胞活化,引起抗原识别障碍,无法识别肿瘤组织,导致机体的免疫系统对肿瘤抗原产生耐受性[3]。因此,使肿瘤患者的免疫监测正常化,触发免疫应答,达到清除肿瘤细胞的目的是现今的研究热点。既往研究发现,中医药可促进肿瘤组织免疫细胞浸润,提高外周血淋巴细胞亚群数量及细胞因子含量[4,5],但多为中药单体、注射液或经验复方[6,7],研究用药繁杂、规律不明确,尚未进行系统归纳整理,临床上缺乏较为明确的指导意见和理论基础。基于以上现状,本研究从中医整体观念出发,采用数据挖掘方法,纳入中医药改善肿瘤患者免疫功能的临床研究,总结中医药改善肿瘤患者免疫功能的用药规律,以期为临床用药提供参考。


1、资料和方法


1.1文献来源及检索策略

以中国知识资源总库(China National Knowledge Infrastructure,CNKI)、中文科技期刊数据库(China Science and Technology Journal Database,VIP)、万方数据知识服务平台、中国生物医学文献数据库(China Biomedical Litera⁃ture Database,CBM)为对象,检索时限自建库至2022年5月。选择高级检索功能,以“中医药”“肿瘤”“免疫”为主题词或关键词进行组合检索。

1.2纳入和排除标准

1.2.1纳入标准

(1)研究对象为病理诊断明确的非血液系统恶性实体肿瘤患者。(2)运用中医药或中西医结合治疗的临床研究。(3)以中药内服汤剂为主,有明确的方药组成及剂量。(4)有明确反映患者免疫功能的观察指标,包括淋巴细胞亚群如自然杀伤(natural killer,NK)细胞,表面分化抗原4(cluster of differentiation 4,CD4)+、CD8+、CD3+T细胞等;免疫球蛋白A(immunoglobulin A,IgA)、IgG、IgM;细胞因子如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)、白细胞介素-4(inter⁃leukin-4,IL-4)、IL-10等;还有单核-巨噬细胞功能、补体等。(5)治疗后患者免疫功能得到改善,与治疗前或对照组比较,差异具有统计学意义。(6)涉及基本方及随证加减药物时,只纳入基本方。

1.2.2排除标准

(1)个案报道、综述、理论探讨及动物实验研究类文献;(2)治疗疾病为肿瘤相关不良反应或肿瘤并发症;(3)少数民族医药类文献,如壮医、蒙医等;(4)使用中药成分单体、单味中药或药对;(5)配合使用针灸、穴位贴敷、中药穴位注射等其他中医治疗手段;(6)联合影响免疫功能的其他药物,如生物制剂、菌群调节剂、激素等;(7)重复发表及复方组成相同的文献。

1.3数据筛选及数据库建立

采用NoteExpress软件进行文献管理,剔除重复文献后,按照前述纳入和排除标准筛选文献,在Excel 2019软件中建立文献数据库,内容包括文献篇名、肿瘤类型、免疫指标、方剂名称、药物组成及剂量等。

1.4处方规范

中药名称参照2020版《中华人民共和国药典》[8]及《中华本草》[9]中的标准进行统一规范,如将“仙灵脾”改为“淫羊藿”,“金铃子”改为“川楝子”,“地鳖虫”改为“土鳖虫”等;因炮制方法不同使功效发生变化者分别录入,如“白术”和“麸炒白术”;中药功效及性味归经参照《中药学》[10]进行分类。

1.5数据分析

使用Excel 2019软件对录入文献信息、中药进行数据管理,进行性味、归经、功效的频次统计。使用SPSS Modeler 18.0、Cytoscape 3.9.0软件构建核心中药关系网络图,设置强链接下限35,弱链接上限15;使用Apriori算法对中药进行关联分析,设置支持度≥10%,置信度≥80%,前项为1或2,增益>1,挖掘改善肿瘤患者免疫功能的高频中药组合;使用Origin 2019b软件对中药性味归经、高频药对进行可视化。使用SPSS 20.0软件对前5位肿瘤处方的中药归经进行非参数检验;对前24位的高频中药进行聚类分析,以皮尔逊相关系数作为度量标准,组间联接作为聚类方法,输出谱系图以探究用药配伍规律。


2、结果


检索中医药改善肿瘤患者免疫功能的临床研究文献,其中CNKI 2 583篇、万方数据库2 707篇、VIP869篇、CBM 1 974篇,依照纳入和排除标准筛选,最终纳入文献186篇,涉及处方186首。

2.1基本信息

对纳入文献的肿瘤类型、免疫指标进行统计,主要类型为肺癌、胃癌、结直肠癌和肝癌。见表1。经中药治疗后免疫功能改善差异有统计学意义的阳性指标有10类,主要为外周血T淋巴细胞亚群、自然杀伤细胞、免疫球蛋白及细胞因子等。见表2。具体指标涉及52项,总频次为632次,主要涉及CD4+T细胞、CD4+/CD8+、CD3+T细胞,频次均超100,有36项指标的频次仅为1或2,前18项见表3。

2.2中药频次分析

186首处方涉及中药256味,总频次共2 250次,频次>20的中药共24味,前3位中药为黄芪、茯苓、白术。见表4。

表1纳入文献所涉及的肿瘤类型占比

表2纳入文献的免疫指标类别

表3纳入文献免疫指标阳性结果

表4处方中的高频中药(频次>20)

2.3中药功效、性味、归经分析

对256味中药的功效、性味、归经进行总结,按功效可分19类,前3位为补虚药、清热药、化痰止咳平喘药。见表5。药性以寒、温、平为主,药味以苦、辛、甘为主;归经的前3位为肝、肺、脾经。见图1~3。

表5中药功效类别

图1中药药性分布雷达图

图2中药药味分布雷达图

图3中药归经分布条形图

2.4中药归经与肿瘤类型

为了总结中药归经与肿瘤类型间的关系,分析表1中前5位肿瘤的处方中药,结果提示肺癌涉及中药153味,频次731次;胃癌涉及中药153味,频次731次;结直肠癌涉及中药100味,频次302次;乳腺癌涉及中药95味,频次399次;肝癌涉及中药87味,共204频次。按照肿瘤类型总结中药的归经规律,各肿瘤的处方中药都对十二归经有所涵盖,以肺经、脾经、胃经及肝经的频次最高。各肿瘤涉及处方中药的具体归经频次见表6,包含了相应肿瘤处方中药的总归经在十二归经中的占比,可视化分布结果见图4。经非参数检验得出,前5位肿瘤的处方中药归经分布间的差异无统计学意义(P>0.05)。

表6前5位肿瘤处方中药的归经频次及占比

图4前5位肿瘤涉及中药处方归经分布

2.5关联规则分析

对中医药改善肿瘤患者免疫功能的复方进行关联规则分析,以图示同时使用频次≥15的两味中药的关联规则网络关系,图案、连接线表示中药频次、配伍关系,其大小、颜色、粗细、透明度均与关联频次正相关,可得出茯苓-白术、白术-黄芪等链接较强的组合。见图5。运用Apriori算法,得出核心药对的关联规则共7个,其中女贞子→黄芪的置信度最高,陈皮→茯苓的支持度最高。见表7。对其进行可视化处理。见图6。核心药组共43个,其中支持度大于15.00%有19个。见表8。

图5高频中药网络关联规则图

表7药对关联规则分析

图6核心药对的置信度、支持度关系

表8药组关联规则分析

2.6系统聚类分析

运用SPSS 20.0软件对频次>20的24味中药进行聚类分析,设置截距为20,聚为5类时可更好地描述用药特征,聚类分析树状图见图7,聚类结果见表9。

图7高频中药聚类分析树状图

表9高频中药聚类分析


3、讨论


中医认为正虚邪实是肿瘤的基本病机,扶正祛邪是治疗的基本原则[11]。“阴平阳秘,精神乃治”“积之成者,正气不足,而后邪气踞之”,肿瘤患者机体阴阳失衡,脏腑气血津液疏布异常,一则正气衰弱无以固表护卫,外邪侵袭,阳气抗衡无力,导致邪由表入里,深入脏腑;二则气血津液疏布不迭,气机不畅,痰湿内邪滋生,滞而生瘀,瘀生热毒,最后内外合邪,癥瘕积聚长居体内。“疾病之起也,亦不外乎阴阳二字,和则生,不和则病”[12],阴阳不相顺接,继而失衡产生疾病[13]。“免疫”的概念最早出现于《免疫类方》中,是对免除疾病、顾护正气的一种阐述[14],即免除和预防疫病,免疫机能紊乱与阴阳失衡密切相关。中医学中“免疫”的涵义更趋向于人体阴阳调节、正气防护,而现代医药中的“免疫”不仅局限于功能体现,更赋予了具体的物质成分,如免疫器官(胸腺、淋巴结和脾脏等),免疫细胞(淋巴细胞)和免疫活性物质等,构成了人体的系统。随着对免疫在癌症发生过程中的认识加深,现代临床研究证实中医药可改善肿瘤患者免疫微环境,多从扶正入手,配合攻邪等其他治法[15,16],重塑免疫微环境,以提高免疫功能。

免疫指标的监测量化了机体的免疫能力,对临床疗效及病情评估具有一定意义。化疗后病情好转的患者其免疫细胞指标水平较前明显升高[17],尤其是相较于疗效不佳的群体。而未经治疗的患者外周血淋巴细胞亚群则处于更低的水平[18,19],如具有监控和杀伤能力的NK细胞、CD8+T细胞和幼稚CD4/CD4 T+细胞的百分比。有研究证实,外周血、肿瘤组织、正常邻近组织中的T细胞处于循环状态,即外周血的T细胞扩增状态可反映出肿瘤组织的免疫浸润程度[20],水平变化可预测免疫检查点抑制剂的临床疗效[21]。因此外周淋巴细胞亚群可反映肿瘤的内部免疫状况,一定程度上反映了临床疗效。基于以上观点,本研究纳入了中医药改善肿瘤患者免疫功能的文献,包含免疫指标,结果评价具有统计学意义,保证了纳入中药处方的临床有效性。通过对免疫指标的频次分析,可看出临床试验中评价免疫功能的标本多来源于外周血,指标主要包括T淋巴细胞亚群、NK细胞、Ig等,与临床实际相符且应用普遍,但受制于纳入免疫评价指标类别的局限性,有36项免疫指标的频次仅为1或2,数量较少的指标的重要性并未很好地凸显。例如目前已知与肿瘤免疫有密切关联的调节性T细胞、辅助性T(T helper,Th)细胞17、Th1/Th2平衡及相关细胞因子变化等[22,23]。

本研究通过数据挖掘,分别从中药性味归经、关联规则、聚类分析三部分阐述中医药改善患者免疫功能的用药规律。

3.1性味归经——君臣相伍,补虚为先

本研究统计中医药改善肿瘤患者免疫功能的处方信息,最终纳入256味中药,常用种类为补虚药、清热药、化痰止咳平喘药,药性多寒、温、平,药味以苦、辛、甘为主。补虚药性味多甘温,扶正培本可为君,清热或化痰止咳平喘药多辛甘苦寒,祛邪抗癌以为臣,高频中药的前24味也大多是补虚或清热药,体现了中医扶正祛邪的基本原则,二者配伍可因证型、病种兼证而有所变化。频次统计提示,使用频次前5位的分别为黄芪、茯苓、白术、党参、甘草。此五味皆为补虚药,含黄芪四君子汤方义,温而不燥、补而不峻,以益气温阳健脾为主,可使“气足脾运,饮食倍进,则余脏受荫,而色泽身强矣”[24]。黄芪为补气第一要药,可补气升阳、益卫固表;茯苓健脾渗湿,“久服安魂养神,不饥延年”[25];白术健脾益气、燥湿利水;党参又可“健脾运而不燥,滋胃阴而不湿,润肺而不犯寒凉,养血而不偏滋腻,鼓舞清阳,振动中气而无刚燥之弊”[26],皆为上品。药理学研究表明,黄芪多糖可调控免疫细胞功能[27],黄芪甲苷可增强NK细胞杀伤能力,提高IL-2、IFN-γ含量[28];茯苓水提物能增加脾脏NK、CD4+、CD8+细胞比例,增强NK细胞活性[29];白术水提物则升高外周血T细胞及初始Th细胞水平[30];党参、甘草亦能改善免疫功能[31,32]。256味中药的归经以肝、肺、脾、胃经为主,前5名肿瘤处方的中药归经频次都是肺、脾、胃、心经,与肿瘤类型无关。故在改善肿瘤患者的免疫功能方面,中药归经跟肿瘤类型无关,可排除肿瘤类型对归经偏向的影响。当然这也可能与纳入文章不足所致,各肿瘤处方数量不同,从而显现不出差异性。

3.2关联规则——调理脾胃,运化中气

关联规则分析得到7个核心药对和43个核心药组,凸显了调节脾胃中气在临床应用中的价值。“火降则水不下寒,水升则火不上热,平人下温上清者,以中气之善运也”“四维之病,悉因中气”[33],脾胃中气不运,则阴阳失衡、水火不济。核心药对主要体现了气阴并补、健脾祛湿理气、扶正祛邪的治则。黄芪与女贞子相配以滋阴填髓、气阴并补,阳寓阴中,生生不绝,即贞芪扶正配伍之意;黄芪与太子参可健脾益肺、气阴同调,取参芪扶正之效;黄芪与清热解毒抗癌的半枝莲相伍,体现了扶正抗邪的治疗原则;茯苓与陈皮、山药、砂仁相配则以健脾祛湿理气为中心。核心药组中分别以益气的黄芪、祛湿的茯苓为基础,搭配益肺健脾的党参、白术,清热解毒的白花蛇舌草、半枝莲,理气祛湿的陈皮、薏苡仁,活血止痛的白芍、当归等。最终体现了以中气为中心的基本搭配模式,强调了“脾为后天之本”“脾为之卫”的重要性[34,35]。

3.3聚类分析——扶正培本,祛邪治标

聚类分析结果共得到5类处方,C1、2、4以扶正为主,C3、5以祛邪为先。C1由当归、熟地黄、人参、白芍、柴胡、甘草组成,体现了四物汤和四逆散方义,具有益气养血、滋阴柔肝的功效,可行血中之元气,上达头目,下行血海,畅心气、疏肝气,理气不伤血,适用于肝郁血弱、气滞血瘀证。C2由炙甘草、麸炒白术、茯苓、白术、党参、陈皮、山药组成,体现了六君子汤的配伍,使其补而不滞,具有补益脾胃、健脾止泻的作用,适用于脾气虚证。C3中莪术可行气破血、消积止痛,山慈菇兼具清热解毒和化痰散结之功,半夏既燥湿化痰又降逆止呕,三者共起行气散痞、化痰散结作用,莪术、山慈菇提取物还可抑制肿瘤细胞增殖,促进凋亡,增强免疫功能[36,37]。C4由黄芪、女贞子、鸡内金、太子参构成,体现了气阴并补、健脾益肺之意,阴液制约气之蒸腾化火之性,使其缓缓温煦,否则益气过而化火,反助邪气,故应气阴并补。C5包括白花蛇舌草、半枝莲、薏苡仁、麦冬,此类以祛邪为主,白花蛇舌草、半枝莲为临床常用清热解毒药,具有抗癌作用[38],薏苡仁祛湿泄热,全方清热解毒、利湿消肿以治标。故C1、2、4组方从扶正入手,以益气为先,各有调补气血、气虚、气阴的侧重,归经于肝、脾、肺的脏腑差异;C3、5则着眼于祛邪治标,其中C3偏于消痰散痞,针对于癥瘕积聚,C5偏于清热解毒,从寒热属性上进行平衡。

综上所述,中医药改善肿瘤患者免疫功能的处方以扶正祛邪为原则,扶正以益气为本,有气虚、气血、气阴的偏重,肝、肺、脾、胃等脏腑归经的指向,尤重脾胃中气的调理;祛邪因癌种的痰湿瘀毒滞、寒热属性不同,选择清热化痰、理气活血药以治标。


参考文献:

[1]宋卿,季青,李琦.中医药调节肿瘤免疫的临床及机制研究[J].中华中医药杂志,2018.33(10):4542-4545.

[2]崔益雯,王杰,陈腾.中药调节肿瘤免疫应答的研究进展[J].肿瘤,2019.39(8):674-679.

[3]李晶,王胜奇,王能,等.中医药在肿瘤免疫治疗中的研究进展[J].中华中医药学刊,2021.39(8):86-91.

[4]李明花,董志毅,苏晋梅,等 益气养阴解毒方延长广泛期小细胞肺患者一线化疗疾病无进展生存期的研究[J],浙江中医药大学学报,2020,44(1):1090-1094,1098.

[5]国家药典委员会.中华人民共和国药典:一部[M].北京:中国医药科技出版社,2020:399-402.

[6]国家中医药管理局《中华本草》编委会中华本草[M].上海:上海科学技术出版社,1999:85-130.

[7]钟赣生.中药学[M].4版北京:中国中医药出版社,2016:454-460.


基金资助:国家自然科学基金项目(81873396);首都卫生发展科研专项项目(2022-2-4065);


文章来源:郑玉敏,董慧静,张旭等.基于数据挖掘分析中医药改善肿瘤患者免疫功能的用药规律[J].浙江中医药大学学报,2023,47(09):1049-1058.

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