基于針灸關(guān)聯(lián)神經(jīng)遞質(zhì)五羥色胺預(yù)測(cè)針灸優(yōu)勢(shì)病種

李興燃 趙 惠 仲濟(jì)法 孫 波

1 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150040 2 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院 黑龍江哈爾濱 150001

1980年世界衛(wèi)生組織（WHO）首次發(fā)布了43 種針灸適應(yīng)癥[1]，在1996年WHO 在意大利米蘭會(huì)議上將針灸適應(yīng)癥擴(kuò)增為64種[2]，國(guó)際上對(duì)于針灸治療疾病的認(rèn)可范圍有較大局限。針灸的適應(yīng)癥范圍仍有空間進(jìn)行探索。近年來(lái)國(guó)外涌現(xiàn)出大量基因蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)，為數(shù)據(jù)挖掘提供了大量研究材料。本文應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘方法，研究與針灸機(jī)制密切關(guān)聯(lián)的神經(jīng)遞質(zhì)五羥色胺（5-hydroxytry-pt，5-HT）[3]，探究針灸潛在優(yōu)勢(shì)病種。

1 研究材料與方法

1.1 研究材料

1.1.1 研究數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件

UniProt 蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)；String 蛋白互作數(shù)據(jù)庫(kù)；MalaCards人類疾病數(shù)據(jù)庫(kù)；作圖與統(tǒng)計(jì)軟件Gephi 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析軟件版本為0.9.2。

1.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件簡(jiǎn)介

Uniprot 是一個(gè)已創(chuàng)建多年的數(shù)據(jù)庫(kù)集，研究者能夠從中檢索大量的蛋白質(zhì)序列和功能信息[4]。

String 數(shù)據(jù)庫(kù)旨在收集、評(píng)分和整合所有公開的蛋白質(zhì)相互作用信息來(lái)源，并以計(jì)算預(yù)測(cè)補(bǔ)充這些信息。它的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)全面和客觀網(wǎng)絡(luò)，包括直接（物理）和間接（功能）的交互[5]。

MalaCards 是人類疾病及其注釋的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。MalaCards解決了許多源于疾病數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和信息源的多樣性的問(wèn)題。這些是通過(guò)采用GeneCards 數(shù)據(jù)庫(kù)建模的復(fù)雜數(shù)據(jù)挖掘策略來(lái)實(shí)現(xiàn)的[6]。

Gephi 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析軟件0.9.2 是一款開源免費(fèi)跨平臺(tái)基于JVM 的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析軟件，其主要用于各種網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)和分層圖的交互可視化與探測(cè)開源工具。

1.2 研究方法

1.2.1 針刺5-HT 系統(tǒng)關(guān)系蛋白互作網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

1）數(shù)據(jù)來(lái)源：應(yīng)用UniProt 蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，選項(xiàng)為UniProtKB，檢索詞為5-HT，選擇物種智人篩選得到5-HT 受體。將檢索到的受體于String 蛋白互作數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索，檢索選項(xiàng)為Multiple Proteins by Names，選擇物種智人，設(shè)置檢索相關(guān)蛋白數(shù)量settings：max number of interactors to show“1st shell no more than 50 interacftors；2st shell none”。于Predicted Functional Partners 選取得分0.9500 以上的蛋白，下載檢索到的相關(guān)蛋白數(shù)據(jù)，將得到的蛋白互作數(shù)據(jù)于Gephi 軟件內(nèi)分析。

2）數(shù)據(jù)處理：將String 檢索得到的5-HT 相關(guān)蛋白網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Gephi 軟件，Excel 常規(guī)選項(xiàng)數(shù)據(jù)類型“邊表格”，輸入設(shè)置：時(shí)間設(shè)置“Intervals”，圖的類型無(wú)向型。形成針刺5-HT 系統(tǒng)相關(guān)蛋白互作的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。將此圖進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)置，于布局中使用“Fruchterman Reingold”算法。該算法為數(shù)據(jù)可視化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的基本節(jié)點(diǎn)布局算法，可根據(jù)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)間的連接，自動(dòng)將連接緊密的節(jié)點(diǎn)向圖形中心集中，連接稀疏的節(jié)點(diǎn)向圖形周圍離散。外觀設(shè)置：顯示節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽，節(jié)點(diǎn)顏色統(tǒng)一黑色，節(jié)點(diǎn)大小“度”最小尺寸10、最大尺寸40，節(jié)點(diǎn)標(biāo)簽字體Arial 8 加粗；預(yù)覽設(shè)置：節(jié)點(diǎn)邊框?qū)挾?.0，縮短標(biāo)簽、比例大小，輸出圖片png 格式保存。

1.2.2 基于針刺5-HT 系統(tǒng)的針刺潛在治療病癥預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建

1）數(shù)據(jù)來(lái)源：計(jì)算機(jī)檢索MalaCards 人類疾病數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索詞為String 蛋白互作系統(tǒng)檢索到的得分0.9500 以上的蛋白，得到蛋白所影響的疾病，下載得到Excel 數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)處理：將Excel 數(shù)據(jù)導(dǎo)入Gephi 軟件作圖分析，源節(jié)點(diǎn)為5-HT 相關(guān)蛋白，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為MelaCards 檢索到的疾病。布局使用”Fruchterman Reingold”；外觀：節(jié)點(diǎn)顏色黑色；預(yù)覽設(shè)置：節(jié)點(diǎn)大小0.1，邊厚度0.0。得到基于針刺5-HT 系統(tǒng)的針刺潛在治療病癥預(yù)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。統(tǒng)計(jì)方法：本研究選擇平均度為參數(shù)運(yùn)行算法來(lái)篩選網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)，然后將數(shù)據(jù)輸出Excel，CSV 格式表格，進(jìn)行進(jìn)一步分析。

2 研究結(jié)果

2.1 針刺5-HT 系統(tǒng)相關(guān)功能蛋白互作網(wǎng)絡(luò)

檢索到5-HT 相關(guān)受體17 種，受體相關(guān)蛋白33 種，5-HT 相關(guān)蛋白共40 種。

2.2 基于針刺5-HT 系統(tǒng)的針刺潛在治療病癥預(yù)測(cè)

利用Malacards 數(shù)據(jù)庫(kù)檢索疾病共3420 種，去重并剔除6度及以下疾病，得到85 種疾病。將85 種疾病于pubmed 中檢索。

3 研究結(jié)果討論

得到的85 種疾病有75 種在pubmed 中有報(bào)道。其中便秘、腹瀉、偏頭痛、哮喘與WHO 發(fā)布的適應(yīng)癥重合[1]。57 種為神經(jīng)精神類疾病，可能與5-HT 受體主要分布部位相關(guān)。沒(méi)有報(bào)道的疾病有：精神障礙、特殊性發(fā)育障礙、疼痛失認(rèn)癥、失認(rèn)癥、瘦素缺乏或功能障礙、視覺(jué)性癲癇、成人共濟(jì)失調(diào)和多發(fā)性神經(jīng)病、良性家族性血尿、性心理障礙可以作為針灸適應(yīng)癥的擴(kuò)展指出方向。

本研究仍有很多不足。針灸治療存在許多活性成分，本次研究只研究了其中一種成分，有很大局限性；同時(shí)5-HT 主要參與心血管活動(dòng)、睡眠-覺(jué)醒周期、痛覺(jué)、精神情感活動(dòng)和下丘腦-垂體的神經(jīng)內(nèi)分泌活動(dòng)的調(diào)節(jié)，故預(yù)測(cè)疾病的結(jié)果大部分為神經(jīng)精神類疾病；本次研究蛋白為分?jǐn)?shù)0.9500 以上疾病，且剔除出6 度及以下疾病，可將余下疾病作為將來(lái)進(jìn)一步研究方向。