基于數據挖掘探討含鈣中藥藥性規律

李 偉，蔣沙莎，歐美鳳，陳 冉，王運來，許 釩

（安徽中醫藥大學藥學院中藥復方安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230012）

鈣是人體內含量最豐富的無機元素，含鈣中藥是指本草記載中主要含有Ca2＋的中藥。現代研究［1?2］普遍認為，含鈣中藥所含的Ca2＋和相應的陰離子沒有發揮應有作用，而將其功效歸結于微量元素，但撇開前者而去探討后者作用也不合理。文獻［3?7］ 報道，Ca2＋能觸發有機體多種生理活動，而且陰離子（SO42－、CO32－、PO43－）也在人體內環境中廣泛存在，并發揮維持人體內環境平衡、調節電解質紊亂的作用，可能是含鈣中藥發揮藥效的物質基礎。文獻［8?9］ 統計了常用的含鈣中藥，并根據《中華本草》 進行了簡單分析，但統計不夠全面，未深入涉及離子層面，也未采用統計軟件進行系統分析，僅是一般經驗總結。因此，本研究從含鈣中藥所含的主要離子角度出發，通過Clementine 12.0 軟件進行關聯分析，SPSS 23.0 軟件進行聚類分析、主成分分析，有助于解釋含鈣中藥的一般藥性規律，為系統研究其作用機理提供理論依據。

1 方法

1.1 檢索和計算 查閱《中國藥典》 《中藥大辭典》 《中華本草》 《安徽省中藥飲片炮制規范》 中的含鈣中藥，歸納其中藥成分組成、性味與歸經、功能與主治，確定其所含主要成分，并根據相對分子質量計算Ca2＋、陰離子含量，以主含化合物占比乘以相對分子質量比例作為離子含量［如石膏主要含CaSO4·2H2O（以95%計），其相對分子質量為172，其中Ca2＋占比40／172，則Ca2＋含量＝95% ×40／172＝22%］。

1.2 關聯分析 通過Clementine 12.0 軟件進行關聯分析，設置支持度為20%，置信度為80%。支持度是指前項和后項同時出現的概率，而置信度是指此數據集中前項出現時后項出現的概率，支持度越大，關聯規則越重要；置信度越大，關聯規則的準確度越高。

1.3 聚類分析、主成分分析 采用SPSS 23.0 軟件，先將相關數據進行聚類分析達到分類的目的，再將其結果簡化后的數據進行主成分分析，總結概括含鈣中藥的一般分類規律和主要成分。

1.4 納入標準 ①本草記載的中藥材；②Ca2＋含量超過4.0%的中藥材；③以礦物藥、動物藥為主；④給藥方式為口服。

1.5 排除標準 ①給藥方式為外敷等，不能口服；②毒性大；③現已不作為藥用的中藥材；④含鈣量較低而無法發揮主要作用（如甘草中也含有Ca2＋，但其并無藥效）。

2 結果

2.1 文獻檢索 《中國藥典》 《中華本草》 《中藥大辭典》《安徽省中藥飲片炮制規范》 中主要含鈣中藥共有32 味，依據納入、排除標準，將符合條件者納入，不符合條件者排除（因石灰遇水有腐蝕性，并且現已不作為藥用，故排除。陽起石、陰起石含有Mg2＋，會拮抗Ca2＋吸收，并且前者會導致小鼠胃腸功能損傷而體質量下降［10?11］，故也排除）。最終，納入29 味含鈣中藥，查閱文獻［12?29］ 并結合相對分子質量計算Ca2＋、陰離子含量，結果見表1。

表1 29 味含鈣中藥概況

2.2 關聯分析 表2 顯示，平肝潛陽大多與肝、咸、寒相關，支持度均在20%以上，置信度均在83%以上；清熱大多與咸、寒相關，兩者同時出現的支持度達51.7%；安神鎮驚大多與心、肝經和咸、寒相關，其中歸心經的含鈣中藥大多具有安神鎮驚功效，支持度達27.5%，置信度達87.5%；歸肝經的含鈣中藥大多具有平肝潛陽功效；同時歸兩經的含鈣中藥大多具有安神鎮驚功效；性寒的含鈣中藥大多具有清熱功效，支持度達34.4%，置信度達90.0%；味咸的含鈣中藥大多歸腎經，支持度達41.3%。

表2 含鈣中藥關聯分析

表3 顯示，咸味在整個前項和后項中出現次數最多（11 次），其次為肝（9 次），另外寒出現7 次，心出現6次，平肝潛陽出現6 次，安神鎮驚出現4 次，腎出現2 次，清熱出現2 次，提示含鈣中藥性味歸經以咸、寒、肝經為主，也有部分歸心經；功效以平肝潛陽居多，其次為安神鎮驚，清熱僅占一小部分。

表3 含鈣中藥關聯規則

2.3 聚類分析 根據陰離子數量和前期實驗結果［30］，設定K值為4 類。表4 顯示，第1 類中藥共19 味，為寒水石、姜石、花蕊石、蛤殼、浮海石、瓦楞子、珊瑚、珍珠、石決明、珍珠母、牡蠣、紫貝、孔公孽、海螵蛸、鐘乳石、鵝管石、石燕、石蟹、魚腦石，主要含碳酸鈣；第2 類中藥共3 味，為石膏、長石、理石，主要含硫酸鈣；第3 類中藥共6 味，為羚羊角、鹿角、鹿角霜、龍骨、龍齒、鱉甲等，主要含磷酸鈣；第4 類中藥僅1 味，為紫石英，主要含氟化鈣。由此可知，含鈣中藥主要分為碳酸鈣組、磷酸鈣組、硫酸鈣組，三者占總數的96.5%。

表4 含鈣中藥聚類分析

2.4 主成分分析 將碳酸鈣組、磷酸鈣組、硫酸鈣組構成的簡化表格進行主成分分析（紫石英占比過低，故舍去），根據文獻［31?35］ 報道，選取主成分初始特征值大于1者，并結合累積方差貢獻率和成分矩陣確定主要成分。表5 顯示，前2 個主成分的累積方差貢獻率達79.4%，即反映含鈣中藥79.4%的綜合信息；表6 顯示，Ca2＋、離子在第1 主成分上有較大載荷，而離子在第2 主成分上有最大載荷；圖1 顯示，離子距離坐標軸原點的位置較遠，表明其貢獻較大。綜上所述，含鈣中藥主要成分是Ca2＋、離子。

表5 總方差解釋

表6 主成分矩陣

圖1 最大方差法旋轉后組件圖

3 討論

關聯分析、聚類分析、主成分分析均為多元統計分析方法，其中關聯分析是利用關聯規則進行數據挖掘，目的是挖掘隱藏在數據間的相互關系；聚類分析實質是根據研究對象的內在規律和性質進行分類；主成分分析是將多個變量通過線性變換以選出少量的主成分來描述多種指標之間聯系的一種多元數理統計分析方法［36?37］。

根據關聯分析結果可知，含鈣中藥多性寒，味咸，歸肝經，功能主治集中在平肝潛陽、安神鎮驚、清熱等方面，其中平肝潛陽多與肝、咸、寒相關，安神鎮驚多與心、肝經和咸、寒相關，清熱功效多與咸、寒相關。根據聚類分析結果可知，主含Ca2＋、離子的中藥共3 味，占含鈣中藥的10.3%，性味辛、寒，歸胃經，功能主治清熱瀉火，其中主含硫酸鈣的3 味中藥都具有清熱瀉火作用，表明石膏清熱作用可能與其主要成分硫酸鈣有關，具體作用機制有待進一步驗證；主含Ca2＋、離子的中藥共19 味，占含鈣中藥的65.5%，其中動物藥11 味，占比37.9%，礦物藥8 味，占比21.8%，此類藥物大多味咸，歸肺、肝、腎經，歸肺經則化痰，歸肝腎經則平抑肝陽；主含Ca2＋、離子的中藥共6 味，占比20.6%，全為動物藥，味澀，歸心、肝經，具有鎮心安神、溫腎助陽的作用，其中鱉甲功效為滋陰潛陽，而且其現代藥理研究主要集中在增強免疫及抗肝、肺纖維化等方面，與傳統適應證有很大不同，故相關研究需要進一步論證［38］；主含Ca2＋、F－的中藥只有1 味，即紫石英，占比3.4%，用于腎陽虧虛、宮冷不孕，付靈梅［39］發現它可顯著提高排卵障礙大鼠模型卵泡刺激素受體的表達強度，其對卵泡刺激素受體的激動作用及對黃體生成素受體的抑制作用可能是其中氟化鈣和其他成分共同作用的結果。根據主成分分析結果可知，Ca2＋、離子為含鈣中藥主要成分，這與普遍認為的含鈣中藥大多為礦物藥、動物藥一致，雖然硫酸鈣組（如石膏）所占比重較小，但在中藥臨床應用中也發揮重要作用，需引起研究者的重視。

小兒高熱驚厥是兒科急癥，每次發作有不同程度的腦缺氧并伴隨低鈣癥狀，嚴重影響患兒智力和身體健康［40?41］，它在中醫中屬于“急驚風”范疇，主要病機是熱、痰、驚、風的相互影響。近年來，關于含鈣中藥的解熱作用、抗驚厥作用的研究頗多［42?46］，可見它對于治療小兒高熱驚厥有很好的療效［47］。《中醫臨床診療術語》 將高血壓的中醫病名對應為“風炫”，《素問·至真要大論》云：“諸風掉炫，皆屬于肝”，故中醫治療高血壓主要是針對肝［48?50］。根據臨床經驗發現，老年高血壓患者在服用降壓藥的同時聯合鈣劑有助于降低血壓，含鈣中藥不僅含有充足的Ca2＋，而且作用大多為平肝潛陽，可知其降壓作用是一個值得繼續挖掘的課題。

綜上所述，含鈣中藥大多性寒，味咸，歸肝經，主要功效平肝潛陽、安神鎮驚，主要分為碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣，主要成分是Ca2＋、離子，并且對小兒高熱驚厥和高血壓有潛在治療效果。