基于數據挖掘的益氣活血類方防治腦缺血再灌注損傷用藥規律及其作用機制研究

陳祥宇，張晶涵，賴嘉豪，張文麗，梅志剛*，聶慧芳*

·數據挖掘與循證醫學·

基于數據挖掘的益氣活血類方防治腦缺血再灌注損傷用藥規律及其作用機制研究

陳祥宇1, 2，張晶涵1, 2，賴嘉豪1, 2，張文麗3，梅志剛1, 2*，聶慧芳1, 2*

1. 湖南中醫藥大學中西醫結合學院，湖南 長沙 410208 2. 湖南中醫藥大學 中西醫結合心腦疾病防治湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410208 3. 湖南中醫藥大學藥學院，湖南 長沙 410208

探討急性缺血性卒中溶栓治療后使用益氣活血類方劑干預的用藥規律，預測核心藥物防治腦缺血再灌注損傷的潛在作用機制。檢索中國知網、萬方、維普和PubMed數據庫中急性缺血性卒中溶栓治療后使用益氣活血類方有效干預的文獻，對方中使用的藥物進行頻數、聚類及關聯分析，依據關聯規則選取置信度和支持度最高的核心藥物，構建核心藥物-活性成分-交集靶點網絡圖，并進行基因本體（gene ontology，GO）功能富集和京都基因與基因組百科全書（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）通路富集分析。共篩選納入232篇文獻，涉及中藥處方177首，包含中藥119味，累計使用頻次1903，以黃芪為首的高頻藥物28味，所有藥物按功效可分為16種，藥味總頻次191，歸經總頻次292。高頻藥物聚類分析得到5個聚類，關聯規則分析得到20組支持度較高的中藥組合，其中支持度與置信度最高的二聯藥物組合為“黃芪-川芎”，三聯藥物組合為“黃芪-川芎-地龍”。網絡藥理學分析收集黃芪、川芎、地龍的活性成分30個；篩選“黃芪-川芎”防治腦缺血再灌注損傷的靶點91個，“黃芪-川芎”-地龍防治腦缺血再灌注損傷的靶點34個；主要涉及癌癥相關通路、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）信號通路、微小RNAs（microRNAs）、磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol-3-hydroxykinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號通路、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）信號通路。益氣活血類方治療急性缺血性卒中的核心藥物為黃芪、川芎和地龍，KEGG通路富集分析表明核心藥物防治腦缺血再灌注損傷涉及多條信號通路，為指導臨床采用益氣活血法防治缺血性卒中提供依據，并為研發相關創新藥物提供數據參考。

缺血性卒中；腦缺血再灌注損傷；益氣活血；數據挖掘；網絡藥理學；配伍規律；黃芪-川芎；黃芪-川芎-地龍

隨著我國經濟水平的高速發展，高壓力、快節奏的生活方式導致卒中的發病率逐年升高，對國民健康水平造成嚴重威脅[1]。其中，缺血性卒中最為多見，具有高發病率、高致殘率、高死亡率和高復發率的特點[2-3]，盡快進行血流再通、恢復缺血半暗帶區域的血供、延緩腦組織損傷是臨床治療的首要原則[4]。然而，腦缺血后的血流再通會繼發更為嚴重的二次損傷，即腦缺血再灌注損傷（cerebral ischemia reperfusion injury，CIRI），進一步加重病情[5]。因此，防治CIRI成為治療缺血性卒中的焦點。CIRI的病理過程極其復雜，給臨床治療帶來巨大挑戰，目前暫無特別理想高效的治療手段與藥物。中醫理論認為，CIRI屬于“中風”范疇，主要病機為氣虛血瘀，益氣活血為治療缺血性卒中的主要治法[6]。中醫藥治療具有多靶點、多環節、多層次的優勢，已經成為探索更佳治療效果的熱門領域。諸多研究均已證明，以益氣活血立法的益氣活血類方在防治CIRI中具有一定的療效。本研究利用數據挖掘技術，綜合系統分析近10年來急性缺血性卒中溶栓治療后益氣活血類方的用藥規律，進一步挖掘其用藥特點，并借助網絡藥理學對數據挖掘所得的核心藥物的關鍵活性成分進行篩選，闡明活性成分與CIRI交集靶點相互作用及通路，以期為中醫藥通過益氣活血法防治CIRI提供理論依據與數據參考。

1 資料與方法

1.1 數據來源

檢索中國知網（CNKI）、萬方、維普和PubMed數據庫收集急性缺血性卒中溶栓治療后使用益氣活血類方有效干預的文獻。CNKI檢索式：SU＝'腦梗死'＋'缺血性中風'＋'中風'＋'腦卒中' AND SU＝'益氣' AND SU＝'活血'；萬方檢索式：主題：（"腦梗死" or "缺血性中風" or "腦卒中" or "中風"）and "益氣" and "活血"；維普檢索式：U＝（腦梗死OR缺血性中風OR腦卒中OR中風）AND U＝益氣AND U＝活血；PubMed檢索式：（ischemic stroke）AND [（Yiqi）OR（tonifying）]AND[（Huoxue）OR（promoting blood circulation）OR（activating blood）]，檢索年限為2012年1月1日—2022年11月8日，文獻類型選擇期刊論文和學位論文。

1.2 處方篩選

1.2.1 納入標準 急性缺血性卒中溶栓治療后使用益氣活血類中藥內服復方（湯劑、顆粒劑、膠囊、丸劑等）的臨床觀察試驗、臨床隨機對照試驗以及中西醫結合治療方案中用到益氣活血類中藥內服復方的文獻。

1.2.2 排除標準 綜述類、Meta分析類、理論探討類、經驗總結類、細胞或動物實驗等不屬于臨床觀察的文獻；非治療急性缺血性卒中的文獻；治療急性缺血性卒中伴有其他合并癥的文獻；發表在不同期刊上的重復文獻等。不同文獻中出現組成相同的方劑，取其中1首。

1.3 數據處理

1.3.1 文獻管理 將各數據庫中檢索出的文獻導入文獻管理軟件NoteExpress，在NoteExpress中剔除重復文獻，查閱文獻標題、摘要及全文，根據納入和排除標準，將符合納入標準的文獻中的中藥處方錄入Excel 2016中建立數據庫，對文獻名稱、處方名稱、處方藥物組成、藥物的性味歸經等內容進行整理。數據庫所有信息均由本研究人員嚴格按照規范進行數據錄入，并認真核對。

1.3.2 數據規范化處理 以《中國藥典》2020年版[7]、《中藥學》“十四五”規劃教材[8]的中藥命名為標準，對涉及的中藥藥名進行統一，如將“川穹”規范為“川芎”，“山萸肉”規范為“山茱萸”，“仙靈脾”規范為“淫羊藿”等；統一炮制方法對中藥的功效及性味歸經影響不大的藥物名稱，如“焦山楂”規范為“山楂”，“法半夏”“姜半夏”“清半夏”規范為“半夏”等；同一中藥因不同炮制方法使其功效發生變化的歸為不同藥物，如“甘草”“炙甘草”和“生地黃”“熟地黃”等。檢查數據并正確匯總后，統計藥物的功效及性味歸經，若1味中藥有多種性味歸經，則全部記錄在內。

1.3.3 數據分析 采用IBM SPSS Modeler18.0和IBM SPSS Statistics 25.0統計軟件分別進行關聯規則和聚類分析，并繪制網絡關系圖和聚類樹狀圖。關聯規則是反映一個事物與其他事物之間的相互依存性，用來說明2種藥物之間的關聯性，選擇Apriori算法進行建模處理挖掘藥物與藥物之間的潛在規律，支持度反映2種藥物同時出現的概率，置信度反映一種藥物出現后另一種藥物出現的概率，提升度反映一種藥物的出現對另一種藥物的出現概率產生的變化。聚類分析是將數據分類到不同的類或簇，同一簇中的事物有很大的相似性，不同簇間的事物有很大的相異性，用來說明幾種藥物之間的共性。

1.4 網絡藥理學分析

在中藥系統藥理學數據庫與分析平臺（TCMSP，https://old.tcmsp-e.com/tcmsp.php）和中醫藥數據庫（TCM@TAIWAN，http://tcm.cmu.edu.tw/ zh-tw/）中查找核心藥物的全部活性成分，通過評價活性成分的體內過程，用口服生物利用度（oral bioavailability，OB）≥30%和類藥性（drug-likeness，DL）≥0.18進行篩選[9]。利用PubChem（https:// pubchem. ncbi.nlm.nih.gov/）找到活性成分的規范化學結構式，并使用SwissTargetPrediction（http://www. swisstargetprediction.ch/）進行成分靶點預測，歸納整理出藥物靶點數據集。在OMIM（http://www. omim.org/）和Genecard（https://www.genecards.org/）數據庫采集與CIRI相關的基因靶點，建立疾病靶點數據集。運用Venny2.1.0工具（https://bioinfogp. cnb.csic.es/tools/venny/）繪制藥物靶點與疾病靶點的韋恩圖，并獲得交集靶點。運用Cytoscape 3.7.2軟件將交集靶點進行可視化，繪制核心藥物-活性成分-交集靶點網絡圖。運用STRING數據庫（https://string-db.org/）構建交集靶點的蛋白-蛋白相互作用（protein-protein interaction，PPI）網絡，生物種屬選擇“homo sapiens”，將最低相互作用閾值設置為“high confidence（0.700）”，并隱藏游離蛋白，其他參數保持默認。運用DAVID數據庫（https:// david.ncifcrf.gov/）對藥物防治CIRI的潛在靶點進行基因本體（gene ontology，GO）功能富集分析和京都基因與基因組百科全書（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）通路富集分析，并運用微生信在線作圖平臺（http://www.bioinformatics. com.cn/）進行可視化，用以說明相關靶點在基因功能和信號通路中的作用。

2 結果

2.1 文獻納入情況

初步檢索文獻共計1825篇，根據納入和排除標準進行篩選，最終共納入232篇急性缺血性卒中溶栓治療后使用益氣活血類方的文獻，得到中藥處方177首，篩選流程見圖1。

2.2 中藥頻次分析

177首有效中藥處方共涉及119味中藥，所有藥物累計使用頻次1903次。其中，累計使用頻次≥15次的中藥28味，累計使用頻次1644次，占比86.4%。使用頻次排名前10位的中藥依次是黃芪、川芎、地龍、當歸、赤芍、紅花、丹參、桃仁、水蛭、全蝎，見表1。

2.3 中藥功效分析

119味中藥按照藥物功效共分為16種，總頻次1903次，其中使用最多的為活血化瘀藥（648次，34.1%），其次為補虛藥（491次，25.8%），見圖2。

圖1 急性缺血性卒中溶栓后使用益氣活血類方治療文獻的篩選流程

表1 28味高頻藥物頻數統計

2.4 中藥性味歸經分析

對119味中藥進行性味歸經統計和分類，同一味中藥的不同性味歸經分別進行統計，將中藥藥性為微寒、微溫者統計為寒、溫。結果顯示，藥性總頻次119次，溫（49次，41.18%）和寒（33次，27.73%）居多；藥味總頻次191次，以苦（60次，31.41%）和甘（57次，29.84%）居多；歸經總頻次292次，以肝經（68次，23.29%）和脾經（48次，16.44%）居多，見圖3。

圖2 119味中藥功效分布

2.5 高頻藥物的關聯規則分析

利用SPSS Modeler 18.0中的Apriori算法對28味高頻藥物進行關聯規則分析，設置最低支持度75%、最低置信度75%，最大前項數2，提升度大于1等條件挖掘中藥之間的配伍規律，共得到2項關聯藥物12組，見表2，3項關聯藥物8組，見表3，同時構建28味高頻中藥的關聯網絡圖，見圖4。

圖3 119味中藥性味歸經統計

表2 高頻藥物2項關聯規則分析

2.6 高頻藥物的聚類分析

利用SPSS Statistics 25軟件對28味高頻藥物進行聚類分析，選擇組間聯接、皮爾遜相關性算法，最大聚類數為10，最小聚類數為5，經軟件運算分析后得出高頻藥物聚類分析圖，以組間距離21為界，可以將高頻藥物分為5組，第1組：半夏、瓜蔞、茯苓、炙甘草、白術、甘草、天麻、石菖蒲、膽南星；第2組：雞血藤、僵蠶、葛根、生地黃；第3組：丹參；第4組：赤芍、牛膝、紅花、桃仁、當歸、黃芪、地龍、川芎、全蝎、蜈蚣、水蛭、桂枝；第5組：黨參、三七，見圖5。

2.7 網絡藥理學分析

由關聯規則分析可知，高頻藥物中共同出現頻次最高、支持度與置信度最高、關聯性較強的二聯藥物組合是“黃芪-川芎”，三聯藥物組合是“黃芪-川芎-地龍”，由此可知，黃芪、川芎、地龍作為益氣活血類方的核心藥物治療急性缺血性卒中的可能性最大，因此，對核心藥物開展網絡藥理學研究，探討“黃芪-川芎”藥對以及“黃芪-川芎”藥對和地龍加味治療CIRI的藥理學作用機制。

2.7.1 核心藥物-活性成分-交集靶點網絡構建 運用數據庫篩選出黃芪的活性成分19個，川芎的活性成分7個，地龍的活性成分5個，見表4；預測到可能性值＞0的“黃芪-川芎”藥物靶點583個，地龍藥物靶點210個，篩選出相關性分值（relevance score）≥10的疾病靶點497個。韋恩圖分析得到“黃芪-川芎”與CIRI交集靶點91個，見圖6；“黃芪-川芎-地龍”與CIRI交集靶點106個，見圖7；“黃芪-川芎”-地龍-CIRI交集靶點34個，見圖8。針對以上交集靶點，運用Cytoscape 3.7.2繪制出“黃芪-川芎”-活性成分-交集靶點網絡圖，該網絡中共有118個節點，352條邊，見圖9；“黃芪-川芎-地龍”-活性成分-交集靶點網絡圖，該網絡中共有139個節點，416條邊，見圖10。其中，黃色六邊形代表核心藥物，紅色四邊形代表化學成分，藍色橢圓代表交集靶點。

表3 高頻藥物3項關聯規則分析

圖4 28味高頻藥物關聯強度網絡圖

圖5 28味高頻藥物聚類樹狀圖

2.7.2 PPI網絡構建與GO和KEGG富集分析 將交集靶點導入STRING數據庫生成PPI網絡圖，“黃芪-川芎”與CIRI的91個交集靶點PPI網絡中共有91個節點，198條邊，平均節點度為4.35，平均聚類系數為0.419，＜1.0×10?16，見圖11；“黃芪-川芎”-地龍與CIRI的34個交集靶點PPI網絡中共有34個節點，69條邊，平均節點度為4.06，平均聚類系數為0.554，＜1.0×10?16，見圖12，說明靶點基因之間的相互作用具有統計學意義。用Excel 2016?Cytoscape 3.7.2打開導出的“TSV”格式文件，繪制交集靶點網狀圖，顏色越紅，表示該靶點基因度值越大，說明通過該靶點防治CIRI的可能性越大，見圖13、14。分別將91個和34個交集靶點導入DAVID數據庫進行GO和KEGG富集分析，經＜0.01篩選后，選取前10個生物過程（biological process，BP）、分子功能（molecular function，MF）和細胞組成（cellular component，CC）條目可視化，見圖15、16。選取前20個KEGG通路富集分析結果進行可視化，見圖17、18。

3 討論

西醫所屬CIRI與中醫學的“中風”的臨床表現相似，臨床多將CIRI歸屬于“中風”“卒中”范疇。卒中的發病機制極其復雜，歷代醫家對其病因病機的研究由來已久。早在《靈樞·刺節真邪論》提到：“虛邪偏客于身半，其入深，內居營衛，營衛稍衰，則真氣去，邪氣獨留，發為偏枯。”指出真氣不足，邪氣則留居于身，說明卒中的發病與氣虛緊密相關[10]；《素問·玉機真藏論》中“急虛身中卒至，五藏絕閉，脈道不通，氣不往來”直接指出患者正氣暴虛，則外邪中人，氣機閉塞，脈道瘀阻[11]；《諸病源候論》[12]云：“半身不遂，脾胃氣弱，血氣偏虛……脾胃既弱，水谷精微潤養不周，至血氣偏虛，而為風邪所侵，故半身不遂也。”《景岳全書》[13]也提出“中風麻木不仁等證，因其血氣不至，所以痛癢，蓋氣虛則麻，血虛則木，麻木不已，偏枯痿廢，漸至日增。”說明氣血虧虛是造成半身不遂的內在因素。《金匱要略》中記載：“夫風之為病，當半身不遂，或但臂不遂者，此為痹。脈微而數，中風使然。”因其通常發病急，變化多，多以“風性善行數變”比類[14]。王清任采各家之所長，在《醫林改錯》[15]中提出：“元氣既虛，必不能達于血管，血管無氣，必停留而瘀”，認為氣虛導致血瘀，又云：“半身不遂，虧損元氣，是其本源”，明確提出了“氣虛血瘀”為“中風”之主要病機，并在此基礎上創制了益氣活血名方補陽還五湯[16]。因此，傳統中醫認為“中風”發病多與內傷積損、素體虧虛、氣血虧而邪中、飲食不節、作息不律等相關，再加虛、風、火、痰、瘀、氣、血等相互影響。病機為本虛標實，以氣虛為致病的根本原因，血瘀為疾病發生發展的核心，最終致使機體的氣血逆亂，臟腑和陰陽失衡[17-18]。現代醫學對氣虛血瘀的病機多為認同，缺血導致體內陰陽失衡，氣血逆亂而生風火痰瘀，最終使腦脈瘀阻[19]。益氣活血法的實施能夠通過抗氧化應激、抗炎、抗細胞凋亡等作用增強腦缺血再灌注后的腦部血流供應，改善腦部微循環，促進腦組織神經血管單元再生，發揮腦保護作用[20]。臨床上，采用益氣活血法治療可有效提升腦卒中患者神經功能和生活能力，療效顯著[21-22]。

表4 核心藥物活性成分信息

*來源于TCM@TAIWAN數據庫，其余化合物來源于TCMSP數據庫

*were derived from TCM@TAIWAN database, and the other compounds were derived from TCMSP database

圖6 “黃芪-川芎”成分與CIRI的交集靶點韋恩圖

圖7 “黃芪-川芎-地龍”成分與CIRI的交集靶點韋恩圖

圖8 “黃芪-川芎”-地龍-CIRI的靶點韋恩圖

圖9 “黃芪-川芎”主要活性成分及作用靶點

圖10 “黃芪-川芎-地龍”主要活性成分及作用靶點

圖11 “黃芪-川芎”-CIRI交集靶點PPI網絡圖

本研究藥物頻次分析顯示，急性缺血性卒中溶栓治療后使用的益氣活血類方劑的常用藥物有黃芪、川芎、地龍、當歸、赤芍、紅花、丹參、桃仁等。高頻藥物中四氣以溫、寒、平為主，五味以苦、甘、辛為主，歸經以肝、脾、肺經為主。中醫理論認為苦入心，有泄熱、燥濕、堅陰的作用，甘入脾，有補益、和中、調和藥性和緩急止痛的作用，辛入肺，有發散、行氣、行血的作用。脾主運化、肝主疏泄、肺朝百脈、心主血脈。配合藥之性味功效，可補瀉兼施，推動血脈，條暢氣機，共奏滋養補虛、活血化瘀之功。聚類分析得到的5個核心藥物組合，第1組為半夏、瓜蔞、茯苓、炙甘草、白術、甘草、天麻、石菖蒲、膽南星，主要為祛濕化痰息風的藥物組合；第2組為雞血藤、僵蠶、葛根、生地黃，主要為補血滋陰的藥物組合；第3組為丹參，發揮活血祛瘀之功；第4組為赤芍、牛膝、紅花、桃仁、當歸、黃芪、地龍、川芎、全蝎、蜈蚣、水蛭、桂枝，主要為益氣活血化瘀通絡的藥物組合，實為補陽還五湯加減；第5組為黨參、三七，具有益氣活血化瘀之效。關聯規則分析顯示，高頻藥物組合前7位的是黃芪-川芎、黃芪-地龍、黃芪-當歸、川芎-地龍、川芎-當歸、黃芪-川芎-地龍、黃芪-川芎-當歸。上述藥味中主要為補氣藥和活血藥，黃芪為益氣良藥，補氣養血兼行血，川芎活血行氣，當歸、赤芍、紅花、丹參、桃仁活血化瘀，地龍息風通絡，共奏益氣活血化瘀通絡之功。“黃芪-川芎”“黃芪-川芎-地龍”分別是關聯規則中頻次最高、支持度與置信度最高、關聯性較強的二聯和三聯藥物。

圖12 “黃芪-川芎”-地龍-CIRI交集靶點PPI網絡圖

圖13 “黃芪-川芎”-CIRI交集靶點網狀圖

圖14 “黃芪-川芎”-地龍-CIRI交集靶點網狀圖

圖15 91個潛在靶點的GO富集分析

圖16 34個潛在靶點的GO富集分析

圖17 91個潛在靶點的KEGG通路富集分析氣泡圖

由網絡藥理學分析可以看出，黃芪、川芎及地龍的生物活性成分能夠通過多種途徑作用于多靶點防治CIRI。信號轉導和轉錄激活子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）、絲裂原活化蛋白激酶1（mitogen-activated protein kinase 1，MAPK1）、表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）、基質金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1（serine/threonine protein kinase 1，AKT1）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（cysteine aspartic protease-3，Caspase-3）等是黃芪、川芎和地龍防治CIRI的關鍵靶點。GO和KEGG富集分析顯示涉及多種共同的信號通路，BP主要涉及對有機物的反應、分子功能調節、細胞對化學刺激的反應、含磷化合物代謝過程、磷代謝過程、細胞通訊的調控、信號監管、蛋白質代謝過程的調節、代謝過程的正向調節等；CC主要涉及細胞表面、突觸、質膜的固有成分、神經元的一部分、細胞外空間等；MF主要涉及酶結合、相同的蛋白質結合、碳水化合物衍生物結合、陰離子結合、小分子結合、離子結合等；信號通路主要涉及癌癥相關通路、MAPK信號通路、微小RNAs（microRNAs）、磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol-3-hydroxykinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）信號通路、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）信號通路等，說明黃芪、川芎、地龍可能通過這幾條通路發揮抗CIRI的作用。

圖18 34個潛在靶點的KEGG通路富集分析氣泡圖

黃芪、川芎和地龍是補陽還五湯的經典組方藥物，這些藥物對缺血性卒中以及CIRI的治療作用被大量研究證實。黃芪注射液能激活缺氧誘導因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）/血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）信號轉導通路，促進CIRI大鼠的腦血管再生[23]。黃芪注射液聯合亞低溫能夠通過降低炎癥反應及抗氧化作用改善急性腦梗死患者溶栓術后的CIRI[24]，黃芪注射液分別與奧扎格雷鈉[25]、刺五加注射液[26]、丹紅注射液[27]、血塞通注射液[28]聯用治療急性腦梗死取得較好的療效。黃芪甲苷是黃芪的質量控制成分，能夠改善能量代謝、清除氧自由基、抑制炎癥反應、緩解細胞內鈣超載、抑制細胞凋亡、保護血腦屏障等干預CIRI的發生發展過程，減輕CIRI[29]。川芎有效成分、藥對、復方以及中藥制劑對缺血性腦卒中具有良好的腦保護作用[30]。川芎嗪是川芎的特征性生物堿，川芎嗪注射液治療急性缺血性腦卒中療效確切[31]。丹參川芎嗪注射液聯合重組組織型纖溶酶原激活劑能增強急性缺血性卒中患者溶栓療效并能延長溶栓治療時間，縮小腦梗死面積，減輕缺血、缺氧引起的再灌注損傷[32]。藁本內酯具有強大的抗氧化和有效的神經保護特性[33]，能明顯降低CIRI引起的炎癥反應[34]。地龍及其主要活性物質如地龍纖維蛋白溶解酶、蚓激酶、蚓膠原酶、地龍素等其他蛋白質和肽類成分具有抗凝、溶栓、抗炎、促進神經再生和改善神經功能的作用，在治療腦缺血疾病方面應用廣泛[35]。“黃芪-川芎”藥對能夠顯著降低腦缺血再灌注大鼠血清白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）水平，減輕多糖包被和血腦屏障損傷，改善神經功能[36]。網絡藥理學研究發現，益氣活血藥對“黃芪-川芎”可能通過調節PI3K/Akt信號通路、MAPK信號通路、Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）信號通路、核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）信號通路等多個途徑改善缺血性腦卒中病理損傷[37]。黃芪甲苷配伍川芎嗪能夠修復神經血管單元[38]，抑制鈣內流，增加細胞活力[39]，起到抗炎、抗氧化、抗凋亡[40-42]作用，改善CIRI。自擬益氣活血方[43]、益氣通竅活血湯[44]、龍蛭湯[45]、腦心通膠囊、復方地龍片[46]等均含有黃芪、川芎和地龍，本研究團隊負責人葛金文教授防治卒中的專利處方（發明專利號ZL201110178359. 4）腦泰方[47-48]是在此3味中藥的基礎上加僵蠶組成，此類益氣活血方藥對急性缺血性卒中具有良好的治療作用。

許多炎癥因子可通過酪氨酸蛋白激酶2（Janus kinase，JAK2）/STAT3信號通路來誘導神經細胞凋亡[49]。STAT3/PI3K/Akt信號通路能夠通過調控細胞生長與分化[50]、凋亡[51]、缺血神經元的恢復和存活[52]、神經炎癥、血管生成等途徑發揮對缺血性卒中和CIRI的治療作用。研究發現，常春藤皂苷元能夠通過抑制混合譜系激酶3（mixed lineage kinase 3，MLK3）信號通路，激活MAPK和NF-κB信號通路，降低CIRI誘導的神經元凋亡和炎癥因子的表達[53]。刺芒柄花素能夠抑制JAK2/STAT3信號通路，發揮抗炎作用[54]，下調Bcl-2相關的X蛋白（Bcl-2-associated X protein，Bax）與B淋巴細胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）比值，激活PI3K/Akt信號通路，發揮抗神經元凋亡作用[55]。黃芪異黃酮能夠激活雌激素受體-PI3K-Akt信號通路[56]，對CIRI發揮保護作用。異鼠李素能夠抑制CIRI小鼠髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性，降低IL-1β、IL-6和TNF-α水平[57]，激活Akt/SIRT1/核因子E2相關因子2（nuclear factor E2-related factor 2，Nrf2）/ 血紅素氧合酶1（heme oxygenase-1，HO-1）信號通路緩解氧糖剝奪/再灌注（oxygen-glucose deprivation/reperfusion，OGD/R）誘導的小鼠神經元細胞HT22細胞凋亡、炎癥反應和氧化應激[58]。毛蕊異黃酮通過降低Caspase-3的表達[59]，上調磷酸化胞外信號調節激酶（phosphorylated extracellular signal-regulated kinase，p-ERK）/ERK的表達，激活ERK1/2通路[60]，聯合芍藥苷激活PI3K/Akt信號通路[61]，減輕神經細胞凋亡。山柰酚通過調節p-Akt、Nrf2、p-NF-κB的表達，抑制CIRI過程中的神經元凋亡、氧化應激和炎癥應激[62]。阿魏酸能夠降低CIRI大鼠血清和腦組織中的炎性因子水平[63]，抑制鈣離子內流、活性氧生成、Caspase-3和Bax水平，提高Bcl-2水平，通過抗氧化和細胞凋亡對體內外缺血損傷發揮明顯的保護作用[64]。鳥苷能夠抑制IL-8的表達發揮抗炎作用減輕大鼠CIRI[65]。益氣活血名方補陽還五湯能夠通過激活PI3K/Akt通路，抑制細胞自噬減輕大鼠CIRI[66]，激活PI3K/Akt信號通路提高HIF-1α、VEGF蛋白表達，促進OGD/R誘導損傷的大鼠腦微血管內皮細胞新生[67]。本課題組亦有研究證實具有益氣活血作用的腦泰方能夠通過激活STAT3/PI3K/Akt信號通路減輕神經元凋亡，發揮對CIRI的腦保護作用[68]。

CIRI引發的一系列繼發病理反應進一步加重神經元損傷，阻礙缺血性腦卒中患者的康復，是臨床亟待解決而又尚未解決的難題。基于“氣虛血瘀”病機的益氣活血法在臨床應用廣泛，益氣補充虧損之元氣，使其運血有力；活血疏通瘀血阻滯的脈道，保證營養物質正常輸布于腦髓；益氣活血共奏修復既損腦神之功，通過多靶點、多途徑整體干預CIRI發生的病理進程。目前，臨床上CIRI的治療很難達到預期的理想效果，益氣活血法防治CIRI的機制研究更多體現在基礎實驗中，在臨床上應用益氣活血法治療缺血性卒中長期處于輔助地位。盡管如此，益氣活血法及益氣活血類方藥在抑制CIRI過程中的病理反應、減輕腦缺血再灌注帶來的神經損傷、修復受損的神經血管單元、恢復正常生理功能方面仍然具有極大的研究開發潛力，值得研究者進行更多、更深入的科學探索與研究，為臨床采用益氣活血法治療缺血性卒中提供充實依據。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Medication rules and mechanisms of invigoratingand activating blood prescriptions in prevention and treatment of cerebral ischemia reperfusion injury based on data mining

CHEN Xiang-yu1, 2, ZHANG Jing-han1, 2, LAI Jia-hao1, 2, ZHANG Wen-li3, MEI Zhi-gang1, 2, NIE Hui-fang1, 2

1. College of Integrated Chinese and Western Medicine, Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China 2. Key Laboratory of Hunan Province for Integrated Traditional Chinese and Western Medicine on Prevention and Treatment of Cardio-Cerebral Diseases, Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China 3. School of Pharmacy, Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410208, China

To investigate the medication rules of invigoratingand activating blood prescriptions after thrombolytic therapy for acute ischemic stroke, and to predict the potential mechanism of core drugs in the prevention and treatment of cerebral ischemia reperfusion injury.The literature on effective interventions with invigoratingand activating blood prescriptions after thrombolytic therapy for acute ischemic stroke was retrieved from CNKI, Wanfang, VIP and PubMed. The drugs were subjected to frequency, clustering and association analyses. According to the association rules, the core drugs with the highest confidence and support were selected to construct the core drugs-active ingredients-intersection targets network diagram. The gene ontology (GO) and Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) pathway enrichment analysis were performed on the intersection targets.A total of 232 articles were included, involving 177 traditional Chinese medicine (TCM) prescriptions, including 119 TCMs with a total of 1903 frequencies, including 28 high frequency drugs. All drugs could be classified into 16 kinds according to their efficacy, with a total of 191 frequencies of flavours and 292 frequencies of meridian. The clustering analysis of high frequency drugs yielded five clusters, and the association rule analysis yielded 20 groups of TCM combinations with high support, among which the binomial association drugs with the highest support and confidence was “Huangqi ()-Chuanxiong ()” and the three association drugs was “--Dilong ()”. The network pharmacological analysis collected 30 active ingredients from,and, and screened 91 intersectional targets of “-”-cerebral ischemia reperfusion injury and 34 intersectional targets of “-”--cerebral ischemia reperfusion injury. They were mainly involved in cancer-related pathways, mitogen activated protein kinases (MAPK), microRNAs, phosphatidylinositol-3-hydroxykinase (PI3K)/protein kinase B (Akt) and tumor necrosis factor (TNF) signaling pathways.The core drugs of invigoratingand activating blood prescriptions in the treatment of acute ischemic stroke were,and. The enrichment analysis of KEGG pathway showed that the prevention and treatment of cerebral ischemia-reperfusion injury by the core drugs involved multiple signaling pathways, which provided the basis for guiding the clinical treatment of ischemic stroke by invigoratingand activating blood circulation, and provided data reference for the research and development of related innovative drugs.

ischemic stroke; cerebral ischemia reperfusion injury; invigoratingand activating blood circulation; data mining; network pharmacology; compatibility rules;-;--

R285

A

0253 - 2670(2023)10 - 3221 - 16

10.7501/j.issn.0253-2670.2023.10.020

2022-12-23

國家自然科學基金項目（82174167）；湖南省自然科學基金面上項目（2021JJ30499）；湖南省教育廳優秀青年項目（22B0354）；湖南省衛健委一般項目（D202303077508）；湖南省國內一流培育學科中西醫結合開放基金項目（2020ZXYJH63）；湖南中醫藥大學研究生科研創新項目（2021CX63）

陳祥宇（1997—），男，碩士研究生，主要從事中西醫結合防治腦病作用機制研究。E-mail: cxy173557124@163.com

聶慧芳（1984—），女，博士，講師，主要從事中西醫結合防治腦病作用機制研究。E-mail: 003783@hnucm.edu.cn

梅志剛（1977—），男，教授，博士生導師，主要從事中西醫結合防治腦病作用機制研究。E-mail: meizhigang@hnucm.edu.cn

[責任編輯 潘明佳]