目的 运用数据挖掘方法探讨治疗糖尿病中成药的组方规律。
方法 收集《中国药典(2020年版)》《国家基本药物目录(2018年版)》及《国家基本医疗保险、工伤保险和生育保险药品目录(2024年)》中治疗糖尿病的中成药,采用Microsoft Office Excel 2019软件建立数据库并对组方药物进行描述性统计;采用SPSS Modeler 18.0软件对组方药物进行关联规则分析;运用SPSS 22.0统计软件对使用频次≥6次的17味中药进行聚类分析。
结果 32种中成药共包含81味中药,主要为补虚药、清热药和活血化瘀药,药性主要为寒性,其次为凉性和温性,药味主要为甘味,其次为苦味和辛味,主要归肺、肾、肝经。11组强关联药对中出现频率最高是天花粉→黄芪,置信度最高的是人参+五味子→黄芪。高关联性中药以生脉散合玉液汤为主方进行加减。
结论 数据挖掘技术能够揭示糖尿病中成药隐藏的组方规律,可为临床药物配伍使用及降糖中成药的新药开发提供一定参考。
糖尿病是一种常见的慢性代谢性疾病,随着国家经济的发展,人们生活水平提高,近年来我国成人糖尿病患病率持续上升,已高达11.9%[1],成为世界上糖尿病患者最多的国家[2]。作为严重威胁我国居民健康的四大类慢性病之一,国家已对糖尿病实施综合防治管理策略[3]。糖尿病在中医里称为“消渴病”,中药在防治糖尿病及其并发症方面发挥着重要作用,了解治疗糖尿病中药组方用药特点具有重要的临床意义。郑绍勇[4]收集了2001—2016年发表的中医药治疗阴虚型糖尿病的有关文献分析组方规律,结果发现阴虚型糖尿病的治疗主要以六味地黄丸的组成为主,随证配伍滋阴、清热、凉血活血、补气等药物。曾慧妍等[5]总结了广东省中医院内分泌科范冠杰教授门诊治疗197例糖尿病周围神经病变患者的处方用药特点,结果发现使用频次最高的10种中药药味分别是丹参、甘草、牡丹皮、生地黄、茵陈、莪术、白芍、薏苡仁、薄荷和葛根,以活血通络、清热祛湿等中药为主。印家成等[6]总结了成都中医药大学附属医院谢春光教授门诊治疗2型糖尿病患者的122张处方134味中药的用药特点,结果发现黄芪使用频次最高,其次为山药、山茱萸、麦冬等,处方用药主要为益气养阴类和清热燥湿类,以甘味、苦味和辛味药居多,主要归肺经、肾经、肝经和胃经。然而,有关糖尿病中成药用药规律的研究报道较少,马明华等[7]对《中国药典(2015年版)》收载的21种治疗糖尿病或有降血糖作用的中成药组方药味特点进行了研究,结果发现组方药味以补虚药和清热药为主,黄芪使用频数最高,但该研究仅进行了描述性统计,未进行药物配伍规律研究,治疗糖尿病中成药的组方规律有待进一步挖掘。作为医疗机构配备使用药品的重要依据,《中国药典(2020年版)》收录了临床常用且疗效确切的中成药,具有较高的权威性和代表性;《国家基本药物目录(2018年版)》收录了满足基本医疗卫生需求的中成药,具有广泛的应用基础;《国家基本医疗保险、工伤保险和生育保险药品目录(2024年)》则收录了医保报销范围内的中成药,反映了临床实际使用情况。三大目录在更新过程中,既考虑了科技进步和疾病谱变化,也兼顾了药物经济学和医保基金的可持续性。本文应用数据挖掘技术,分析和总结三大目录所推荐的降糖中成药的用药规律,以期为临床合理应用降糖中成药以及新药研发提供参考。
1 研究方法
1.1 中成药处方收集与筛选
1.1.1 处方来源
《中国药典(2020年版)》 《国家基本药物目录(2018年版)》及《国家基本医疗保险、工伤保险和生育保险药品目录(2024年)》。
1.1.2 收集策略
①收集药品说明书【功能主治】中含有“消渴”或“糖尿病”,且列出全部药物组成的中成药;②合并不同药名但组成成分相同的中成药,如玉泉胶囊(颗粒)与十味玉泉片(胶囊);③剔除仅含有中药提取物的中成药,如桑枝总生物碱片。最终共32种中成药纳入分析(药味相同但剂型不同的中成药归为1种)。
1.2 数据库的建立
利用Microsoft Office Excel 2019软件建立数据库,录入32种中成药的药品名称、成分和功能主治。参照《中国药典(2020年版)》一部中“药材与饮片”部分,对纳入中药的药名进行规范化处理:如人参、人参提取物、红参统一为人参;生地黄、地黄统一为生地黄;山茱萸、山茱萸(制)、酒萸肉统一为山茱萸;黄精、黄精(酒炙)统一为黄精;乌梅、乌梅肉统一为乌梅;黄芪、黄芪(炙)统一为黄芪;黄连、黄连(酒蒸)统一为黄连;参照《中药学》[8]对纳入中药进行功效分类和规范化处理:补气药、补血药、补阳药、补阴药统一为补虚药。
1.3 数据挖掘分析
利用Microsoft Office Excel 2019软件对药物功效分类、药性、药味、归经进行频数统计,用于分析药物的使用频率和功效分类,揭示常用药物及其功效特点;运用SPSS Modeler 18.0软件,根据Apriori算法对核心用药进行关联规则分析,用于发现药物之间的配伍规律,揭示核心药对和组方特点;运用SPSS 22.0统计软件进行聚类分析,用于对高频药物进行分类,揭示药物的配伍组合。
2 结果
2.1 纳入药品分析
2.1.1 中成药来源分布
三大目录共收载32种治疗糖尿病(消渴病)的中成药(表1),其中4种中成药在三大目录均有收载,分别为金芪降糖片(丸/胶囊/颗粒)、参芪降糖片(胶囊/颗粒)、津力达颗粒(口服液)和消渴丸。
2.1.2 功效归类情况
结合三大目录与药品说明书,将32种中成药的功效和主治证型进行归纳(表2),其中益气养阴剂26种、滋阴剂4种、温阳剂1种、益气活血剂1种。由此可知,收录于三大目录中的治疗糖尿病中成药,以补益类药物为主,其中益气养阴类药物占据主导地位,主要证型为气阴两虚证和气阴两虚兼血瘀证。
2.2 中药频数分析
32种中成药共使用了81种组方药物,总使用频数为283次,其中使用频率最高的为黄芪,其次为生地黄、天花粉和五味子,排在前10位的还有麦冬、葛根、黄连、人参、茯苓和山药,具体见表3。
2.3 中药功效分类
按照功效分类,81味中药共涉及15类,其中补虚药、清热药、活血化瘀药、收涩药和利水渗湿药排在前5位,总累计频率达86.22%,具体见表4。
2.4 药物性味归经分布
对81味中药的性味归经特点进行统计分析。每味中药仅具有1种药性,累计药物频次353次,主要为寒性(111,31.44%),其次为凉性(89,25.21%)和温性(88,24.93%),见图1。每味中药可具有多种药味,累计药物频次436次,主要为甘味(218,50.00%),其次为苦味(113,25.92%)和辛味(50,11.47%),见图2。同一中药可以归不同的经络,累计药物频次764次,主要归肺经(160,20.94%),其次为肾经(141,18.46%)、肝经(116,15.18%)和脾经(141,18.46%),见图3。
2.5 核心用药关联规则分析
运用SPSS Modeler 18.0软件,对81味中药进行关联规则分析(表5)。根据Apriori算法,设置最小支持度(前后项药物在所有处方中同时出现的概率)为25%,最小置信度(前项药物出现时后项药物出现的概率)为80%,最大前项数为2,以确保发现的规则具有较高的临床意义。结果共得到11组药对,增益均>1,即均为有效规则。核心药对为人参+五味子→黄芪(置信度最高),天花粉→黄芪(支持度最高)。同时构建治疗糖尿病中成药处方药物的关联网络图(图4),根据线条的粗细和颜色的深浅可知,黄芪与生地黄、天花粉、人参、五味子、葛根,天花粉与黄芪、生地黄、五味子、麦冬,五味子与黄芪、天花粉、生地黄、麦冬等药物之间关联紧密。
2.6 聚类分析
运用SPSS Statistics 22.0软件对使用频次≥6次的17味中药进行聚类分析(图5),采用平方Euclidean距离作为度量区间,并使用Ward方法构建树状聚类,以确保分类结果的合理性。通过组间联接的聚类方法生成树状图,并在相对距离为10的位置进行截取,最终得到7个聚类组合。第1类:山药、黄精、山茱萸、枸杞子、丹参;第2类:麦冬、人参、五味子;第3类:黄芪;第4类:黄连、知母、泽泻;第5类:葛根、茯苓、牡丹皮;第6类:生地黄;第7类:天花粉。
3 讨论
糖尿病属于中医“消渴病”范畴,以多饮、多尿、多食以及体重减轻、疲倦乏力、尿甜为主要特征。其主要病变部位在肾、肺、脾(胃),基本病机为阴津亏耗,燥热偏盛[9]。疾病初期多因情志失调,痰浊化热伤及阴液,以标实为主;随着病情发展,逐渐转为气阴两虚,最终发展为阴阳两虚,兼夹痰浊瘀血,以本虚为主。阴虚导致血液运行不畅、气虚则鼓动无力,加之痰浊阻滞、血脉不通,均可形成瘀血,而痰浊瘀血反过来又会进一步损伤脏腑功能,耗伤气血[10]。
药物频次统计发现,本研究涉及中药81味,功效分类主要是补虚药,以补气药居多,如黄芪、人参、山药、太子参、党参等,补阴药包括麦冬、枸杞子、黄精、女贞子等;其次为清热药,如生地黄、天花粉、黄连、知母、牡丹皮等;活血化瘀药,如丹参、水蛭;此外还有收涩药,如五味子、山茱萸;利水渗湿药,如茯苓、泽泻。由此看出,临床常用药物的功效多集中于益气养阴、清热生津、活血化瘀等,这也与糖尿病以气阴两虚为主,可兼夹热盛、阳虚、血虚、血瘀的证候特点相符合[11-12]。现代研究发现,补虚药中的补气药和补阴药如黄芪、人参、葛根、麦冬、黄精、玉竹、枸杞子多有调节血糖的作用[13-14];清热药则对阴虚燥热型糖尿病及其并发症患者带来良好的改善[15]。两类药物配伍组方具有益气养阴、生津止渴、清热解毒燥湿的功效。收涩药五味子亦有降血糖作用[16];利水渗湿药茯苓、泽泻健脾渗湿,利水泄热,常作为佐药用于糖尿病中成药组方中。
药物性味归经分析发现,治疗糖尿病药物的药性主要为寒性,其次为凉性、温性;药味主要为甘味,其次为苦味、辛味;主要归肺、肾、肝、脾(胃)经,与该病病位相符合。寒性药能清热解毒,苦味药能燥湿,二者合用可达到奏清热燥湿解毒的效果;温性药能补火助阳、促进气血运行,甘味药能补能缓能和,辛味药则以发散和行气为主,甘温药入肺肾肝可补气助阳,辛温药入脾胃可行气化湿以解湿阻。
药物间关联规则分析发现,黄芪、生地黄、天花粉、人参、五味子、葛根这6味中药在处方中常配伍出现,核心药对如“人参+五味子→黄芪”体现了益气养阴的治则,适用于气阴两虚型糖尿病;“天花粉→黄芪”体现了清热生津的治则,适用于阴虚燥热型糖尿病。通过关联网络图可以直观看出,关联性高的中药为黄芪、生地黄、天花粉、人参、五味子、麦冬、葛根、茯苓、山药、枸杞子、知母、山茱萸,其组方规律主要涵盖益气养阴药、清热泻火药、利水渗湿药,以生脉散合玉液汤为主方加减。生脉散具有益气复脉、养阴生津之功效,常用于合并心肺两虚的糖尿病患者[17]。玉液汤源自《医学衷中参西录》,主要成分为生山药、生黄芪、知母、葛根、五味子、天花粉、生地黄、麦冬等,具有健脾益气养阴、固肾止渴的功效[18]。
聚类分析结果揭示了药物的配伍规律,第1类中药(山药、黄精、山茱萸等)具有补气养阴、健脾益肾的功效,适用于糖尿病早期,尤其是气阴两虚型患者,可改善乏力、口干、多尿等症状;第2类中药为生脉散,功效为补肺益气、生津止渴、补肾宁心,适用于气阴两虚型糖尿病,尤其是合并心肺功能不全的患者,可改善患者气短、心悸、口干等症状;第3类为黄芪,是治疗糖尿病的常用药物,性味甘温,入肺脾经,适用于气阴两虚、气虚血瘀等多种证型。其补气升阳的功效可改善患者的乏力、气短等症状,生津养血的功效可缓解口干、多尿等症状。现代药理学研究证实其具有促进机体代谢、改善胰岛素抵抗,双向调节血糖的作用[19]。第4类中药(黄连、知母、泽泻等)具有滋阴润燥、清热泄火、利水渗湿的功效,适用于糖尿病合并湿热证的患者,可改善口苦、尿黄、便秘等症状;第5类中药(葛根、茯苓、牡丹皮)具有健脾化湿、生津止渴、通经活络的功效,适用于糖尿病合并脾虚湿盛或血瘀证的患者,可改善肢体麻木、水肿等症状;第6类为生地黄,性味甘寒,入心肝肾经,功效为清热凉血,养阴生津;第7类为天花粉,性寒味甘苦,入肺胃经,功效为清热泻火,生津止渴;生地黄和天花粉适用于阴虚燥热型糖尿病,可改善患者的口干、多饮等症状。黄芪、生地黄和天花粉是降糖中成药处方中使用频次最高的前3味药物,药物之间的关联程度也最强,是中医临床治疗糖尿病最常用的药物。现代药理研究表明,这三味药物具有显著的降血糖、抗炎、抗氧化作用。
数据挖掘能够从大量数据中发现潜在的规律,为临床组方提供参考。本次研究发现三大目录收载的治疗糖尿病中成药的组方规律,主要遵循益气养阴、清热生津以及活血化瘀的治疗原则。核心药对如“人参+五味子→黄芪”“天花粉→黄芪”等,具有较高的临床参考价值。对于气阴两虚型糖尿病,推荐使用生脉散(人参、麦冬、五味子)合玉液汤(黄芪、天花粉、葛根)加减,以益气养阴、生津止渴;对于阴虚燥热型糖尿病,推荐使用天花粉、生地黄、黄连等清热生津药物,配伍黄芪、麦冬等益气养阴药物;兼有血瘀者,组方中可加用丹参、水蛭、牛膝等活血化瘀药物。这些组方可根据患者的具体证型(如气阴两虚、阴虚燥热、血瘀等)进行加减,灵活应用于临床,也为研究开发新的降糖中成药提供了思路和依据。
由于本研究仅基于三大目录收载的中成药,未涵盖所有临床使用的中药复方和中成药,如《中国2型糖尿病防治指南(2024年版)》推荐2型糖尿病早中期肠道湿热证可口服葛根芩连汤,肝胃郁热证可口服大柴胡汤加减,《国家基本医疗保险、工伤保险和生育保险药品目录(2024年)》虽有收载葛根芩连丸(片、胶囊、颗粒、口服液)和大柴胡颗粒,因说明书功能主治未含有“消渴”或“糖尿病”,故未纳入分析,可能存在一定的选择偏倚。此外,数据挖掘结果主要基于处方药物的频次和关联性,未考虑药物的剂量和配伍比例,未来新药研究可进一步结合药效学和临床疗效数据进行验证。
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