基于数据挖掘和网络药理学探讨中药治疗儿童腺样体肥大的用药规律和作用机制

李 硕，赵佩佩，袁 斌

（南京中医药大学附属医院儿科，江苏 南京 210029）

腺样体肥大（adenoid hypertrophy，AH）是指腺样体增生肥大并引起鼻塞流涕、打鼾及睡眠呼吸困难等一系列临床症状的一种疾病[1]。临床上常见于10 岁以下儿童，其中以3～8 岁居多。流行病学研究显示[2]，该病发病率为1.2%～5.7%，并呈逐年增高趋势，临床常见有鼻窦炎、中耳炎、听力下降、注意力不集中及反复呼吸道感染等表现，同时会出现“腺样体面容”、生长发育迟缓、阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征及心功能不全等并发症，严重影响儿童的生长发育健康，临床就诊率不断升高[3]。腺样体肥大的具体发病机制尚不完全明确，目前研究发现与反复呼吸道感染、免疫及变态反应等因素密切相关[4]。分泌性中耳炎也是引起重度腺样体肥大的重要原因[5]。治疗上，西医总体采取保守和手术治疗，多采用白三烯受体拮抗剂、鼻用糖皮质激素、抗组胺药物及抗生素等，可缓解临床症状，符合手术指征者可进行鼻咽镜下腺样体切除术，但存在术后并发症多且容易感染复发等问题；中医多采用中药辨证论治的方法进行治疗，临床报道较多，治疗效果显著；但用药多从临床经验出发，临床用药多样化，用药规律及其潜在作用机制尚不明确，为中医药的临床推广应用带来困难。因此，本研究旨在采用数据挖掘和网络药理学的方法，系统分析总结口服中药治疗儿童腺样体肥大的用药规律及潜在作用机制，推动口服中药治疗儿童腺样体肥大的作用机制研究，以便为临床推广应用和新方新药的研发提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源 以“腺样体肥大”“儿童”“小儿”“中医药”“中草药”为检索词，在CBM、CNKI、Wanfang、VIP 中检索相关文献，检索时限：自建库至2022 年5 月。

1.2 纳入标准 ①研究对象：年龄＜18 岁；②临床类研究；③中药复方治疗儿童腺样体肥大的文献；④中药处方完整，药物明确；⑤用药方式均为口服。

1.3 排除标准 ①动物实验类文献；②处方药物缺失；③重复发表文献。

1.4 数据处理 根据《中国药典》2020 和《中华本草》对纳入中药进行标准化处理，如“二花”“银花”统一为“金银花”；依据《中药学》教材对纳入的药物进行功效分类。

1.5 用药规律分析 将标准化处理后的方药运用IBM SPSS Modeler 18.0、IBM SPSS Statistics 25.0 及Cytoscape3.8.2 进行药物性味归经、使用频次、功效、关联规则、复杂网络及聚类等分析。

1.6 网络药理学机制研究 基于数据挖掘结果综合分析得到治疗儿童腺样体肥大的核心药物，在中药系统药理学数据库及分析平台（TCMSP，http://tcmspw.com/tcmsp.php）[6]收集核心药物化学成分，基于口服生物利用度（oral bioavailability，OB）≥30%和类药性（drug likeness，DL）≥0.18 进行筛选，确定药物有效成分，并查询对应的靶点信息，利用Uniprot数据库（http://www.unitprot.org/）[7]查询基因名称，剔除非人类、未验证及重复的靶点信息，确定核心药物的有效成分及相应靶点。GeneCards（https://www.genecards.org/）[8]、OMIM（https://www.omim.org/）[9]和TTD（http://db.idrblab.net/ttd/）数据库中检索“adenoid hypertrophy”，收集疾病靶点。利用Cytoscape 和STRING 平台（https://string-db.org/）[10]构建“疾病-药物-成分-靶点”网络及核心药物治疗儿童腺样体肥大的PPI 网络；DAVID 数据库（https://david.ncifcrf.gov/）[11]进行基因本体（gene ontology，GO）富集分析及京都基因与基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）通路富集分析。

1.7 分子对接 根据网络药理学分析结果，选择关键靶点与有效成分进行分子对接，在PDB 数据库中（https：//www.rcsb.org/）下载靶点分子结构，PUBCHEM 下载有效成分2D 结构，导入PyMol 2.4.0 和Auto Dock Tools 处理后进行分子对接，最终采用PyMol 2.4.0 进行可视化分析处理。

2 结果

2.1 纳入文献情况 检索获得399 篇文献，依据纳入和排除标准筛选后，最终纳入文献69 篇，得到87 个处方，174 味中药，药用总频次1270 次。

2.2 性味归经及药物频次分析 对174 味中药进行药性药味和归经统计分析，药味以甘（43.10%）、苦（42.53%）、辛（40.23%）为主，药性以温（24.14%）、寒（24.14%）、平（19.54%）为主，归经以肺（51.15%）、肝（42.53%）、胃（36.78%）、脾（30.46%）为主。单味药物使用频次统计显示，共涉及中药174 种，共包含18类中药。其中排名前10 的药物和药物类别见表1、表2。

表1 治疗儿童腺样体肥大使用频次排名前10 的单味药物（n，%）

表2 治疗儿童腺样体肥大排名前10 的药物类别（n，%）

2.3 关联规则与复杂网络分析 运用IBM SPSS Modeler18.0 对纳入处方进行整体用药规律进行复杂网络分析，选择“源→类型→网络”，设置阈值为绝对和强链接较粗，生成整体用药网络图，见图1。

图1 整体用药网络图

运用Apriori 算法，选择“源→类型→Apriori”，模型设置最低条件支持度“20%”，最小规则置信度“60%”，最大前项数为“2”，运行得到89 条关联规则，见表3 和表4。

表3 两种药物关联规则分析

表4 三种药物关联规则分析

2.4 核心药物网络图 运用Cytoscape 3.8.2 对2.3 结果进行治疗儿童腺样体肥大组方的核心药物网络可视化分析，分析发现核心治疗药物为辛夷、甘草、白芷、夏枯草、浙贝母等，见图2。

图2 核心组方网络图

2.5 聚类分析 将频次排名前20 的药物运用IBM SPSS Statistics 25.0 进行聚类分析，结果显示，聚为4类时，Ⅰ类：甘草、浙贝母、桔梗、牡蛎、玄参；Ⅱ类：辛夷、白芷、夏枯草、川芎、苍耳子、僵蚕、蝉蜕；Ⅲ类：茯苓、陈皮、白术、半夏、黄芪；Ⅳ类：黄芩、赤芍、连翘，见图3。

图3 中药聚类分析树状图

2.6 网络药理学机制研究

2.6.1 核心药物化合物筛选 根据数据挖掘结果，综合分析后对核心治疗药物辛夷、白芷、甘草、夏枯草和浙贝母运用网络药理学方法进行有效成分和靶点筛选，得到有效成分共151 个（甘草92 个，辛夷19 个，白芷22 个，夏枯草11 个，浙贝母7 个），见表5。

表5 核心药物化合物信息

2.6.2 疾病-药物-成分-靶点网络构建 将211 个药物靶点和929 个疾病靶点取交集，得到交集靶点109 个，见图4。利用Cytoscape3.8.2 构建疾病-药物-成分-靶点网络图，根据其Degree 大小，发现XKC9（stigmast-7-enol，豆甾7-烯醇）、C1（beta-sitosterol，β-谷甾醇）、XKC1（kaempferol，山奈酚）、B1（Stigmasterol，豆甾醇）、XKC4（luteolin，木犀草素）、GC10（7 -Methoxy -2 -methyl isoflavone）、GC7（isorhamnetin 异鼠李素）等成分可能在治疗儿童腺样体肥大时发挥重要作用，见图5。

图4 核心药物与AH 交集靶点

图5 疾病-核心药物-成分-靶点网络

2.6.3 PPI 网络构建 将109 个交集靶点信息导入String 数据库，获得蛋白相互作用信息，导入Cyto scape 进行网络可视化分析，得到核心药物治疗儿童AH 的PPI 网络图，见图6。并利用Analyze Network 对其进行拓扑分析，结果见表6；根据其Degree 值排名前10 的靶点基因有AKT1、TP53、STAT3、TNF、JUN、IL6、MAPK3、CASP3、HSP90AA1、EGFR 等。

图6 核心药物治疗AH 的PPI 网络图

表6 TOP10 基因名称

2.6.4 GO 和KEGG 通路富集分析 利用DAVID 数据库进行GO 分析和KEGG 通路富集分析，共得到566个生物学过程（图7A），主要包括RNA 聚合酶Ⅱ启动子转录过程的调控、凋亡过程的负调控、信号转导及炎症反应等；60 个细胞组分（图7B），包括细胞核、细胞质、线粒体等；107 个分子功能（图7C），包括与蛋白质结合、与酶结合、与DNA 结合及转录因子活性等；KEGG 富集分析121 条信号通路（图7D），包括癌症通路、乙型肝炎通路及PI3K-AKT 信号通路等。

2.6.5 分子对接 根据网络药理学分析结果，选择核心靶点与Degree 值较高的关键成分进行分子对接，结合能越小表明结合力越好。对接结果发现关键成分与靶点的结合能均＜-5 kcal/mol，见图8；其中Luteolin（木犀草素）、Kaempferol（山奈酚）及Quercetin（槲皮素）与JUN 结合力较好，见表7。

图8 分子对接

表7 靶点与成分对接结果

3 讨论

腺样体肥大在古代医籍中并无此病名，《黄帝内经·灵枢》中记载“颃颡者，气分所泻也……人之鼻洞涕不收，颃颡不开。”其描述的位置与腺样体的解剖学位置相符。当代医者根据其临床特点将腺样体肥大归属于“鼻窒”“鼾眠”等范畴，认为其为本虚标实，内外合邪而致病，外因多为感受外邪而诱发，内因则为肺脾肾功能失调、饮食所伤等；肺脾肾失调，气机升降失常，水液代谢失调；日久则生痰生瘀，聚则成肿[12]。《素问·评热病论篇》中云“邪之所凑，其气必虚”，正虚是腺样体肥大发生发展的根本原因。汪受传教授认为本病应分为急性发作期和临床缓解期治疗，急则清泄肺经郁热或解毒消痈散结，缓则补益肺脾之气，兼清余邪[13]。西医治疗以腺样体切除术治疗为主，辅以鼻喷激素合白三烯受体拮抗剂等药物治疗，两种治疗方案虽然在短期内使症状得以缓解，但副作用及风险明显，且有一定的复发率[14]。相比于西医治疗，中医药治疗有其疗效显著、操作便利、副作用小、易于家长和儿童接受的优势，可以在临床中推广应用。

本研究通过数据挖掘发现中药治疗儿童腺样体肥大用药在药味上以甘苦辛、药性上以温寒平为主，归经上以肺、肝、胃为主。腺样体肥大的主要病位在鼻咽部，小儿又有肺脾肾常虚的生理特点，外邪侵袭，首先犯肺，鼻窍不通，咽喉不利，气血运行不畅，邪停咽喉，日久成瘀，阻塞咽部，聚则成肿，最终导致腺样体肥大的形成[15]。因此，用药应甘温以补益和中，补肺脾肾之气，体现治病求本；辛苦寒以解表散结、活血化瘀，体现急则治标，故总体用药在类别上以清热、解表、补益、化痰止咳平喘和活血化瘀药为主。其中辛夷-白芷和苍耳子-夏枯草、辛夷是关联规则中支持度较高的组合。夏枯草可泻火明目、散结消肿，其中含有丰富的萜类、酚酸类、黄酮类以及多糖类活性成分，具有抗癌、调节免疫、抗病毒等药理作用[16]。药理学研究表明，辛夷挥发油是其发挥抗炎作用和抗过敏作用的物质基础，为治疗鼻炎、哮喘等呼吸系统疾病的常用药[17]；白芷辛温，气芳香，是典型的药食同源植物，可通窍止痛、散结消肿，主要包含挥发油成分和香豆素类化学成分，具有较好的消炎镇痛等药理作用[18]。研究发现[19]，患儿的腺样体肥大程度及预后程度与血清中炎症介质和部分T 淋巴细胞亚群的表达升高密切相关。由此可见，中药发挥治疗儿童腺样体肥大的作用很有可能与其抗炎机制和调节免疫作用有关。

儿童腺样体肥大的发病机制尚不明确，现有研究发现与反复的上呼吸道感染、局部炎症及变态免疫因素等密切相关[20]。本次网络药理学分析核心组方药物辛夷、白芷、甘草、夏枯草和浙贝母得到有效成分151 个，其中豆甾7-烯醇、β-谷甾醇、豆甾醇均为甾醇类化合物，具有广泛的抗炎、抗氧化和免疫调节等作用[21]。木犀草素、山奈酚和异鼠李素等属于黄酮类化合物，广泛存在于多种植物药中，具有抗炎、抗菌、抗癌及抗氧化等广泛的药理作用[22，23]。Kmi SY等[24]研究表明异鼠李素可以通过调节MAPKs 和NF-κB 信号通路，发挥抗炎作用。分子对接结果发现关键靶点与有效成分之间均具有较好的结合性。研究发现AKT1、STAT3、TNF 参与炎症反应和免疫调节等生物学过程[25，26]。MAPK3 主要参与细胞凋亡过程，影响气道上皮细胞的表达[27]。TP53 是一种参与细胞应激的促凋亡蛋白，与癌症通路亦密切相关[28，29]。腺样体肥大患儿TNF-α 水平会因血氧供应不足而显著升高[30]，同时会因腺样体肥大带来的炎症反应，刺激肥大细胞释放分泌性介质，诱导单核细胞增加IL-6 的分泌[31]。本次研究发现这些关键靶点主要富集在癌症、乙型肝炎、PI3K-AKT、及TNF等信号通路，综上分析，甾醇类化合物和黄酮类化合物可能是中药治疗儿童腺样体肥大的重要物质基础，通过调控PI3K-AKT 及TNF 等关键炎症信号通路来发挥治疗作用，后期需要通过实验进行验证。

综上所述，本研究通过数据挖掘揭示中药治疗儿童AH 的基本用药规律，得到核心药物，利用网络药理学及分子对接技术对其作用机制进行初步分析，可为中药治疗儿童AH 的作用机制研究提供参考，未来可采用动物或细胞实验予以验证，以期为临床用药提供证据。