基于針灸關聯神經遞質五羥色胺預測針灸優勢病種

李興燃 趙 惠 仲濟法 孫 波

1 黑龍江中醫藥大學 黑龍江哈爾濱 150040 2 黑龍江中醫藥大學附屬第二醫院 黑龍江哈爾濱 150001

1980年世界衛生組織（WHO）首次發布了43 種針灸適應癥[1]，在1996年WHO 在意大利米蘭會議上將針灸適應癥擴增為64種[2]，國際上對于針灸治療疾病的認可范圍有較大局限。針灸的適應癥范圍仍有空間進行探索。近年來國外涌現出大量基因蛋白數據庫，為數據挖掘提供了大量研究材料。本文應用數據挖掘方法，研究與針灸機制密切關聯的神經遞質五羥色胺（5-hydroxytry-pt，5-HT）[3]，探究針灸潛在優勢病種。

1 研究材料與方法

1.1 研究材料

1.1.1 研究數據庫及軟件

UniProt 蛋白數據庫；String 蛋白互作數據庫；MalaCards人類疾病數據庫；作圖與統計軟件Gephi 復雜網絡分析軟件版本為0.9.2。

1.1.2 數據庫及軟件簡介

Uniprot 是一個已創建多年的數據庫集，研究者能夠從中檢索大量的蛋白質序列和功能信息[4]。

String 數據庫旨在收集、評分和整合所有公開的蛋白質相互作用信息來源，并以計算預測補充這些信息。它的目標是實現一個全面和客觀網絡，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據庫。MalaCards解決了許多源于疾病數據的復雜性和信息源的多樣性的問題。這些是通過采用GeneCards 數據庫建模的復雜數據挖掘策略來實現的[6]。

Gephi 復雜網絡分析軟件0.9.2 是一款開源免費跨平臺基于JVM 的復雜網絡分析軟件，其主要用于各種網絡和復雜系統，動態和分層圖的交互可視化與探測開源工具。

1.2 研究方法

1.2.1 針刺5-HT 系統關系蛋白互作網絡的構建

1）數據來源：應用UniProt 蛋白數據庫檢索，選項為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 蛋白互作數據庫中檢索，檢索選項為Multiple Proteins by Names，選擇物種智人，設置檢索相關蛋白數量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，下載檢索到的相關蛋白數據，將得到的蛋白互作數據于Gephi 軟件內分析。

2）數據處理：將String 檢索得到的5-HT 相關蛋白網絡數據導入Gephi 軟件，Excel 常規選項數據類型“邊表格”，輸入設置：時間設置“Intervals”，圖的類型無向型。形成針刺5-HT 系統相關蛋白互作的網絡拓撲圖。將此圖進行進一步設置，于布局中使用“Fruchterman Reingold”算法。該算法為數據可視化網絡拓撲圖的基本節點布局算法，可根據節點與節點間的連接，自動將連接緊密的節點向圖形中心集中，連接稀疏的節點向圖形周圍離散。外觀設置：顯示節點標簽，節點顏色統一黑色，節點大小“度”最小尺寸10、最大尺寸40，節點標簽字體Arial 8 加粗；預覽設置：節點邊框寬度0.0，縮短標簽、比例大小，輸出圖片png 格式保存。

1.2.2 基于針刺5-HT 系統的針刺潛在治療病癥預測網絡系統的構建

1）數據來源：計算機檢索MalaCards 人類疾病數據庫，檢索詞為String 蛋白互作系統檢索到的得分0.9500 以上的蛋白，得到蛋白所影響的疾病，下載得到Excel 數據。

2）數據處理：將Excel 數據導入Gephi 軟件作圖分析，源節點為5-HT 相關蛋白，目標節點為MelaCards 檢索到的疾病。布局使用”Fruchterman Reingold”；外觀：節點顏色黑色；預覽設置：節點大小0.1，邊厚度0.0。得到基于針刺5-HT 系統的針刺潛在治療病癥預測的網絡拓撲圖。統計方法：本研究選擇平均度為參數運行算法來篩選網絡中的重要節點，然后將數據輸出Excel，CSV 格式表格，進行進一步分析。

2 研究結果

2.1 針刺5-HT 系統相關功能蛋白互作網絡

檢索到5-HT 相關受體17 種，受體相關蛋白33 種，5-HT 相關蛋白共40 種。

2.2 基于針刺5-HT 系統的針刺潛在治療病癥預測

利用Malacards 數據庫檢索疾病共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 研究結果討論

得到的85 種疾病有75 種在pubmed 中有報道。其中便秘、腹瀉、偏頭痛、哮喘與WHO 發布的適應癥重合[1]。57 種為神經精神類疾病，可能與5-HT 受體主要分布部位相關。沒有報道的疾病有：精神障礙、特殊性發育障礙、疼痛失認癥、失認癥、瘦素缺乏或功能障礙、視覺性癲癇、成人共濟失調和多發性神經病、良性家族性血尿、性心理障礙可以作為針灸適應癥的擴展指出方向。

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5-HT 主要參與心血管活動、睡眠-覺醒周期、痛覺、精神情感活動和下丘腦-垂體的神經內分泌活動的調節，故預測疾病的結果大部分為神經精神類疾??；本次研究蛋白為分數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進一步研究方向。