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机器学习方法在中医药研究中的应用进展

药物评价研究 2024年第8期47卷 1906-1913页

作者：王志杰樊薛津王豫骞庄朋伟赵婷婷天津科技大学人工智能学院天津中医药大学天津中医药大学第一附属医院

随着信息技术的快速发展及数字化时代的到来，数字化技术在多个中医药研究领域，如中药质量控制、数据挖掘、新药发现、处方配伍优化以及中医临床诊断等方面发挥重要作用。机器学习（ML）、深度学习（DL）等数字化技术的应用可优化中医... 详细信息

随着信息技术的快速发展及数字化时代的到来，数字化技术在多个中医药研究领域，如中药质量控制、数据挖掘、新药发现、处方配伍优化以及中医临床诊断等方面发挥重要作用。机器学习（ML）、深度学习（DL）等数字化技术的应用可优化中医药研究设计、降低临床研究时间成本、将临床研究与基础研究有机结合，提高临床研究质量和效率，为中医药现代化研究的科学性、客观性、规范性提供了保障。因此，完善多种数据资源、实现多种数字化技术交叉结合使用、优化算法和模型是中医药未来发展的必然趋势。对近年来ML在中医药研究领域中的应用进展进行梳理，分析说明聚类、支持向量机（SVM）和深度学习（DL）等ML方法在中药药性、中药配伍、中药毒性分析、中药药效研究、中药制药过程工艺优化、中药饮片质量等级分类、中医药临床用药规律挖掘、中医药治疗原理及药效机制解析等研究中的具体应用。旨在探索ML在中医药研究中的应用趋势，并对其应用前景进行展望。

关键词：机器学习中医药算法模型人工智能大数据深度学习

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生姜不同给药时机对正常小鼠产热能力的影响

药物评价研究 2024年第2期47卷 309-315页

作者：伍渔杨艮辉燕子姝庄朋伟张艳军郭虹天津中医药大学中医药研究院省部共建组分中药国家重点实验室天津301617 天津中医药大学中药学院现代中医药海河实验室天津301617 天津中医药大学第一附属医院天津300072 国家中医针灸临床医学研究中心天津300072

目的考察生姜不同时机给予正常小鼠后对其产热能力的影响。方法将C57BL/6小鼠随机分为早上对照组、早上给姜组、晚上对照组和晚上给姜组,并分别于早、晚ig生姜水提液(以生姜生药量计为3.25 g·kg^(-1))或0.9%氯化钠溶液,连续ig 2周。测... 详细信息

目的考察生姜不同时机给予正常小鼠后对其产热能力的影响。方法将C57BL/6小鼠随机分为早上对照组、早上给姜组、晚上对照组和晚上给姜组,并分别于早、晚ig生姜水提液(以生姜生药量计为3.25 g·kg^(-1))或0.9%氯化钠溶液,连续ig 2周。测量小鼠体质量及体温变化,并利用冷暴露实验测试小鼠抗寒能力。分别于早、晚末次给姜后1 h取材,计算脂肪脏器指数,HE染色观察脂肪组织病理变化,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)法检测棕色脂肪和腹股沟皮下白色脂肪(iWAT)中产热基因线粒体棕色脂肪解偶联蛋白1(Ucp1)和时钟基因(Bmal1、Per2)表达情况。结果早上对照组和晚上对照组小鼠体质量、体温、抗寒能力、脂肪形态及产热基因各项指标均无显著性差异。与晚上对照组相比,晚上给姜组小鼠体质量有减轻的趋势、给姜后体温升高(P<0.05)、抗寒能力显著增强(P<0.05),并显著减小脂肪细胞形态,同时显著增加脂肪细胞中Ucp1的表达(P<0.05),但对脂肪组织Bmal1、Per2表达无显著影响。与早上对照组相比,早上给姜组小鼠体质量有增加的趋势,给姜后对基础体温、抗寒能力、脂肪组织Ucp1表达无显著影响,但显著降低脂肪组织中Bmal1的表达、升高Per2的表达(P<0.05)。结论早、晚不同时机给予生姜对正常小鼠产热能力具有差异化的影响,其中晚上ig生姜水提液可以显著增强小鼠产热能力,其机制可能与生姜影响生物钟基因表达和促进棕色脂肪产热、白色脂肪棕色化有关。

关键词：生姜时间药理学体温产热时钟基因

健脾祛湿方治疗非酒精性脂肪肝大鼠的作用研究

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中国畜牧兽医 2024年第8期51卷 3662-3675页

作者：苏圆圆于澄元张密霞张艳军庄朋伟天津中医药大学中药学院天津301617 天津中医药大学第一附属医院天津300193 国家中医针灸临床医学研究中心天津300193

[目的]阐明健脾祛湿方(Jianpi Qushi decoction,JQD)治疗大鼠非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)的药效和分子机制。[方法]试验通过饲喂高脂饲料建立大鼠NAFLD模型,将大鼠随机分为模型、奥利司他(32.4 mg/kg)和JQD... 详细信息

[目的]阐明健脾祛湿方(Jianpi Qushi decoction,JQD)治疗大鼠非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)的药效和分子机制。[方法]试验通过饲喂高脂饲料建立大鼠NAFLD模型,将大鼠随机分为模型、奥利司他(32.4 mg/kg)和JQD低(0.35 g/kg)、高(0.70 g/kg)剂量组,另设对照组,每组6只。奥利司他和JQD不同剂量组大鼠灌胃给药,1 mL/只,每天1次,连续7周,对照组与模型组大鼠灌胃等剂量的生理盐水。试验结束后采集大鼠血液、肝脏组织。通过ELISA法测定大鼠血清血脂水平,主要包括总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、高密度脂蛋白(HDL-C);统计大鼠肝脏指数,检测肝脏抗氧化指标(谷胱甘肽(GSH)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA));采用HE染色和油红O观察大鼠肝脏组织形态结构。利用药物和疾病靶点相关数据库分析JQD治疗NAFLD的活性成分和关键靶点;通过Cytoscape 3.7.2软件构建“药物-成分-靶点”网络图;通过分子对接和实时荧光定量PCR验证JQD主要活性成分和关键靶点的作用效果。[结果]与对照组相比,模型组大鼠血清中TC、TG、LDL-C和肝脏中MDA含量及肝脏指数均显著或极显著升高(P<0.05;P<0.01),血清中HDL-C含量和肝脏中GSH含量及SOD、CAT活性均显著或极显著降低(P<0.05;P<0.01)。与模型组比,JQD低、高剂量组大鼠血清中TC、TG含量和肝脏中MDA含量及肝脏指数均显著降低(P<0.05),肝脏中SOD、CAT活性和GSH含量均显著升高(P<0.05)。HE染色和油红O染色结果显示,对照组大鼠肝细胞形态正常,肝索整齐;模型组大鼠肝脏发生明显的脂肪变形,肝细胞萎缩,布满大小不一的空泡,肝索形态紊乱;JQD低、高剂量组大鼠肝脏空泡数量明显减少,肝索清晰可见。网络药理学共筛选出JQD的有效活性成分35个和NAFLD疾病靶点1890个;网络拓扑分析结果显示,JQD治疗NAFLD的核心活性成分为山柰酚、异鼠李素和槲皮素等,其核心治疗靶点为肿瘤坏死因子(TNF)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG)和血管内皮生长因子A(VEGFA)等。分子对接结果显示,核心活性成分和关键靶点的结合能均<―5.0 kJ/mol,相互之间具有较好结合活性。实时荧光定量PCR结果显示,与模型组相比,JQD低、高剂量组大鼠肝脏中TNF和PPARG基因表达量均极显著降低(P<0.01),JQD高剂量组VEGFA基因表达量极显著降低(P<0.01)。[结论]JQD对NAFLD显示出良好的治疗效果,其作用机制可能与降低血脂水平、提高肝脏抗氧化酶活性有关。

关键词：健脾祛湿方(JQD) 非酒精性脂肪肝(NAFLD) 大鼠网络药理学分子对接

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面向中医药大模型的知识增强方法研究

计算机科学与探索 2024年第10期18卷 2616-2629页

作者：吉祥宇王鑫张鹤译孟昭鹏张俊华庄朋伟贾勇哲徐大为天津大学智能与计算学部天津300350 天津中医药大学天津300193 天津中医药大学第一附属医院国家中医针灸临床医学中心天津300193 天大智图(天津)科技有限公司天津300192

近年来,大语言模型(LLM)在各个领域取得了许多重大成果。由于缺乏专业知识,以及中医和现代医学的思想不同,大模型在中医药领域的应用仍是一项挑战。现有的知识增强方法难以保持中医方剂具有的自身结构性。为了解决以上问题,提出了一种... 详细信息

近年来,大语言模型(LLM)在各个领域取得了许多重大成果。由于缺乏专业知识,以及中医和现代医学的思想不同,大模型在中医药领域的应用仍是一项挑战。现有的知识增强方法难以保持中医方剂具有的自身结构性。为了解决以上问题,提出了一种新的知识增强方法。该方法由模型训练、图谱构建和知识增强三部分组成。在模型训练阶段,通过对基础大模型在中医药数据集上进行预训练和微调两阶段训练,得到中医药领域大模型。在图谱构建阶段,基于中医十万首经典方剂和古籍中的方剂,利用清洗后的数据集构建中医药图谱。在知识增强阶段,基于对知识图谱上信息的计算,利用检索图谱中的专业知识和图谱结构计算检索结果,中医药方剂中的结构特性得以保留。在中医药方剂配伍任务上,针对于任务特性提出了一组评价标准,包括主观指标和客观指标,用于评估模型在该任务上的表现。实验表明,该方法相对于基准测试模型,在主观指标和客观指标上均获得了较大提升,BLEU-1最高提升0.09,ROUGE-1最高提升0.21。消融实验表明,该方法对于模型在该任务上具有较大作用,未使用知识增强的模型BLEU-1相比于使用知识增强下降约37%。

关键词：大语言模型(LLM) 中医药方剂优化检索增强生成

基于脑微血管内皮细胞保护的注射用丹参多酚酸质量生物标志物研究

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药物评价研究 2024年第4期47卷 720-729页

作者：李珍申茜金博文刘璇华文浩张艳军庄朋伟郭虹天津中医药大学中医药研究院省部共建组分中药国家重点实验室天津301617 天津中医药大学中药学院现代中医药海河实验室天津301617 北京大学人民医院检验科北京101109 天津中医药大学第一附属医院天津300072 国家中医针灸临床医学研究中心天津300072

目的基于血管内皮保护的关键药效环节,发现能够反映注射用丹参多酚酸(SAFI)的质量生物标志物(Qbiomarkers),为完善其质量控制评价提供参考。方法90℃加热处理SAFI 4、18、60 h,得到不同化学质量的SAFI(SAFI4、SAFI18、SAFI60),高效液相... 详细信息

目的基于血管内皮保护的关键药效环节,发现能够反映注射用丹参多酚酸(SAFI)的质量生物标志物(Qbiomarkers),为完善其质量控制评价提供参考。方法90℃加热处理SAFI 4、18、60 h,得到不同化学质量的SAFI(SAFI4、SAFI18、SAFI60),高效液相色谱(HPLC)法分析紫草酸、丹酚酸B、丹酚酸Y、丹参素钠、原儿茶醛、丹酚酸D、迷迭香酸变化趋势。体外培养小鼠脑微血管内皮细胞(bEnd.3),建立氧糖剥夺/复氧(OGD/R)模型,给予SAFI、SAFI4、SAFI18、SAFI60处理18 h,CCK-8法检测细胞相对存活率,试剂盒法检测上清液乳酸脱氢酶(LDH)、NO水平,划痕实验检测细胞迁移率;通过DIA蛋白质组学分析不同化学质量的SAFI给药后产生的差异蛋白,结合药效学及偏最小二乘回归(PLSR)分析筛选SAFI的Q-biomarkers。结果与SAFI相比,SAFI4、SAFI18、SAFI60样品中的紫草酸、丹酚酸B和丹酚酸Y含量下降,丹参素钠含量上升,原儿茶醛、丹酚酸D、迷迭香酸变化不明显。药效学结果表明,与模型组相比,SAFI、SAFI4及SAFI18组细胞相对存活率显著上升、LDH泄漏量显著下降、NO水平显著下降、细胞迁移率显著升高(P<0.05、0.01、0.001),对细胞具有显著保护作用;而SAFI60组无明显保护作用。蛋白质组学结果表明,18个差异蛋白的含量随药效学和成分的变化而发生一致性上升或下降,与药效进行相关性分析发现Kdr、Cxcl12的变量重要性投影值(VIP)皆大于1,尤其Kdr[血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)]与血管内皮功能高度相关,可能是潜在的SAFI的Q-biomarkers。结论通过不同化学质量的SAFI的内皮保护药效及差异蛋白关联分析发现,VEGFR2可以作为SAFI的Q-biomarker。

关键词：质量生物标志物中药质量控制蛋白质组学注射用丹参多酚酸血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)

基于网络医学与等辐射分析探讨“杜仲-干姜”活性成分对神经炎症的协同抑制作用

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中草药 2024年第15期55卷 5166-5173页

作者：燕子姝李东娜李小锦谭思宇张艳军庄朋伟郭虹天津中医药大学组分中药国家重点实验室天津301617 天津中医药大学现代中医药海河实验室天津301617 天津中医药大学第一附属医院天津300193 国家中医针灸临床医学研究中心天津300193

目的基于网络医学与等辐射分析法探讨“杜仲-干姜”活性成分对神经炎症的协同抑制作用。方法采用网络医学的方法,通过计算杜仲-干姜的活性成分靶点模块与神经炎症基因模块之间的距离,预测具有协同作用的2种活性成分组合。使用脂多糖(lip... 详细信息

目的基于网络医学与等辐射分析法探讨“杜仲-干姜”活性成分对神经炎症的协同抑制作用。方法采用网络医学的方法,通过计算杜仲-干姜的活性成分靶点模块与神经炎症基因模块之间的距离,预测具有协同作用的2种活性成分组合。使用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导小鼠小胶质细胞(BV-2)建立神经炎症模型,评价药物组合对一氧化氮(nitric oxide,NO)释放的影响。以NO抑制率为指标,采用等辐射分析法和统计学方法计算药物组合之间的相互作用,从而判断2种成分之间协同作用。结果使用网络医学的方法计算出2种可能具有协同关系的药物活性成分组合,即6-姜烯酚与杜仲醇、6-姜酚与杜仲醇。等辐射分析法及统计学方法对体外实验结果进行计算发现6-姜烯酚与杜仲醇1∶2配伍、6-姜酚与杜仲醇2∶1配伍在抑制小胶质细胞炎症方面均具有协同作用。结论“杜仲-干姜”活性成分组合(6-姜烯酚与杜仲醇、6-姜酚与杜仲醇)在抑制神经炎症方面具有协同作用,为中药活性成分协同性研究提供了方法学参考,为活性成分的后续深入药理机制研究提供了重要信息。

关键词：杜仲干姜 6-姜烯酚与杜仲醇配伍 6-姜酚与杜仲醇配伍网络医学等辐射分析法协同作用神经炎症

矿物类中药治疗失眠的药理作用及临床应用研究进展

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天津中医药 2024年第3期41卷 403-408页

作者：柴士伟范栢爽宋学姣庄朋伟天津中医药大学第一附属医院天津300381 天津中医药大学天津301617

矿物类中药发挥重镇安神作用治疗失眠时疗效显著,通过检索相关著作和文献,发现治疗失眠的矿物药共16种。临床常用于治疗围绝经期失眠、糖尿病相关失眠、抑郁性失眠,顽固性失眠等多种形式引起的慢性失眠。主要通过调节神经递质的异常表达... 详细信息

矿物类中药发挥重镇安神作用治疗失眠时疗效显著,通过检索相关著作和文献,发现治疗失眠的矿物药共16种。临床常用于治疗围绝经期失眠、糖尿病相关失眠、抑郁性失眠,顽固性失眠等多种形式引起的慢性失眠。主要通过调节神经递质的异常表达,减少炎性因子、氧化应激因子的释放,下调下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴激素的分泌,延长慢波和快速动眼睡眠期等发挥治疗作用。现对矿物药的药理研究及临床应用进展作一综述,以期为矿物药在治疗失眠方面的开发与利用提供参考。

关键词：矿物药失眠药理作用临床应用研究进展

血必净注射液口服给药改善脓毒症肠屏障的作用机制研究

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世界中医药 2024年

作者：付佳凤王彬刁凤胤颜嘉怡张静李艳伟张晗董天皞庄朋伟张艳军尹清晟牛琳天津中医药大学组分中药国家重点实验室天津红日药业股份有限公司天津中医药大学现代中医药海河实验室

目的:探讨血必净注射液口服给药对脓毒症小鼠肠屏障功能的保护作用,分析血必净口服给药改善肠屏障的潜在作用机制。方法:将雄性ICR小鼠按随机区组法分为对照组(NC)、模型组(M)、血必净口服组(XBJ-ig)和血必净静脉组(XBJ-iv);以LPS阴茎... 详细信息

目的:探讨血必净注射液口服给药对脓毒症小鼠肠屏障功能的保护作用,分析血必净口服给药改善肠屏障的潜在作用机制。方法:将雄性ICR小鼠按随机区组法分为对照组(NC)、模型组(M)、血必净口服组(XBJ-ig)和血必净静脉组(XBJ-iv);以LPS阴茎背静脉注射构建脓毒症小鼠肠屏障损伤模型,以生存率、血清中肿瘤坏死因子α(TNF-α)及白细胞介素1β(IL-1β)的含量、小鼠回肠组织中病理学变化、小鼠肠通透性变化、回肠组织中紧密连接蛋白Claudin-1、ZO-1的表达进行评价。结果:与模型组比较,血必净口服组能够改善脓毒症小鼠死亡率;与对照组比较,模型组小鼠血清中炎症介质TNF-α、IL-1β含量显著升高(P <0.01);肠通透性显著升高(P<0.01);Claudin-1、ZO-1蛋白表达量显著下调(P <0.05)。与模型组比较,血必净口服组血清中炎症介质TNF-α、IL-1β的水平显著降低(P<0.05);造模6 h后XBJ-ig组小鼠肠黏膜通透性开始出现显著改善(P<0.05),显著上调Claudin-1、ZO-1蛋白表达(P<0.05)。结论:血必净口服给药能够通过改善肠紧密连接蛋白表达,改善脓毒症小鼠的肠屏障功能。

关键词：血必净口服给药脓毒症肠屏障给药途径紧密连接黏膜通透性作用机制研究

以临床获益-风险为导向的中西药相互作用研究策略与方法

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中草药 2024年第6期55卷 1780-1787页

作者：李自强吕春晓潘桂湘樊官伟庄朋伟于海洋李遇伯朱立勤张铁军李川谢雁鸣张伯礼黄宇虹天津中医药大学第二附属医院天津300250 天津中医药大学第一附属医院天津300380 天津中医药大学天津301617 天津市第一中心医院天津300192 天津药物研究院天津300462 中国科学院上海药物研究所上海201203 中国中医科学院中医临床基础医学研究所北京100700 组分中药国家重点实验室天津301617

随着中西医结合模式的推广,中西药联用的合理性与安全性话题引起医药界乃至社会各界的广泛关注。面对中西药联用的临床获益-风险证据不足、科学内涵尚不明确的现状,探索基于临床实践的中西药相互作用(Chinese and western medicine inte... 详细信息

随着中西医结合模式的推广,中西药联用的合理性与安全性话题引起医药界乃至社会各界的广泛关注。面对中西药联用的临床获益-风险证据不足、科学内涵尚不明确的现状,探索基于临床实践的中西药相互作用(Chinese and western medicine interactions,CWI)研究路径,有助于回答中西药联用的合理性与安全性。据此提出以临床获益-风险为导向的CWI发现和评价的研究策略:(1)构建以临床获益-风险信号为主、以物质体内暴露信号为辅的CWI发现路径;(2)探索以代谢酶、转运体等药动学靶标及功效靶标为突破点的相互作用评价路径;(3)形成以临床价值为导向的CWI发现及评价的证据体系。旨在优化并推广合理的中西药联用方案,揭示中西药联用有效性与安全性的科学内涵,助力提高中西医结合临床水平。

关键词：中西药联用草药-药物相互作用临床风险信号代谢酶转运体药物-药物相互作用获益-风险评估