13种心血管疾病中成药物中10种无机元素和铜锌的模糊聚类分析

13种心血管疾病中成药物中10种无机元素和铜锌的模糊聚类分析

常量研究是现代医学最活跃的领域之一。近年来的研究表明，钠元素与心血管疾病的病因和发展机制密切相关。临床上治疗心血管疾病的中成药很多,疗效各有特点,我们选择了13种临床上常用的治疗心血管疾病的中成药,采用原子吸收分光光度法测定了药物中钠、钙、镁、钾、铁、铬、镍、锰、铜、锌10种微量、宏量元素的含量,结合铜/锌比值,共11种因素,进行元素模糊聚类分析,旨在揭示该类药物中微量元素在治疗心血管疾病过程中的作用,试图为医药学家提供微量元素数据,进而控制中成药质量,为研制新型的具有微量元素优势的中成药物提供科学依据。1材料和方法1.1胶囊的制备中成药共13种:地奥心血康胶囊;血栓心脉宁胶囊;山海丹胶囊;步长脑心通胶囊;冠心苏合胶囊;利脑心胶囊;心脑素胶囊;利心丸:速效救心丸;心宝丸;银杏叶片:复方丹参片;牛黄降压丸。1.2仪器和试剂仪器:WFX-Ⅱ型原子吸收分光光度计,附加80586微机和FAAS软件处理系统。试剂:优级纯HNO3,HClO4。1.3消化液中cr,mn,ni,cu,zn含量的测定取样品,充分混匀。准确称取1.0000g,每种样品平行取3份,加HNO310mL,密封,室温放置过夜:次日加HNO310mL,HClO45mL,于电热板上缓慢加热消化,当剩1mL左右时,再分别加HNO320mL,HClO45mL,继续加热至消化液呈无色透明,近干为止,用4%HNO3溶解,转移至25mL容量瓶中,定容至刻线,摇匀,备用。仪器选定最佳工作条件,分别测定Cr,Mn,Ni,Cu,Zn的含量;Fe的测定,先将样品稀释10倍后,再行测定;K,Na,Ca,Mg的测定,加10%硝酸镧抗干扰,并稀释10倍后再行测定。2患者体内微量元素平衡13种药品中钠、钙、镁、钾、铁、铬、镍、锰、铜、锌的含量测定结果见表1。从测定结果分析,无论是传统的中成药,还是近年来研制的新药,都含有较为丰富的微量、宏量元素。游离态或结合态的微量元素有些本身就是药物的主要有效成分,有的具有协同作用,大多数能提高酶的活性,有助于提高药物疗效,促进患者体内微量元素平衡。临床微量元素学研究表明,心血管疾病患者体内微量元素铜、铬,宏量元素镁的含量均较正常人低,多伴有铜/锌比值降低,本研究结果显示,13种药物中含有较丰富的铜、铬、镁元素,说明铜、铬、镁元素在中成药治疗心血管疾病的过程中起着不可缺少的作用,对于调节心血管疾病患者体内微量元素平衡是十分有益的。铜元素含量丰富,可以提高患者体内铜/锌比值,缓解心血管疾病患者发病的危险,这与临床微量元素学相一致。虽然铜、锌含量有差异,但铜/锌比值相差较小,提示药物治疗过程中有其相近的作用点。文献报道,铁对铜具有协同作用,分析发现本类药物中铁含量丰富,推测药物中铁对铜的吸收具有促进作用。分析结果显示,13种药物中微量、宏量元素的含量具有一定的差异,产生差异的原因,作者认为除了与各种药物所用的原料不同外,还与中药的生产工艺和炮制方法不同有关。因此将临床已证实与心血管疾病治疗密切相关的元素含量,作为考察生产工艺和炮制方法,控制中成药质量是非常重要的。3药物聚类分析从测定结果分析,13种药物中各种元素含量数据离散,我们不能以某一种元素含量的高低对其药物的质量做出评价。应用模糊数学方法,建立模糊矩阵进行聚类分析可以把离散的数据标准化处理,可以对样品的相似性进行明确的评价。待分类对象即样品S1～S13,每个样品的10种元素含量数据和铜/锌比值作为指标,先将各样品数据以数据极差正规法进行统计指标的标准化处理。处理结果见表2。即:Xij=[Xij-{Xij}min][{Xij}max-{Xij}min]Xij=[Xij−{Xij}min][{Xij}max−{Xij}min]以数量积法算出衡量被分类对象S1～S13相似程度的相似系数,从而确定论域上的模糊矩阵Rrij={1i=j1Μn∑k=1Xik⋅Xjkj≠jrij=⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪1i=j1M∑k=1nXik⋅Xjkj≠j为使0≤rij≤1,取M=5,得矩阵R建立了模糊矩阵R,直接以R采用最大树法,依给定的λC=[0,1]进行分类。从矩阵R中按rij从大到小的顺序依次连边并标上权重,得出最大树图(略)。若取λ=0.55,砍去权重低于0.55的值,聚类为:{1};{5};{8};{9};{11};{13};{2,3,4,6,7,10,12}相似类药物:血栓心脉宁胶囊、山海丹胶囊、步长脑心通胶囊、利脑心胶囊、心脑素胶囊、心宝丸、复方丹参片。λ=0.65,则聚类为:{1};{5};{7};{8};{9};{11};{12};{13};{2,3,4,6,10}相似类药物:血栓心脉宁胶囊、山海丹胶囊、步长脑心通胶囊、利脑心胶囊、心宝丸。λ=0.75,则聚类为:{1};{2};{5};{7};{8};{9};{11};{12};{13};{3,4,6,10}相似类药物:山海丹胶囊、步长脑心通胶囊、利脑心胶囊、心宝丸。λ=0.80,则聚类为:{1};{2};{3};{5};{7};{8};{9};{11};{12};{13};{4,6,10}相似类药物:步长脑心通胶囊、利脑心胶囊、心宝丸。λ=0.95,则聚类为:{1};{2};{3};{5};{6};{7};{8};{9};{11};{12};{13};{4,10}相似类药物:步长脑心通胶囊、心宝丸。3讨论以10种无机元素含量和铜/锌比值11种因素作为聚类指标,血栓心脉宁胶囊、山海丹胶囊、步长脑心通胶囊、利脑心胶囊、心脑素胶囊、心宝丸、复方丹参片7种药物较为相似(λ>0.55);步长脑心通胶囊、心宝丸2种药物极为相似(λ=0.99),除此之外,利脑心和心宝丸(λ=0.83),山海丹和心宝丸(λ=0.75),也非常相似。山海丹胶囊由三七、海藻、灵芝、丹参、葛根等组成,具有益气养血,调节中枢神经系统,能扩冠、改善心肌供氧,明显减轻或消除心绞痛,减轻心律失常,调节血压和血脂作用。步长脑心通胶囊由黄芪、全蝎、地龙、乳香、红花等组成,对心脑供血不足,心绞痛、冠心病疗效显著,改善心脏泵血功能,增加心血输出量,促进血液循环,改善供血不足。心宝丸主要成分是洋金花、鹿茸、附子、麝香、田七等,对心功能不全、心肌无力、心肌缺血、心绞痛及期外收缩有明显疗效,可以改善心肌缺血,增加左室博出量,提高心功能,消除心绞痛。药物的组成和临床疗效显示,药物的组成虽然不同,但药物的疗效有很多相同的作用点。聚类分析相关系数较大的药物,其药物功效的相似程度较大,进一步证明了微量元素在发挥其药物疗效中的作用。临床微量元素学研究表明,钾、钠、钙在体内维持细胞的内外渗透平衡,维持神经细胞膜的生物兴奋性,传递信息。镁能调节血脂代谢和预防动脉粥样硬化,预防高血压,在维持心肌生物电方面起着重要作用。镁对急性缺血缺氧引起的严重室性快速心律失常,对室上性心动过速有明显的效果。镁对心肌缺血具有保护作用,镁可以改善冠状动脉血流,有利于逆转缺血再灌注损伤,改善心肌供血。实验研究表明,硫酸镁能显著缩小实验性心肌梗塞范围,能明显改善兔实验性心肌梗塞后心前区ST抬高及减少病理性Q波,而且还能减慢急性心肌梗塞后兔的心率及具有预防和抗心肌梗塞后室性心律失常。冠心病人血浆和头发铬水平明显低于正常人,铬缺乏可导致脂类和糖代谢障碍,元素铬可以缓解冠心病患者的危险。锰参与人体氧化还原、磷酸化过程,是碱性磷酸酶等多种酶的激活剂,可以改善动脉硬化患者的脂类代谢。镍对冠状动脉和冠脉血流量有一定的影响,冠状动脉在心肌缺血、缺氧条件下对镍的敏感性增加,使扩张冠状动脉收缩,减少心肌缺氧反应。铜是血红蛋白的活化剂,体内铜缺乏会引起心肌细胞氧化代谢紊乱,诱发动脉硬化,铜元素可以防止动脉壁的弹力纤维胶原降解,保护血管壁内膜的完整性,阻止动脉粥样硬化的发生和发展。铁参与血红蛋白、肌红蛋白的合成,与机体能量代谢密切相关。锌可通过肾素中的血管紧张素系统参与血压的调节。锌能直接抵抗镉的毒性,可以诱导体内金属硫蛋白的合成产生对镉的解毒作用。锌、铜、铁之间相互影响,具有协同与拮抗作用,并对其它元素的吸