13種心血管疾病中成藥物中10種無機元素和銅鋅的模糊聚類分析

常量研究是現(xiàn)代醫(yī)學最活躍的領域之一。近年來的研究表明，鈉元素與心血管疾病的病因和發(fā)展機制密切相關。臨床上治療心血管疾病的中成藥很多,療效各有特點,我們選擇了13種臨床上常用的治療心血管疾病的中成藥,采用原子吸收分光光度法測定了藥物中鈉、鈣、鎂、鉀、鐵、鉻、鎳、錳、銅、鋅10種微量、宏量元素的含量,結(jié)合銅/鋅比值,共11種因素,進行元素模糊聚類分析,旨在揭示該類藥物中微量元素在治療心血管疾病過程中的作用,試圖為醫(yī)藥學家提供微量元素數(shù)據(jù),進而控制中成藥質(zhì)量,為研制新型的具有微量元素優(yōu)勢的中成藥物提供科學依據(jù)。1材料和方法1.1膠囊的制備中成藥共13種:地奧心血康膠囊;血栓心脈寧膠囊;山海丹膠囊;步長腦心通膠囊;冠心蘇合膠囊;利腦心膠囊;心腦素膠囊;利心丸:速效救心丸;心寶丸;銀杏葉片:復方丹參片;牛黃降壓丸。1.2儀器和試劑儀器:WFX-Ⅱ型原子吸收分光光度計,附加80586微機和FAAS軟件處理系統(tǒng)。試劑:優(yōu)級純HNO3,HClO4。1.3消化液中cr,mn,ni,cu,zn含量的測定取樣品,充分混勻。準確稱取1.0000g,每種樣品平行取3份,加HNO310mL,密封,室溫放置過夜:次日加HNO310mL,HClO45mL,于電熱板上緩慢加熱消化,當剩1mL左右時,再分別加HNO320mL,HClO45mL,繼續(xù)加熱至消化液呈無色透明,近干為止,用4%HNO3溶解,轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶中,定容至刻線,搖勻,備用。儀器選定最佳工作條件,分別測定Cr,Mn,Ni,Cu,Zn的含量;Fe的測定,先將樣品稀釋10倍后,再行測定;K,Na,Ca,Mg的測定,加10%硝酸鑭抗干擾,并稀釋10倍后再行測定。2患者體內(nèi)微量元素平衡13種藥品中鈉、鈣、鎂、鉀、鐵、鉻、鎳、錳、銅、鋅的含量測定結(jié)果見表1。從測定結(jié)果分析,無論是傳統(tǒng)的中成藥,還是近年來研制的新藥,都含有較為豐富的微量、宏量元素。游離態(tài)或結(jié)合態(tài)的微量元素有些本身就是藥物的主要有效成分,有的具有協(xié)同作用,大多數(shù)能提高酶的活性,有助于提高藥物療效,促進患者體內(nèi)微量元素平衡。臨床微量元素學研究表明,心血管疾病患者體內(nèi)微量元素銅、鉻,宏量元素鎂的含量均較正常人低,多伴有銅/鋅比值降低,本研究結(jié)果顯示,13種藥物中含有較豐富的銅、鉻、鎂元素,說明銅、鉻、鎂元素在中成藥治療心血管疾病的過程中起著不可缺少的作用,對于調(diào)節(jié)心血管疾病患者體內(nèi)微量元素平衡是十分有益的。銅元素含量豐富,可以提高患者體內(nèi)銅/鋅比值,緩解心血管疾病患者發(fā)病的危險,這與臨床微量元素學相一致。雖然銅、鋅含量有差異,但銅/鋅比值相差較小,提示藥物治療過程中有其相近的作用點。文獻報道,鐵對銅具有協(xié)同作用,分析發(fā)現(xiàn)本類藥物中鐵含量豐富,推測藥物中鐵對銅的吸收具有促進作用。分析結(jié)果顯示,13種藥物中微量、宏量元素的含量具有一定的差異,產(chǎn)生差異的原因,作者認為除了與各種藥物所用的原料不同外,還與中藥的生產(chǎn)工藝和炮制方法不同有關。因此將臨床已證實與心血管疾病治療密切相關的元素含量,作為考察生產(chǎn)工藝和炮制方法,控制中成藥質(zhì)量是非常重要的。3藥物聚類分析從測定結(jié)果分析,13種藥物中各種元素含量數(shù)據(jù)離散,我們不能以某一種元素含量的高低對其藥物的質(zhì)量做出評價。應用模糊數(shù)學方法,建立模糊矩陣進行聚類分析可以把離散的數(shù)據(jù)標準化處理,可以對樣品的相似性進行明確的評價。待分類對象即樣品S1～S13,每個樣品的10種元素含量數(shù)據(jù)和銅/鋅比值作為指標,先將各樣品數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)極差正規(guī)法進行統(tǒng)計指標的標準化處理。處理結(jié)果見表2。即:Xij=[Xij-{Xij}min][{Xij}max-{Xij}min]Xij=[Xij?{Xij}min][{Xij}max?{Xij}min]以數(shù)量積法算出衡量被分類對象S1～S13相似程度的相似系數(shù),從而確定論域上的模糊矩陣Rrij={1i=j1Μn∑k=1Xik?Xjkj≠jrij=???????1i=j1M∑k=1nXik?Xjkj≠j為使0≤rij≤1,取M=5,得矩陣R建立了模糊矩陣R,直接以R采用最大樹法,依給定的λC=[0,1]進行分類。從矩陣R中按rij從大到小的順序依次連邊并標上權重,得出最大樹圖(略)。若取λ=0.55,砍去權重低于0.55的值,聚類為:{1};{5};{8};{9};{11};{13};{2,3,4,6,7,10,12}相似類藥物:血栓心脈寧膠囊、山海丹膠囊、步長腦心通膠囊、利腦心膠囊、心腦素膠囊、心寶丸、復方丹參片。λ=0.65,則聚類為:{1};{5};{7};{8};{9};{11};{12};{13};{2,3,4,6,10}相似類藥物:血栓心脈寧膠囊、山海丹膠囊、步長腦心通膠囊、利腦心膠囊、心寶丸。λ=0.75,則聚類為:{1};{2};{5};{7};{8};{9};{11};{12};{13};{3,4,6,10}相似類藥物:山海丹膠囊、步長腦心通膠囊、利腦心膠囊、心寶丸。λ=0.80,則聚類為:{1};{2};{3};{5};{7};{8};{9};{11};{12};{13};{4,6,10}相似類藥物:步長腦心通膠囊、利腦心膠囊、心寶丸。λ=0.95,則聚類為:{1};{2};{3};{5};{6};{7};{8};{9};{11};{12};{13};{4,10}相似類藥物:步長腦心通膠囊、心寶丸。3討論以10種無機元素含量和銅/鋅比值11種因素作為聚類指標,血栓心脈寧膠囊、山海丹膠囊、步長腦心通膠囊、利腦心膠囊、心腦素膠囊、心寶丸、復方丹參片7種藥物較為相似(λ>0.55);步長腦心通膠囊、心寶丸2種藥物極為相似(λ=0.99),除此之外,利腦心和心寶丸(λ=0.83),山海丹和心寶丸(λ=0.75),也非常相似。山海丹膠囊由三七、海藻、靈芝、丹參、葛根等組成,具有益氣養(yǎng)血,調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng),能擴冠、改善心肌供氧,明顯減輕或消除心絞痛,減輕心律失常,調(diào)節(jié)血壓和血脂作用。步長腦心通膠囊由黃芪、全蝎、地龍、乳香、紅花等組成,對心腦供血不足,心絞痛、冠心病療效顯著,改善心臟泵血功能,增加心血輸出量,促進血液循環(huán),改善供血不足。心寶丸主要成分是洋金花、鹿茸、附子、麝香、田七等,對心功能不全、心肌無力、心肌缺血、心絞痛及期外收縮有明顯療效,可以改善心肌缺血,增加左室博出量,提高心功能,消除心絞痛。藥物的組成和臨床療效顯示,藥物的組成雖然不同,但藥物的療效有很多相同的作用點。聚類分析相關系數(shù)較大的藥物,其藥物功效的相似程度較大,進一步證明了微量元素在發(fā)揮其藥物療效中的作用。臨床微量元素學研究表明,鉀、鈉、鈣在體內(nèi)維持細胞的內(nèi)外滲透平衡,維持神經(jīng)細胞膜的生物興奮性,傳遞信息。鎂能調(diào)節(jié)血脂代謝和預防動脈粥樣硬化,預防高血壓,在維持心肌生物電方面起著重要作用。鎂對急性缺血缺氧引起的嚴重室性快速心律失常,對室上性心動過速有明顯的效果。鎂對心肌缺血具有保護作用,鎂可以改善冠狀動脈血流,有利于逆轉(zhuǎn)缺血再灌注損傷,改善心肌供血。實驗研究表明,硫酸鎂能顯著縮小實驗性心肌梗塞范圍,能明顯改善兔實驗性心肌梗塞后心前區(qū)ST抬高及減少病理性Q波,而且還能減慢急性心肌梗塞后兔的心率及具有預防和抗心肌梗塞后室性心律失常。冠心病人血漿和頭發(fā)鉻水平明顯低于正常人,鉻缺乏可導致脂類和糖代謝障礙,元素鉻可以緩解冠心病患者的危險。錳參與人體氧化還原、磷酸化過程,是堿性磷酸酶等多種酶的激活劑,可以改善動脈硬化患者的脂類代謝。鎳對冠狀動脈和冠脈血流量有一定的影響,冠狀動脈在心肌缺血、缺氧條件下對鎳的敏感性增加,使擴張冠狀動脈收縮,減少心肌缺氧反應。銅是血紅蛋白的活化劑,體內(nèi)銅缺乏會引起心肌細胞氧化代謝紊亂,誘發(fā)動脈硬化,銅元素可以防止動脈壁的彈力纖維膠原降解,保護血管壁內(nèi)膜的完整性,阻止動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。鐵參與血紅蛋白、肌紅蛋白的合成,與機體能量代謝密切相關。鋅可通過腎素中的血管緊張素系統(tǒng)參與血壓的調(diào)節(jié)。鋅能直接抵抗鎘的毒性,可以誘導體內(nèi)金屬硫蛋白的合成產(chǎn)生對鎘的解毒作用。鋅、銅、鐵之間相互影響,具有協(xié)同與拮抗作用,并對其它元素的吸