香丹注射液抗急性心肌缺血有效部位的模拟筛选

【摘要】  目的 探讨香丹注射液抗急性心肌缺血有效部位。方法 采用垂体后叶素致大鼠急性心肌缺血实验，基于正交设计和径向基函数神经网络，提出了香丹注射液的药效预测模型。采用留一法检验对模型的预测能力进行了交叉验证。结果 预测药效与实验药效之间存在良好的线性关系(R2=0.99)。结论 本研究所建立的药效预测模型可以对复方不同组合进行药效预测，多个配伍组的药效优于原方，其中尤以石油醚、正丁醇和水效果为最佳。

【关键词】  香丹注射液;急性心肌缺血;有效部位;径向基函数神经网络;药效筛选

Abstract:Objective To investigate the active fraction of Xiangdan injection against acute myocardial ischemia.Methods Acute myocardial ischemia model in rats induced by pituitrin was adopted by orthogonal experiment,a radial basis function(RBF)neural network model was established for pharmacodynamics prediction of Xiangdan injection,and the model was cross?evaluated by jackknife test.Results Good linear relationship between predictive responses and observed responses was obtained (R2=0.99).Conclusion The present model could predict the drug actions for different combinations of the formulations,the pharmacodynamic actions of several formulas were superior to that of the original formulation,and ADE (i.e.,ligarine,n?butanol and water) had the best effect.

　　Key words:Xiangdan injection; acute myocardial ischemia; active fraction; radial basis function(RBF) neural network; pharmacodynamic screening

　　 香丹注射液是由降香和丹参提取加工精制而成的水溶液，具有活血化瘀、理气肃肺之功效，临床用于胸闷、心绞痛、慢性肝炎和肾功能不全等症[1]。随着临床应用的逐渐增多，其不良反应和安全性备受关注。本研究采用垂体后叶素致大鼠急性心肌缺血实验，基于正交设计和径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络，提出了香丹注射液的药效预测模型，确定了其抗急性心肌缺血的有效部位。

　　1 方 法

　　1.1 实验材料

　　实验动物选用SD大鼠，雌雄兼用，体质量200～250 g，由广东省医学实验动物中心提供(合格证号：2007A004)。

　　香丹注射液(正大青春宝药业有限公司，批号：0702071)、垂体后叶素(南京新百药业有限公司，批号：030307)、水合氯醛(上海润捷化学试剂有限公司，批号：20050328)、硝酸甘油(广州白云山明兴制药有限公司，批号：20060725)。

　　南京美易科技有限公司生物信号采集处理系统(MedLab?E)。

　　1.2 实验设计

　　香丹注射液依次用石油醚、 三氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取，萃取液回收浓缩至干，加入吐温80与注射用水溶解，得到5个不同极性提取部位，分别为石油醚(A)、三氯甲烷(B)、乙酸乙酯(C)、正丁醇(D)和水(E)。
采用郑青山等[2]提出的L12(25)正交设计表，优化得到12个提取部位的配伍组合，1水平为“使用”，2水平为“不使用”，见表1。该正交设计中，各组分配伍的数目彼此相同，例如第一组为1水平组合，最后一组由2水平组合(阴性对照)，形成完全对称排列，即“水平均衡，组合对称”。

　　取120只SD大鼠，雌雄各半，随机分为15组，每组8只，即正常组、阳性药组(硝酸甘油)、香丹注射液全方组及表1中12个配伍组，其中组别为12的配伍组即为模型组。各组大鼠连续给药2 d，第1天腹腔注射给药(0.5 mL/100 g)，第2天用33 g/L水合氯醛麻醉，背位固定，Ⅱ导联记录各组动物正常心电图曲线，然后舌下静脉注射相应的药物(保持匀速度)， 模型组则注射等容量的生理盐水， 给药1 min后除正常组外各组动物均由舌下静脉注射垂体后叶素0.5 U/kg (1 mL/kg，5 s内注射完毕)，正常组则注射等容量0.9%NaCl注射液。记录注射垂体后叶素5 s后的心电图，比较各组间心电图T波变化情况(ΔT=注射垂体后叶素5 s后T波值-注射前T波值)，结果见表2。从表2可见，模型组与正常组比较，P<0.05，说明大鼠急性心肌缺血造模成功。表1 L12(25)正交设计表表2 各配伍组对垂体后叶素引起大鼠急性心肌缺血的对抗作用

　　1.3 RBF神经网络

　　人工神经网络(artificial neural network,ANN)是人类在对大脑神经网络认识理解的基础上人工构造的、由多层神经元连接而成的复杂网络，能够进行复杂的逻辑操作和模拟复杂的非线性系统，实现函数的非线性映射，在语音识别、模式分类、自动控制等领域取得了广泛的应用，近年来ANN亦被成功地推广应用到药物研究领域[3-6]。

　　ANN主要分为3种类型，即反馈网络模型、前向网络模型和自组织网络模型，其中径向基函数(radial basis function,RBF)网络是以函数逼近理论为基础而构造的一类前向网络，在函数逼近能力、分类能力和学习速度等方面均有出色表现[7]。RBF神经网络(RBFNN)由三层组成，输入层传递输入向量到隐含层，径向基函数构成隐含层节点，将低维的输入向量变换到高维空间，使得在低维空间内的线性不可分问题在高维空间内线性可分，输出层节点是简单的线性函数。高斯函数是最常用的径向基函数：

　　Ri(x)=exp(-‖x-Ci‖22σ2i),i=1,2,…m

　　输入层实现x→Ri(x)的非线性映射，输出层实现Ri(x)→yk的线性映射，即：

　　yk=∑mi=1wikRi(x),k=1,2,…r