基于R语言数据挖掘和网络针灸学探讨针灸治疗儿童抽动障碍核心穴位的作用机制

刘英1,2, 朱慧颖1, 张迪1,2

【作者机构】 1江西中医药大学临床医学院; 2江西中医药大学附属医院儿科
【分 类 号】 R272
【基    金】 江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ2200983) 江西省卫生健康委员会科技计划项目(202310696) 江西省中医药管理局科技计划项目(2023B1239)。
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基于R语言数据挖掘和网络针灸学探讨针灸治疗儿童抽动障碍核心穴位的作用机制

基于R语言数据挖掘和网络针灸学探讨针灸治疗儿童抽动障碍核心穴位的作用机制

刘 英1,2 朱慧颖1 张 迪1,2

1.江西中医药大学临床医学院,江西南昌 330000;2.江西中医药大学附属医院儿科,江西南昌 330000

[摘要] 目的 基于R语言数据挖掘和网络针灸学技术,探讨针灸治疗抽动障碍的核心穴方及潜在机制。 方法 检索中国知网、万方数据知识服务平台、维普网、PubMed、Web of Science核心合集数据库建库至2025年3月收录的针灸治疗抽动障碍的临床文献,建立“针灸治疗抽动障碍”处方数据库,通过高频穴组与关联规则分析挖掘核心穴方。通过上述数据库进一步检索核心穴位相关分子机制文献获取核心穴方作用靶点,基于GeneCards、OMIM、TTD、DrugBank数据库筛选获得抽动障碍疾病靶点,构建“核心穴方-靶点-抽动障碍”网络、蛋白质-蛋白质相互作用网络,并进行基因本体和京都基因和基因组数据库富集分析。 结果 纳入腧穴处方161条,涉及181个腧穴,核心穴方为百会、四神聪、三阴交、足三里、神门、内关、合谷、风池、太冲、丰隆。穴组潜在靶点259个,与抽动障碍交集靶点108个,核心靶点包括TNF、IL1B、TP53、EGFR、MMP9、NFKB1、BCL2、CASP3、IGF1、TLR4。富集分析提示其作用与MAPK、IL-17、NOD样受体、TNF、NF-κB、HIF-1等信号通路相关,涉及免疫炎症、氧化应激、离子转运等生物进程。 结论 针灸可能通过多靶点、多通路协同调节治疗抽动障碍,为临床机制研究提供依据。

[关键词] 抽动障碍;儿童;数据挖掘;针灸;核心靶点;信号通路

抽动障碍(tic disorders,TD)是一种起病于儿童时期、以抽动为主要表现的神经精神疾病,主要分为运动性抽动和发声性抽动两种[1]。TD临床表现复杂多样,可伴有共患病,故部分患儿表现为难治性。中国一项学龄儿童及青少年神经精神障碍性疾病患病率调查显示,TD的患病率为2.5%,发生率呈逐年增长趋势[2]

目前西医治疗TD主要依赖药物,虽可快速控制病情,但长期疗效局限,易产生耐药性和不良反应。中医理论认为TD发病机制为“肝风内动”,病机关键为肝失疏泄、风痰内扰、阴阳失调。针灸作为中医特色疗法,疗效确切且不良反应小。网络针灸学整合系统生物学方法,以系统化、可视化的方式阐述针灸的作用机制[3]。本研究拟通过结合数据挖掘与网络针灸学方法,发掘针灸治疗TD的核心穴方与潜在靶点,构建“穴方-靶点-TD”的多维互作网络,系统阐明其生物学基础,预测潜在作用机制,以供临床参考。

1 资料与方法

1.1 检索策略

检索中国知网、万方数据知识服务平台、维普网、PubMed及Web of Science核心合集数据库,收集建库至2025年3月发表的、以针灸为主要干预措施的临床研究文献。中文检索式:(抽动障碍OR抽动症OR多发性抽动症OR抽动秽语综合征)AND(针刺OR针灸OR电针OR艾灸OR灸法OR温针灸OR穴位埋线OR揿针OR穴位注射OR梅花针OR刺络放血OR埋针OR火针OR芒针OR毫针);英文检索式为:(Tourette syndrome OR tic disorder)AND(Acupuncture OR electroacupuncture OR moxibustion OR catgut implantation at acupoint)。

1.2 纳入标准

①确诊TD患者;②研究设计为随机对照试验;③干预措施以针灸为主(可单独或联合);④结局指标明确;⑤提供明确针灸处方及可信数据。

1.3 排除标准

①重复发表的文献;②无明确的针灸治疗方案;③无法获取全文。

1.4 数据库管理

1.4.1 数据库构建 使用NoteExpress软件对文献进行去重和初步筛选,再通过Excel构建数据库,系统录入符合标准的文献信息,包括标题、作者、期刊、年份、干预措施和腧穴处方等,最终建立“针灸治疗TD”文献数据库。

1.4.2 数据规范化处理 ①腧穴规范化:腧穴名称参考《针灸学》[4]、《经穴名称与定位》(GB/T12346—2021)[5]、《经外奇穴名称与定位》(GB/T40997—2021)[6]进行规范。所有数据均由两名研究者独立提取与录入,并进行交叉核对。若遇分歧,则交由第三方研究者仲裁,以确保数据准确性。②处方规范化:a.单一处方直接视为主穴录入;b.主穴加辨证配穴合并为一条处方录入;c.两组及以上处方则分别作为主穴录入。

1.5 基于核心穴方的数据挖掘分析

调用arules包中的itemFrequency函数统计腧穴使用频次,随后通过arulesViz包的Apriori算法执行关联规则挖掘并可视化,参数设定为支持度15%,置信度90%,提升度1,最终提取针灸治疗TD的核心穴位配伍方案[7]

1.6 核心穴方作用靶点的筛选与标准化

①靶点筛选:在上述文献数据库中,以腧穴名称为主题词,联合“实验”“分子机制”等关键词进行文献检索,时间跨度为建库至2025年4月。文献纳入标准:a.动物实验;b.干预措施仅为核心穴方腧穴;c.结果明确报告有统计学差异的分子靶点。②靶点标准化:提取的靶点蛋白名称导入UniProt数据库(https://www.uniprot.org)进行基因名标准化,最终保留经实验验证的、符合人源的官方基因名。

1.7 核心穴方干预TD的潜在靶点获取及网络构建

以“Tic Disorders”为关键词,系统检索GeneCards(https://www.genecards.org)、OMIM(https://www.omim.org)、TTD(https://ttd.idrblab.cn)、DrugBank(https://go.drugbank.com)数据库,获取TD疾病靶点。将其整合去重后与腧穴靶点在Venny 2.1.0平台(https://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/)提取交集,以作为核心穴方干预TD的潜在作用靶点,再采用Cytoscape 3.10.1软件构建“核心穴方-作用靶点-TD”调控网络并可视化。

1.8 蛋白质-蛋白质相互作用(proteinprotein interaction,PPI)网络构建与分析

将上述靶点导入STRING数据库(https://cn.string-db.org),设定物种为人源且置信度为70%获取PPI网络数据。将网络数据导入Cytoscape 3.10.1进行拓扑分析,以识别核心蛋白并可视化。

1.9 基因本体(gene ontology,GO)功能和京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析

基于R语言的clusterProfiler包并依托org.Hs.eg.db库,对交集靶点进行GO功能和KEGG通路富集分析。GO分析涵盖生物过程、细胞组分和分子功能。以P<0.05为显著标准,分别对排名前10位的GO条目与前20位的KEGG通路进行可视化展示。

2 结果

2.1 文献筛选流程与结果

初步检索获得文献1 022篇,经去重筛选最终纳入161篇,涉及腧穴181个。具体文献筛选流程见图1。

图1 针灸治疗抽动障碍临床研究文献筛选流程

2.2 腧穴使用频次与频率分析

本研究从161条针灸处方中分析181个腧穴,总使用频次为1 798次。其中,使用频次最高的4个腧穴依次为百会(114次,6.34%)、太冲(103次,5.73%)、风池(87次,4.84%)和合谷(78次,4.34%)。如表1所示,使用频次 ≥10次的38个腧穴累计频率达79.98%,定义为高频腧穴。

表1 针灸治疗抽动障碍的高频腧穴(频次 ≥10次)

1百会1146.3420太溪271.502太冲1035.7321中脘251.393风池874.8422阳陵泉231.284合谷784.3423曲池211.175足三里673.7324神庭211.176内关633.5025风府201.117三阴交613.3926脾俞201.118神门613.3927肾俞191.069印堂603.3428丝竹空191.0610地仓563.1129照海191.0611四神聪462.5630心俞181.0012太阳442.4531天柱170.9513迎香432.3932承浆160.8914大椎412.2833四白130.7215廉泉412.2834天突130.7216丰隆402.2235肩井120.6717肝俞392.1736公孙110.6118颊车311.7237列缺110.6119攒竹281.56序号腧穴频次(次)频率(%)序号腧穴频次(次)频率(%)38筋缩100.56

2.3 关联规则分析结果

2.3.1 高频穴组分析 运用Apriori算法对161条处方进行关联分析,共获得84条关联规则,其中前20条高置信度规则见表2。

表2 腧穴关联规则分析

序号前项后项支持度(%)置信度(%)提升度1丰隆、合谷太冲17.39100.001.562神门、四神聪太冲16.15100.001.563风池、合谷、四神聪太冲15.53100.001.564内关、三阴交、神门太冲15.53100.001.565百会、内关、三阴交太冲19.88100.001.566合谷、三阴交、足三里太冲17.39100.001.567内关、神门、足三里太冲16.15100.001.568合谷、内关、足三里太冲16.15100.001.569百会、内关、足三里太冲19.25100.001.5610百会、内关、三阴交、足三里太冲16.77100.001.5611百会、合谷、三阴交、足三里太冲16.77100.001.5612合谷、内关太冲24.8497.561.5213合谷、三阴交太冲24.2297.501.5214内关、足三里太冲22.9897.371.5215百会、合谷、三阴交太冲22.9897.371.5216百会、三阴交、足三里太冲22.3697.301.5217百会、合谷、足三里太冲22.3697.301.5218内关、三阴交太冲21.7497.221.5219神门、足三里太冲21.7497.221.5220百会、合谷、内关太冲21.1297.141.52

2.3.2 核心穴方获取 基于关联分析结果,运行arules Viz包graph函数可视化展示核心穴方网络图,如图2,百会、四神聪、三阴交、足三里、神门、内关、合谷、风池、太冲、丰隆为针灸治疗TD的核心穴方。

图2 针灸治疗抽动障碍核心穴方网络

2.4 核心穴方潜在靶点库的构建

纳入文献数(篇)及对应靶点数(个):百会(27篇,90个)、四神聪(1篇,2个)、三阴交(23篇,70个)、足三里(71篇,189个)、神门(5篇,19个)、内关(22篇,74个)、合谷(10篇,38个)、风池(1篇,4个)、太冲(8篇,28个)、丰隆(3篇,18个)。经汇总去重后,获得核心穴方潜在作用靶点259个。

2.5 核心穴方干预TD的潜在靶点筛选及网络构建

以“Tic Disorders”为检索词在GeneCards、OMIM、TTD、DrugBank数据库分别获得TD靶点2 685、2 365、5、48个,去重后共得到4 772个靶点。将其与核心穴方靶点取交集得到108个核心穴方治疗TD的潜在作用靶点(图3),进一步利用Cytoscape 3.10.1构建“核心穴方-靶点-TD”网络(图4)。

图3 核心穴方靶点与抽动障碍靶点交集维恩图

图4 “核心穴方-靶点-抽动障碍”网络

2.6 PPI网络构建

将PPI网络(103个节点,597条边)导入Cytoscape 3.10.1可视化(图5)。节点代表靶点,边的颜色深浅和粗细与靶点间的相互作用呈正比,节点按照度值由大到小,由深红到淡黄,由中心到四周排列。其中度值排名前10位的核心靶点:TNF、IL1B、TP53、EGFR、MMP9、NFKB1、BCL2、CASP3、IGF1、TLR4。这些高度连接的关键蛋白对网络结构与功能至关重要。

图5 核心穴方干预抽动障碍的蛋白质-蛋白质相互作用网络图

2.7 GO功能与KEGG通路富集分析

GO功能富集获得2 384条结果,排名前10位的条目显示:针灸治疗TD主要涉及免疫炎症、氧化应激、离子转运等方面,见图6。KEGG通路分析显示163条通路显著富集,前20条通路可视化提示其显著富集于MAPK、IL-17、NOD样受体、TNF、NF-κB及HIF-1等关键信号通路,见图7。

图6 核心穴方干预抽动障碍的基因本体功能富集分析

图7 核心穴方干预抽动障碍的京都基因和基因组数据库通路富集分析

3 讨论

基于数据挖掘结果,百会、太冲、风池、合谷为针灸治疗TD排名前4位的高频腧穴,百会位居巅顶,功擅醒脑开窍、通调阳气,针刺百会穴可减轻炎症反应及神经细胞凋亡[8]。太冲为肝经原穴,主平肝熄风。功能磁共振研究证实,针刺太冲可调节情绪、视觉等相关脑区的功能[9]。风池属胆经,能祛风通络、清利头目,可能通过调节脑血管与神经传导发挥治疗作用[10]。合谷与太冲合称“四关穴”,一气一血,协同发挥养血濡筋,缓急止抽之效,相关实验表明针刺四关穴可促进神经元存活与再生[11]。综上所述,针刺治疗TD的机制可能与调节脑区功能、抑制神经炎症及促进神经元修复密切相关。

基于网络针灸学分析结果,核心穴方治疗TD的潜在关键靶点有TNF、IL1B、TP53、EGFR、MMP9、NFKB1、BCL2、CASP3、IGF-1、TLR4,这些靶点很可能共同构成干预TD的核心环节。TLR4/NF-κB信号通路是触发神经炎症反应的重要通路之一,TLR4的激活可触发下游介质NF-κB发生核转位,诱导肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素(interleukin,IL)-1β等炎症因子表达,加剧炎症反应[12]。MMP9表达上调则会破坏血-脑屏障稳定性,使促炎性细胞因子(如TNF-α、IL-1β等)外漏,加重神经炎症[13]。细胞凋亡受促凋亡和抗凋亡调节因子间的平衡调控。TP53可在线粒体途径上调促凋亡蛋白如Bax、Bak,下调抗凋亡蛋白如Bcl-2,导致细胞凋亡[14]。EGFR和IGF-1都是生长因子受体,与神经发育密切相关。有研究表明,EGFR可通过激活PI3K/Akt信号通路,促进轴突再生[15];IGF-1则通过该条通路抑制神经毒性及过度自噬,潜在保护神经元[16]。故调控TD相关通路及分子,通过减轻神经炎症、保护神经细胞及维护其结构功能有助于改善抽动症状。

基于GO和KEGG富集结果,可推测核心穴方治疗TD主要与免疫炎症、氧化应激、离子转运等有关,如MAPK、IL-17、NOD样受体、TNF、NF-κB及HIF-1等信号通路。MAPK信号通路参与小胶质细胞激活进而介导多巴胺能神经元变性,阻断该通路可能有助于降低神经兴奋[17]。研究证实,IL-17、TNF-α、NF-κB作为经典的炎症因子参与介导了TD神经炎症反应的发生、发展过程,调控其表达可调节神经炎症平衡[18]。NOD样受体通路可通过激活炎症小体,进而促进IL-1β、IL-18等促炎性细胞因子的释放,增强炎症反应[19]。HIF-1信号通路则参与神经炎症、血-脑屏障破坏、多巴胺代谢异常等多种TD相关病理过程[20-22]。这些信号通路为深入了解TD机制及治疗提供新的靶点与思路。

本研究创新性地整合数据挖掘和网络针灸学,总结了针灸治疗TD的临床选穴规律,从生物学网络挖掘针灸治疗TD的核心规律,区别于单一的临床或机制研究,为推进针灸更加精准化、科学化治疗儿童TD提供了新的研究线索。

4 不足与展望

本研究存在一定的局限性:①文献数据来源具有局限性,可能影响部分靶点与PPI网络可靠性;②纳入文献对针刺手法等操作细节描述不规范,且缺乏核心穴方的机制验证;③现有分析多基于频次与拓扑算法,对穴位-靶点协同作用的“核心子网络”挖掘不足。未来将通过扩大文献来源优化穴方,开展临床试验,并借助基础实验研究验证关键靶点与通路,以构建从数据预测到实验证实的完整研究路径。

利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。

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Exploring the mechanism of core acupoints in acupuncture for pediatric tic disorders based on R language data mining and network acupuncology

LIU Ying1,2 ZHU Huiying1 ZHANG Di1,2

1.School of Clinical Medicine, Jiangxi University of Chinese Medicine, Jiangxi Province, Nanchang 330000, China;2.Department of Pediatric, Affiliated Hospital of Jiangxi University of Chinese Medicine, Jiangxi Province, Nanchang 330000, China

[Abstract] Objective To explore the core acupoint formula and potential mechanism of acupuncture in the treatment of tic disorders based on R language data mining and network acupuncture science techniques. Methods The clinical literature on acupuncture treatment for tic disorders, which has been indexed by CNKI, Wanfang Data, VIP, PubMed, and the Web of Science Core Collection Database, had been retrieved from inception to March 2025. A “acupuncture treatment of tic disorders” prescription database was established, and core acupoint formulas were mined through frequency group analysis and association rule analysis. Through the above-mentioned database, further retrieval of literature on the molecular mechanisms related to the core acupoints was conducted to obtain the target points of the core acupoint prescriptions. Based on the GeneCards, OMIM, TTD, and DrugBank databases, the targets of the tic disorder disease were screened. The “core acupoint prescription-target-tic disorder” network and the proteinprotein interaction network were constructed, and gene ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes enrichment analyses were performed. Results A total of 161 acupuncture prescription formulas were included, involving 181 acupuncture points. The core acupuncture points were bǎihuì, sìshéncōng, sānyīnjiāo, zúsānlǐ, shénmén, nèiguān, hégǔ, fēngchí, tàichōng, and fēnglóng.There were 259 potential targets in the group, and 108 of them intersected with the targets related to tic disorders.The core targets included TNF, IL1B, TP53, EGFR, MMP9,NFKB1, BCL2, CASP3, IGF1, and TLR4. The enrichment analysis indicated that its function was related to signaling pathways such as MAPK, IL-17, NOD-like receptors,TNF, NF-κB, and HIF-1, involving biological processes such as immune inflammation, oxidative stress, and ion transport. Conclusion Acupuncture may treat tic disorders through multi-target and multi-pathway synergistic regulation, providing a basis for clinical mechanistic research.

[Key words] Tic disorder; Children; Data mining; Acupuncture; Core target; Signal pathway

[中图分类号] R272

[文献标识码] A

[文章编号] 1673-7210(2026)05(c)-0035-07

DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25111651

[基金项目] 江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ2200983);江西省卫生健康委员会科技计划项目(202310696);江西省中医药管理局科技计划项目(2023B1239)。

[作者简介]

刘英(1977-),女,博士,副教授,主任中医师,硕、博士生导师,主要从事针刺治疗儿童疑难杂病的临床与基础研究工作。

[通讯作者] 张迪(1990-),女,博士,副教授,硕士生导师,主要从事针刺治疗儿童疑难杂病的临床与基础研究工作。

收稿日期:2025-11-19)

修回日期:2026-01-21)

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