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1、18 种治疗心血管疾病中草药中微量元素的系统聚类分析【摘要】 本文对 8 种治疗心血管疾病中草药中 8 种微量元素进系统聚类分析研究，进一步探讨微量元素与中草药药效的关系，并为中草药开发提供科学依据。 【关键词】 心血管疾病;中草药;微量元素;系统聚类分析Abstract By using cluster analysis to biochemical actions of trace elements in Chinese medicinal herbs for curing cardiovascular disease，This study can be considered as bas
2、e work for Chinese medicine herbs for curing cardiovascular disease，and opens a new area in comprehensive elaluation scientifically.Key words cardiovascular disease;chinese medicine herbs;trace elements;cluster analysis随着我国中草药微量元素研究的发展，人们逐渐认识到微量元素对人体健康、生长发育和防治疾病有密切关系。它们在维持某些维生素的活性，参与激素的生理作用，协助体内某些物质
3、的运输2以及维持核酸的正常代谢等生命活动中起着重要作用。心血管疾病是一种常见的慢性疾病，而中药在治疗慢性疾病的显著疗效方面已受到世界各国科学家的重视，因此微量元素与心血管疾病的关系格外引人注目。本文在胡雪梅等1对 8 味中草药泽泻、山楂、葛根、决明子、红花、丹参、三七、川芎中的Cu、Mn、 Mg、Sr、Zn、Ni、Ca、Fe 8 种元素含量测定结果的基础上，采用多元统计方法对其进行聚类分析研究，进一步探讨微量元素与中草药药效的关系，以便指导临床用药，并为中草药开发提供科学依据。1 聚类分析1.1 聚类分析的主要思想 聚类(Clustering)是一个将数据集划分为若干组(Class)或类(Cl
4、uster) 的过程，并使得同一个组内的数据对象具有较高的相似度，而不同组中的数据对象则是不相似的。相似或不相似的度量是基于数据对象描述属性的取值来确定的。通常就是利用各对象间的距离来进行描述。聚类分析的最基本指导思想就是最大限度地实现类中对象相似度最大，而类间对象相似度最小。1.2 系统聚类分析 系统聚类法(Cluster Analysis)是聚类分析中应用最广泛的一种方法，系统聚类分析的基本原理是：首先将一3定数量的样品或指标各自看成一类，然后根据样品(或指标)的亲疏程度，将亲疏程度最高的两类进行合并。然后考虑合并后的类与其他类之间的亲疏程度，再进行合并。重复这一过程，直至将所有的样品(或
5、指标 )合并为一类。1.3 方差平方和法 定义类与类间距离有多种方法，不同的定义就产生了不同的系统聚类分析方法。本文所使用的是方差平方和法。这个方法首先由 Word 提出，故文献中常称之为 Word 法。该方法所基于的思想为方差分析。也就是说，这种方法是将某一步中G1， G2Gk 类合并成 k-1 类，而由此增加的平方和为最小。该方法的第推公式为：Dir2=nk+np nk+nrDip2+nk+nq nk+nrDiq2-nk nk+nrDpq2。其中，ni、np、nq、nr 表示为相应类中试样数。2 结果2.1 数据预处理 当数据单位不统一和变化较大时，要对原始数据进行预处理，其方法是：每个测
6、定值减去均值再除以偏差。标准化数据见表 1。全部计算采用高级统计软件包 SPSS 15.0 中的因子分析法2。2.2 聚类图 试样间距离采用欧式距离平方法 ;类间距离采用方差平方和法(Word 法)，其聚类结果见图 1。表 1 8 种中草药中 84种元素的含量的标准化数据3 讨论钙能降低血中胆固醇的含量，起到防止心血管疾病的作用。镍对冠状动脉和冠脉血流量有一定影响，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。锰参与很多酶的合成及激活，影响脂类代谢。缺锰可使血管内血栓形成的危险性增加，还可促使胆固醇在血管壁沉积而导致动脉硬化。锌缺乏易患高血压和动脉硬化
7、症。镁是众多酶的辅酶，是心肌代谢的重要元素。低镁状态可引起血液高凝和动脉粥样硬化形成，引起脂质代谢紊乱，在临床上适量地补充镁对降低血脂，预防心血管疾病的发生有重要作用。锶等微量元素可降低心血管疾病的死亡率。铜在血脂代谢中起着很大的作用，对抗氧化酶和单胺氧化酶有着一定的影响。铁是人体最重要的营养元素之一，是血红蛋白和肌红蛋白的主要活性部分。通过图 1 可以发现， 8 种治疗心血管疾病中草药可以细分为三类：一类由山楂、葛根组成。从数据中可以发现，山楂、葛根中各种微量元素的含量都大致相同。在考虑微量元素对心血管疾病的影响时，二者的效果比较相似;二类由泽泻、三七组成。泽泻和三七中锰含量较高，如用于治疗因缺锰而产生的动脉硬化，可能效果显著。另一类由丹参、川芎、决明子、红花组成。这几种中药的 Cu/Zn 之比都在 3 左右，这几种中草药对改善冠5心病患者血清的比值有一定作用。【参考文献】1 胡雪梅，谭光群，李晖. 治疗心血管疾病中草药中微量元素的测定.四川大学学报，2003 ，35(1):109-111.2 卢纹岱.SPSS for Windows 统计分析，第 3 版.北京: 电子工业出版社，2006，477-513.
