【摘要】：時間序列統(tǒng)計方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于經(jīng)貿(mào)、氣象等眾多領(lǐng)域,西醫(yī)學(xué)研究中也較為常見。褪黑素(Melatonin, MT)因其作為體機光周期轉(zhuǎn)導(dǎo)信號在生理節(jié)律調(diào)節(jié)方面的關(guān)鍵作用備受研究關(guān)注。此前基于天人相應(yīng)理論的MT研究多以關(guān)鍵季節(jié)時間點的MT分泌量為參考,靜態(tài)驗證并探討其中蘊涵的中醫(yī)理論。 24小時晝夜MT分泌值可以更直接地體現(xiàn)“天”對“人”的“應(yīng)”,或者說“光照”對“MT”分泌的調(diào)諧作用,是重要的天人相應(yīng)信號之一。晝夜MT分泌值正是一組典型的時間序列數(shù)據(jù),因此,可以用時間序列的統(tǒng)計方法,從系統(tǒng)角度研究光-MT生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)周期網(wǎng)絡(luò)(Period Network of the Light-MT Biosignal Transduction, PNLMBT)中蘊涵的中醫(yī)理論,探索中藥補腎方藥對于PNLMBT運行的調(diào)諧作用。本文在基于光-MT生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)理論及方法學(xué)的研究下,采用時間序列方法深入挖掘光照和中醫(yī)方藥對光-MT生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及PNLMBT運行機制的調(diào)諧作用。 第一部分：基于光-褪黑素生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的理論及方法學(xué)研究 MT在正常狀態(tài)下呈24小時循環(huán)的脈沖式分泌,一般白天低,夜晚高。受光周期的變化的影響,MT分泌還有月、季節(jié)等的特點,同時與年齡有關(guān)。同時,人造光源會對MT的分泌產(chǎn)生明顯的干涉作用。 當(dāng)前基于天人相應(yīng)的MT的研究主要集中在“肺應(yīng)秋”、“腎應(yīng)冬”等“五臟應(yīng)時”方向上,但季節(jié)這個大周期循環(huán)僅僅是“天人相應(yīng)”的一部分,24小時晝夜周期維度上“天”與“人”的呼應(yīng)更能體現(xiàn)其中動態(tài)、時時的特征。 光-MT-機體的這種聯(lián)動特點在機體內(nèi)構(gòu)建起生化代謝反應(yīng)、基因表達(dá)過程與外環(huán)境光信號同步振蕩的生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)周期通道,影響內(nèi)分泌、呼吸、性成熟、體細(xì)胞、生殖細(xì)胞、代謝循環(huán)、端粒直至基因表達(dá)周期,形成光-MT生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)周期網(wǎng)絡(luò),調(diào)控機體生命活動。用時間序列的統(tǒng)計方法,從中醫(yī)角度揭示PNLMBT運行中蘊涵的生物醫(yī)學(xué)意義是一條嶄新的途徑。 第二部分：時間序列方法在光-褪黑素生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究中的應(yīng)用 本文在前期研究的基礎(chǔ)上,提出光-MT生物轉(zhuǎn)導(dǎo)信號是一個重要的天人相應(yīng)信號的假說。同時,因為這組信號具有明顯的周期性、延續(xù)性、規(guī)律性等時間序列數(shù)值特征,可以采用時間序列系列方法加以研究。 (1)描述性統(tǒng)計結(jié)果 統(tǒng)計部分先由基礎(chǔ)描述性統(tǒng)計入手,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的基本特征,提出存在問題。描述性統(tǒng)計分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)因?qū)嶒炘O(shè)計、實驗條件限制、數(shù)據(jù)收集誤差、測量誤差等各種原因本實驗數(shù)據(jù)有很多數(shù)據(jù)值為0,實驗記錄不完整。實驗數(shù)據(jù)值出現(xiàn)極值或者零值不可避免,但如果此類無效數(shù)據(jù)或者因無效而導(dǎo)致的極端數(shù)據(jù)過多,即會對后續(xù)的統(tǒng)計分析結(jié)果產(chǎn)生不良影響,使結(jié)論不嚴(yán)密甚至出現(xiàn)錯誤。 因此應(yīng)用時間序列的統(tǒng)計方法中的插值法依據(jù)數(shù)據(jù)運行的趨勢進(jìn)行數(shù)據(jù)補充。 (2)時間序列三次樣條插值法的應(yīng)用 利用三次樣條插值法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行補充,插值后數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)在整體趨勢上大體保持一致減少了數(shù)據(jù)中的零值,提高了數(shù)據(jù)的精度。將插值前后數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析后發(fā)現(xiàn),結(jié)果與原數(shù)據(jù)保持一致,表明插值方法有效。 插值前后組內(nèi)和組間相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果發(fā)生較大改變,更好的體現(xiàn)出了數(shù)據(jù)間的關(guān)系。同時插值后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果提示光照和藥物對小鼠MT均有一定的調(diào)諧作用,對PNLMBT的運行也有一定干涉作用,為后續(xù)的實驗設(shè)計指引方向。 (3)基于時間序列系統(tǒng)穩(wěn)定性的方藥PNLMBT調(diào)諧機制分析 運用時間序列平穩(wěn)性ADF單位根檢驗和spearman相關(guān)檢驗,從機體運行的穩(wěn)定性角度探討方藥等對PNLMBT的調(diào)諧機制,發(fā)現(xiàn)藥物組和光照藥物組雖然受到外界額外光照和藥物因素影響,但系統(tǒng)仍處于平穩(wěn)狀態(tài),而光照組受到額外光照影響后,機體MT分泌偏離了系統(tǒng)的平衡狀態(tài)。 光照可以抑制小鼠MT分泌量,但會使小鼠機體MT分泌偏離穩(wěn)定狀態(tài),在補腎方藥的干預(yù)下,系統(tǒng)重新進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),顯示出補腎方藥對PNLMBT運行的調(diào)諧機制。 (4)光-褪黑素生物轉(zhuǎn)導(dǎo)信號時間序列ARMA模型 在以上分析的基礎(chǔ)上通過對小鼠血清MT濃度實驗數(shù)據(jù)建立時間序列,并建立ARMA(p, q)模型,從統(tǒng)計學(xué)的角度描述了光-褪黑素生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)周期的“調(diào)諧”作用,同時給出了實驗預(yù)測數(shù)據(jù)。ARMA模型不僅可以用來評價動物實驗設(shè)計是否合理,還可評價試驗結(jié)果是否可靠,是否存在誤差,指導(dǎo)實驗過程,避免誤差的出現(xiàn)。 結(jié)論：光-MT生物轉(zhuǎn)導(dǎo)信號時間序列分析的生物醫(yī)學(xué)意義 基于上述分析,發(fā)現(xiàn)中藥干預(yù)光-MT生物轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的非線性特征；中藥對不同時間點MT分泌量作用的選擇性特征；光照與方藥對MT分泌機體系統(tǒng)穩(wěn)定影響；方藥對PNLMBT運行機制的調(diào)諧作用生物醫(yī)學(xué)意義。
【學(xué)位授予單位】：北京中醫(yī)藥大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R318.0

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2530883