中药药效研究技术规范若干问题的探讨孙建宁.ppt
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1、中药药效研究 技术规范若干问题的探讨,北京中医药大学 中药药理系孙建宁 教授,中药新药的基本要求是安全、有效、可控和稳定。侯选样品-药效学-侯选药物 毒性研究,一、药效学研究的基本目的,(一)通过药效学研究确定有效性 是否有效、作用的强弱、优缺点和特色,确定有无开发前景。重视前期药效的筛选,力求得到较准确的药效评价。设法找出主要药效学的特点、有效作用剂量范围(量效关系)、有效作用时间长短(时效关系)。,(二)提高临床疗效 应充分运用现代科学特别是现代医学的理论、方法和手段,制定科学、严密、具有中医药特点的试验计划,建立与临床相符的“病”“症”或“证”相似的动物模型与指标,对新药的有效性作出科学
2、的评价。,二.药效学研究的基本要求,试验负责人 受试药物 研究单位 实验动物 试验记录 统计处理,三、药效学研究的方法及注意事项,药效研究参考资料:1、中药新药研究指南(药学,药理学,毒理学)中华人民共和国卫生部药政管理局,1994:66-672、中药新药研制开发技术与方法 王北婴、李仪奎主编 上海科学技术出版社2001.123、中药药效研究思路与方法陈奇主编 人民卫生出版社 2004.124、中药药理研究方法学 陈奇主编 人民卫生出版社 2006.15、中药药理实验方法学 李仪奎主编 上海科学技术出版社 2006.106、国内外研究论文,1、实验设计,符合中药特点;符合国家新药研究申报的有关
3、规定;随机、对照、重复 筛选(处方、工艺、有效部位)重视中药复方配伍规律性的研究,(1)单味研究法(6)正交设计法(2)药对研究法(7)正交t值法(3)药物组间关系法(8)均匀设计法(4)撤药分析法(9)量效关系法(5)聚类分析法,撤药分析法:从复方中撤出一味或一组药进行实验,均匀设计法:按均匀设计表安排,实验次数与各因素所取水平数相等。如:治疗感染复方(五种中药X1、X2、X3、X4、X5)。根据因素与水平,选用U11表设计,结果算得回归方程,有显著性意义,从标准相关系数可看出药物(抗炎)作用大小,进行优选。,量效关系法:四君子汤:党参、白术、茯苓、甘草 1:1:1:0.5 巨噬细胞吞噬功能
4、增强,调整甘草到1/3,功能减弱。当归补血汤:黄芪、当归 5:1 免疫增强作用,调整黄芪剂量(1/2、2、4倍)均作用不明显。,有效部位的确认 样品:粗制剂 有效部位 剩余部分 剂量:二个剂量 评价指标:与主要药效指标一致,2、动物选择,种类:实验常用小鼠和大鼠、豚鼠、家兔、狗品系:动物等级:二级动物即清洁动物(CL)性别:一般试验选用雌雄各半动物。数量:一般小鼠不得少于10只;大鼠为8只;猫、狗为4只以上。,3、药效学研究内容的设计,根据主治,参考功能,选择试验方法针对性强、重点突出、主次分明。,缺血性中风治疗的药效学研究,1增加缺血区脑血流量2神经细胞的保护治疗,中药治疗缺血性中风主要药效
5、学研究方案,选用大鼠大脑中动脉血栓模型(middle cerebral artery thrombosis,MCAT)和双侧颈总动脉阻断致不完全性脑缺,观察连续给药2-3天对局部脑缺血和不完全性全脑缺血性损伤的保护作用。,1、防治缺血性中风药物研究常用动物模型,(1)局灶性脑缺血动物模型 微栓子栓塞阻断法 开颅机械闭塞法 血管内栓线阻断法 化学刺激诱导血栓性闭塞法 光化学诱导血栓形成法 内皮素-1(ET-1)灌注诱导血管收缩法,(2)全脑缺血模型 大鼠两动脉阻断缺血模型 大鼠三动脉阻断缺血模型 大鼠四动脉阻断缺血模型 小鼠断头缺血模型,人 大 脑 血 管 系 统,线栓模型制备,模,型,制,作,
6、FeCl3贴敷致MCAT模型,2、评价指标,(1)脑梗死范围(2)神经症状(3)脑血流量(CBF)或区域性脑血流量(ICBF)(4)脑组织含水量(5)脑内神经递质,(6)脑组织生化指标:包括能量代谢和毒性产物,如三磷酸腺苷(ATPase)、磷酸肌酸(Per)、乳酸(LA)、乳酸脱氢酶(LDH)、自由脂肪酸(FFA)、脂质过氧化物(LPO)、兴奋性氨基酸(EAA)及基因表达等。(7)神经细胞病变程度:应进行定性、定量组织学观测。,3、结合功效选做内容,益气活血微循环试验血小板聚集性试验血栓形成试验凝血时间、凝血因子的测定血液流变学试验清热解毒脑组织炎性因子,Infarct size of rat
7、s with tMCAO(TTC staining),Sham,Vehicle,Sham,Vehicle,Normal,0,1,3,4,2,神 经,评 分,治疗抑郁症药效学研究,抑郁症发病的机制,单胺递质与抑郁症 脑内去甲肾上腺素(NE)与抑郁症关系密切;5-羟色胺(5-TH)与抑郁症关系密切。两种甚或3种单胺神经递质系统功能失去平衡便会导致抑郁症。,下丘脑垂体肾上腺(HPA)轴负反馈失调与抑郁症 促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)应激刺激,如低血糖、失血、剧痛以及精神紧张等,引起HPA轴兴奋性提高,然后通过CRH引起垂体肾上腺皮质系统反应。CRH不仅能作用于内分泌系统,而且参与应激反应。过多
8、的应激刺激会造成CRH的过度分泌和HPA轴亢进,到成年后其抑郁症发病机率会更高,从而出现一系列抑郁症状,如睡眠和饮食障碍,性欲下降和精神行为改变等。,促肾上腺皮质激素(ACTH)在HPA轴中,ACTH的测量被证明在判定情感障碍性疾病中十分有用。因为HPA的功能阻断包括了脑垂体和中枢神经系统,有证据可以证明ACTH是可以影响动物甚至人的行为的,脑垂体ACTH的释放和肾上腺皮质醇并不只是单独的存在释放与反馈的作用机制。研究表明,在生理紊乱情况下,其他对肾上腺皮质醇的刺激会同ACTH共同发挥作用。,肾上腺皮质激素 抑郁症患者的肾上腺皮质增生约38,增生的程度与皮质醇有关;随着抑郁症状的缓解,这种增生
9、也似乎随着皮质醇的正常化而逐步消失,这与HPA轴的慢性或持续活跃有关。许多研究者都证实,有HPA轴活动亢进的患者和一些抑郁患者中,这种脉冲式的皮质醇分泌节律更频繁也更持久,因此推测这种分泌方式可能参与了抑郁的发病。,糖皮质激素受体 抑郁病人的HPA系统常常可以出现一些明显的改变,并且可以被抗抑郁药所纠正。HPA轴活化的一个主要特征就是肾上腺皮质激素受体(GR)对ACTH产物即皮质醇的敏感性下降,其功能也降低。皮质激素的作用效果主要依靠细胞受体的调控,特别是GR。许多研究都表明抑郁患者的GR数量和功能下调。,HPA轴与免疫机制 有研究表明,重症抑郁是以HPA轴活动亢进和伴有IL-1、IL-2产物
10、增加的免疫系统激活为特征的。已经知道IL-1、IL-2能够增强HPA轴在免疫反应中的活性。,HPA轴与5HT 在抑郁的发病机制中,已经证实HPA轴和5-HT之间有着紧密的联系。皮质类固醇是通过糖皮质激素受体和盐皮质激素受体来调节5-HT的功能,主要是二者的比例发生改变,同时5-HT受体mRNA水平及传导功能降低,支持经典的抑郁发病过程中5-HT功能低下的学说。5-HT受体有许多亚型,每个亚型又可以分为次亚型,相互之间功能不同。,脑细胞再生凋亡与抑郁症 近代神经科学发现脑细胞同样存在着凋亡与再生现象,二者的平衡是维持正常脑功能的重要因素。抑郁症患者脑内存在特定部位的脑萎缩现象,促使许多学者将研究
11、注意力转向应激脑损伤和抗抑郁剂神经保护作用的研究上来.,抑郁症的细胞分子机制,在信号转导水平上,抗抑郁剂长期用药后引起G蛋白偶联受体的腺苷酸环化酶(AC)-cAMP-PKA信号通路活性增强,却降低PLC-PKC信号通路的活性,据此,有的学者提出AC-PKA与PLC-PKC信号转导平衡失调是抑郁症发病的机制。,在基因转录水平上,cAMP作为第二信使,它激活相应的功能蛋白CREB(cAMP反应元件蛋白),继而作用在靶基因上,激活基因的表达。抗抑郁剂慢性用药后,海马中cAMP和CREB的mRNA含量增加,而且,脑源性神经生长因子(BDNF)及其受体trKB的mRNA也增加。脑内注入BDNF可显示抗抑
12、郁作用。,抗抑郁药物研究中常用的动物模型,药物诱发的抑郁模型:包括育亨宾增强、利血平拮抗、5HTP诱发抑郁行为等。改变环境条件诱发的抑郁模型:如束缚、嗅球切除、隔离诱发过度活动、疲劳应激、行为绝望、慢性不可预知应激、慢性温和应激等。遗传行为抑郁模型:如游泳低活性(SwLo)模型、FSL(Flinders sensitive line)大鼠模型,后者因具有与人类抑郁个体相似的行为特征和对环境刺激、抗抑郁药物的反应性,因此被认为具有很强的实用性。针对相关靶点分子的基因缺陷动物模型:如interleukin-6(IL-6)knock-outmice,CREB-deficient mice等。,有效性
13、评价,三个主要原则:,现实有效性,建造有效性,预测有效性,即动物模型与抑郁症的临床特征具有相似性,即构建动物模型理论的合理性,即对抗抑郁药物的反应性,常用抑郁症模型,慢性轻度不可预见性应激抑郁模型:行为绝望抑郁模型:大、小鼠游泳试验、悬尾实验等。获得性无助抑郁模型:脑损伤模型:常采用切除双侧嗅球可使大鼠产生抑郁症状,并伴有活动过多的表现。药物相互作用模型:利血平拮抗、5-HTP诱导的甩头行为、高剂量阿朴吗啡拮抗等。遗传选择性抑郁模型:如对胆碱能剂高度敏感,适应能力极差的Fliders Sensitive Line(FSL)大鼠、Wistar Kyoto大鼠等可作为遗传选择性抑郁动物模型。,动物
14、模型的建立及评价,用于药物筛选的模型:要求:经济简便、试验时间短、预测有效性高 行为绝望:强迫游泳(The forced swimming test),悬尾试验(The Tail suspension test)。药物诱发:5HTP和利血平。用于行为药理及作用机制研究的模型:要求:临床抑郁症的关联性强,有效性高 慢性应激模型嗅球切除模型,行为绝望型模型:,14cm,20cm,10cm,25,6min,强迫游泳,悬尾试验,原理:动物置入不可逃避环境游动、挣扎、试图逃脱不动放弃逃避的希望行为绝望状态模拟抑郁症状。应用注意:(1)对多数的抗抑郁药物有效。但氟西汀受种属影响,对ICR无效。(2)精神运
15、动兴奋药物有阳性结果,需要运用开场装置或小鼠自主活动仪等观察小鼠的自主活动,以排除药物对此可能产生的影响。(3)FST和TST均应当注意测试过程和程序参数对动物行为的影响,包括水温、水深、筒的直径、鼠尾固定的松紧程度、倒悬小鼠与周边的距离等,以增加预测药物效果的可靠性。,举例:药物对绝望行为的改善小鼠强迫游泳,举例:药物对绝望行为的改善小鼠悬尾,造膜方法:利血平模型:利血平2.5mg/kg,ip。5HTP诱导甩头模型:帕吉林100mg/kg,ip,2.5h后给与阳性药和受试药,45min后5HTP 10mg/kg,ip,15min后观察小鼠的甩头次数。,利血平、5HTP小鼠模型,原理:利血平能
16、耗竭脑组织中的单胺类神经递质,其作用可以被具有增强单胺能传递的抗抑郁药物所拮抗;帕吉林是一种单胺氧化酶抑制剂,能升高突触间单胺递质。5HTP为5HT的前体,可以特异性的增加脑组织中5HT,导致动物出现甩头行为,而增加5HT释放的抗抑郁药物可以增强这种行为;用于评价药物对单胺递质的影响。,举例:对利血平模型行为的影响,p0.05与利血平组相比,p0.01与利血平组相比,p0.05与帕吉林和5HTP组相比,p0.01与帕吉林和5HTP组相比,四逆散能明显增高利血平模型小鼠的体温(p0.01),减少眼睑下垂动物个数。,举例:对5HTP模型行为的影响,SNEC能明显增加5HTP诱导小鼠的甩头次数,药物
17、拮抗利血平耗竭和5HTP增强引起脑内单胺类神经递质的变化,特别是5HT。育亨宾增强模型:2受体拮抗NE的释放 动物心率、血压 致死。激动NE能的抗抑郁药有增强作用。高剂量阿扑吗啡拮抗模型:DA受体拮抗 高剂量引起小鼠体温降低、刻板症和攀顶等反应。抗抑郁药有拮抗作用。注意:该类模型的假阴性结果、假阳性结果出现较多,因此不宜单独使用。抗抑郁活性必须结合TST和FST进行评价。,慢性应激模型1、方法:模型组动物遭受随机刺激,程序有两种:未预知中等强度的应激模型:包括电击、禁食、禁水、45热应激、冰水游泳、昼夜颠倒、水平高速摇晃、夹尾、束缚等。未可预知的长期温和应激模型:禁食禁水、45倾斜饲养、配对饲
18、养、潮湿饲养、白噪声、频闪照明等。,2、原理,大鼠在遭受慢性刺激后的行为与抑郁症病人的临床表现有相关性:大鼠在旷场中活动减少反映了抑郁症病人精神运动迟滞的症状 大鼠糖水摄入的减少反映了抑郁症患者兴趣缺失。,Open-Field行为测试:以动物穿越底面方格为水平活动得分(三爪以上跨入),以直立次数(两前肢离地1cm以上)为垂直活动得分。测定动物5min内行为。,蔗糖水消耗测试:每次禁水后,给与1蔗糖水,测定1小时内饮用量。,3、行为学测试方法,4、注意,正式实验前适应性饲养一周,期间进行蔗糖水消耗训练。根据Open-Field测试结果,选择得分相近的大鼠,随机分组。孤养。进行Open-Field
19、行为测试时,室内要隔音,每次测试后均需将动物排泄物清除干净,以免环境因素对动物的行为产生影响。大鼠对蔗糖消耗的观测,若直接给与蔗糖水,应当多次测量,动态观察;也可以一次同时给与一瓶蔗糖水,一瓶自来水,观察大鼠对蔗糖的偏嗜度。偏嗜度的计算方法:蔗糖水饮用量(蔗糖水饮用量自来水饮用量)。,5、举例:,慢性应激大鼠模型Openfield(敞箱试验):大鼠兴趣缺失的影响,慢性应激大鼠模型1糖水消耗,嗅球切除模型,1、方法:大鼠用水合氯醛300 mg/kg i.p.麻醉,固定在脑立体定位仪上,消毒头部皮肤,沿正中线切开,将皮肤剥至两边,用棉球搽去骨膜。在前囟前8mm,正中线两侧2mm,用牙科钻钻两个直径
20、约2mm的孔,用特制的电烙铁损毁两侧主嗅球。术后维持室温25以保持体温,青霉素钠i.p.3d 防止感染。经过2W的恢复后进行实验。,大鼠颅骨主要解剖特征与钻孔位置。,嗅球在颅腔中的位置。,2、原理,嗅球是嗅觉信息的第一个处理点(如图),嗅球的破环完全阻断了动物的嗅觉传递信号,对发现食物,环境定向和危险评价以及分辨同伴或敌人将产生重要影响,因此,大大影响了动物体验自己以及环境的方式。,3、行为学测试:,动物嗅球损毁后表现出下列的行为变化:open-field的高活动性;夜间活动性增高;记忆缺陷,如消积回避行为、Morris迷宫、8-臂辐射迷宫。,4、举例:,Morris water maze,定
21、向航行,空间搜索,嗅球损毁大鼠Morris水迷宫中学习记忆行为,图:四逆散有效部位对嗅球损毁大鼠Morris水迷宫中空间搜索行为的影响。迷宫分为四个象限、,第象限水面下隐藏平台。测试时间为90s。A.假手术组,B.模型组,C.氟西汀组,D.四逆散有效部位大剂量组,E.四逆散有效部位中剂量组,F.四逆散有效部位小剂量组。迷宫内的曲线表示3d训练移去平台后,大鼠寻找平台的搜索路径,模型组大鼠的搜索趋向于水迷宫的边缘区域,氟西汀组和四逆散有效部位组的搜索路径趋向于中央区域。,E,F,D,C,A,B,模型 活动 兴趣 学习记忆行为绝望 利血平 5HTP 慢性中等应激 慢性温和应激 嗅球切除,有效药物,
22、单胺能如HT5HT1A,转录因子,如CREB,学习记忆障碍和兴趣缺失,神经营养,如BDNF,Stress,增加海马神经元发生,抑郁症,采用能够反映中药特点的试验方法及动物模型,抗病毒感染中药复方研究实验设计急性感染期用药1、对病原体的抑制作用2、对症治疗 退热作用 抗渗出抗炎作用 抗肺纤维化作用 抗多脏衰作用,(1)感病毒所致小鼠肺炎的保护作用;选择流感病毒肺炎模型,以肺指数、死亡率、血清NO含量为观察指标(2)抗高热作用*对毒素所致家兔发热模型的退热作用*酵母所致大鼠发热模型的退热作用,(3)抗炎作用:(急性炎症)对二甲苯所致小鼠耳肿胀的影响(常规药理试验)对角叉菜胶所致大鼠足肿胀的影响(常
23、规药理试验)(4)针对呼吸窘迫:选择油酸致呼吸窘迫症模型油观察所选药物对呼吸功能的影响。,(5)针对呼吸窘迫:选择油酸致呼吸窘迫症模型油观察所选药物对呼吸功能的影响。(6)针对肺纤维化:选择内毒素吸入性肺炎损伤模型以BALF中弹性蛋白酶、蛋白含量为观察指标 对内毒素所致大鼠多脏器衰竭的保护作用:选择内毒素或角叉菜胶多脏器损伤模型观察所选药物对重要脏器的保护作用。评价指标:生化指标(ALT、AST、GREA、BUN),脏器指数(心、肝、脾、肺、肾),血象测定(WBC及分类、RBC、PLT、凝血时间),恢复期用药1、对过量甲状腺激素所致阴虚模型的改善作用2、对过量皮质激素所致阴虚模型的改善作用3、
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