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第四节
中药药效研究方法与技术 [4-8]

近期大量中药药理研究发现,中药药效是多成分、多靶点、多环节的整合效应。随着现代科学技术的发展,许多新技术、新方法逐渐被采纳,中药药效学研究的方法和手段也愈趋先进。目前,中药药效研究已不仅局限于传统常见的药理学研究方法,更引入了分子生物学、生物物理学及临床药理学的方法,并与生理学、生物化学、免疫学、病理生理学、病理形态学、组织化学、细胞化学等多学科交叉联系。在技术方面,融入了计算机、信息科学及自动化等技术方法。在运用基本的电子显微镜技术、共聚焦技术、电泳技术、分光光度法、薄层扫描法、气相色谱法、高效液相色谱法、电化学法等基础上,引入多导生理记录仪、光学相干层析仪、机器人、基因芯片、蛋白质组学、代谢组学、分子雷达、同位素技术、细胞重组技术、超微技术、微透析技术、单细胞与活体分析技术等新仪器、新技术,通过计算机自动控制、图像分析处理和多媒体等多种现代科技手段,引领药效学研究由宏观向微观方向深入,由整体、器官水平进入更深层次的细胞和分子水平。

一、整体实验

整体实验方法是通过药物对不同动物模型的作用,观察整个机体对药物的反应。整体实验是最常用、最基本的药理实验方法。结合细胞因子、神经递质等生物活性物质、离子通道、基因、受体功能的检查和分析,观察器官、组织和细胞对药物的反应,为发现中药药效多靶点、多环节的作用提供科学依据。

二、网络药理学

网络药理学是基于系统生物学的理论,对生物系统的网络分析,选取特定信号节点进行多靶点药物分子设计的新学科。疾病网络复杂性,单靶点特异性干预很难有效。干预生物网络中的多个节点或靶点,而不是干预个别靶点应成为防治复杂疾病药物研发的重要策略。网络药理学强调对信号通路的多途径调控,以提高药物的治疗效果,降低毒副作用,从而提高新药研发的成功率。

三、中药血清药理学

中药血清药理学是指将中药或中药复方经口给动物灌服一定时间后采集动物血液,分离血清,用含有药物成分的血清进行体外实验的一种实验技术。它是日本学者于20世纪80年代首次提出的。该方法以含药血清代替中药粗提物作为干预药物加入离体反应系统中,能更好地反映药物在体内环境中产生的药理效应,有助于中药复方化学成分研究及中药药动学研究的深入。血清药理学用于中药研究要掌握好动物模型的选择、动物给药方案的确定、采血时间的确定、含药血清的预处理和保存等技术与方法。

四、中药脑脊液药理学

随着急性脑梗死和老年性痴呆发病率的逐年增多,中药对神经的保护作用日益受到关注。由于血脑屏障的存在,脑的内环境、神经元生存的微环境与身体血液系统有着显著的不同;同时,由于血清中含有多种活性酶及蛋白,对神经细胞均有一定的影响。因此,血清药理学方法遇到了明显的障碍。药物是否能透过血脑屏障成为研究中药神经保护作用的关键。基于上述原因,由张伯礼、梅建勋等提出了脑脊液药理学的概念并建立了中药脑脊液药理学方法,即用含药脑脊液代替含药血清,研究中药及其复方对神经系统的保护作用。

五、肠内菌代谢方法

此方法通过对药物肠内菌代谢的研究,揭示中药复方中的一些有效成分。例如番泻苷静脉注射时无作用,口服后则产生作用。究其原因,番泻苷需经代谢菌水解为番泻苷元,再被肠内链球菌代谢酶NADH-黄素还原酶还原为有活性的大黄酸蒽酮,后者才能发挥效用。

六、细胞生物学实验技术

体外细胞培养法采用血细胞、血管内皮细胞、平滑细胞、成纤维细胞、神经元、肾小球系膜细胞、肿瘤细胞等作为实验对象,与含有一定浓度中药(或含药血清)的培养液培养一定时间后,通过检测各种细胞因子、细胞增殖的抑制率、细胞表面标志物的表达等指标的变化来反映药物的作用。

七、蛋白质组学和基因芯片技术

中药方剂具有多组分、多靶点和多途径等特点,运用蛋白质组学和基因芯片技术,比较各自不同的表达差异谱,确定不同有效成分对应基因和蛋白质表达靶点,并根据表达量的多少与方剂的君、臣、佐、使理论和使用剂量相关联,同时分析不同有效成分对应基因及蛋白质表达靶点的相互作用,将有助于分析方剂各组成单药之间的协同或拮抗等关系,阐明复方的作用原理。

八、膜片钳、细胞内微电极和离子选择性微电极等技术

膜片钳、细胞内微电极和离子选择性微电极等技术用以研究中药对动作电位、跨膜电位、离子通道、钙内流等的作用。

九、药效学与药代动力学结合

中药药效学研究与药代动力学结合,找出浓度-效应-时间三维关系,进行复方药动学研究,在阐明药物作用机制、筛选中药活性化合物、提示制剂改革方向、指导制定临床用药方案等方面发挥了重要作用。

十、代谢组学技术

代谢组学技术是近些年发展起来的综合评价机体在不同状态条件下,通过检查组织、血液、尿液或粪便中代谢产物的整体变化,评价机体功能状态及药物干预作用对其影响的技术方法。应用该方法进行中药研究,不仅可以评价有效成分、有效组分的药理作用,而且更易于评价中药复方的整体作用,成为中药复方研究的重要技术方法。

十一、分子生物学技术

分子生物学技术在中药研究中的应用已经有数十年的历程,对阐述中药作用机理发挥了积极作用。分子生物学技术可以从机体的分子相互作用的过程,认识中药或有效成分的作用及其机制和特点。特别是通过基因组学、蛋白质组学等方面的发展,分子生物学技术将在中药作用机制研究中发挥更为重要的作用。

十二、高通量药物筛选技术和高内涵技术

高通量药物筛选技术经过30余年的发展,已经成为成熟的药物筛选和药物研究的方法。高内涵技术是高通量技术与细胞生物学方法相结合。这些技术方法为中药单体新药发现提供了有效的技术手段。

十三、计算机技术及生物信息学技术

计算机技术是现代科学发展的标志性技术方法,应用计算机技术和生物信息学技术研究中药及复方,具有广阔的应用前景,对于提高中药研究效率,具有重要价值。 jD26BC1OT0rk6hH1+6tSz2YpjWph1YkBZAu7nKCzW4JOqvedfn1IbcKGIWDnWtcg

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