血液流變活性藥物的體外研究概況

1、    血液流變活性藥物的體外研究概況             作者：趙春景時間：2007-11-22 12:21:00                     藥物流變學是藥物學與流變學的交叉學科，旨在探索藥物發(fā)揮作用的流變學機制，本文

2、就藥物流變學研究的體外實驗有關問題作一總結(jié)。 臨床驗證中的雙盲法安慰劑對照研究是流變活性藥物功效的最終試驗，這些藥物的體外 實驗研究已經(jīng)變得越來越主要，在尋找新藥之臨床前研究階段以及臨床研究階段，流變學實 驗能夠補充臨床結(jié)論。有關在臨床前和臨床試驗階段對藥物進行流變學體外實驗的作用如下 。 臨床前試驗階段：發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有藥物的新用途；確定化合物的流變學全貌(對RBC，WBC ，血小板，血漿蛋白的作用)；對流變活性藥物的同類物進行試驗；尋找具有流變活性 的新化合物；在后繼的臨床試驗中，確定合適的檢驗藥物具有流變活性的方法。 臨床試驗階段：提供一個客觀的結(jié)論；證明藥物在體內(nèi)的流變學作用；體現(xiàn)臨床 效果與

3、流變活性間的因果關系；發(fā)覺不敏感人群；確定量效關系和時間依賴性。 1體外實驗的原則 在設計制定評價藥物臨床前和臨床研究的體外實驗時必需遵循下列幾條基本原則。 1.1鑒定和分離靶細胞體 血液是一個混合的細胞群體，應對實驗的細胞對象進行適當分離，流變活性藥物可能作 用于紅細胞，白細胞或血漿蛋白，亦或?qū)λ鼈兌加凶饔?，因而要求獲得較純的細胞群體，可 將全血經(jīng)棉花過濾獲得純的紅細胞，將全血經(jīng)過密度梯度沉降以獲得白細胞亞群，或通過低 速離心(400 g,5 min)獲得富含血小板的血漿。 1.2選擇合適的藥物濃度 很多藥物研究時使用了較高濃度而體內(nèi)不能達到如此高濃度，由于對到達靶細胞之藥物 精確濃度不甚清

4、楚，體外實驗時使用的藥物濃度應覆蓋其發(fā)揮藥效的藥理學濃度范圍，如同 體外流變學試驗所需合適細胞濃度一樣，藥物與細胞的比例也很重要，在體外使用的藥物濃 度應盡量調(diào)至體內(nèi)藥物與細胞相應的比例。 體外流變學研究時通常要將洗滌過的細胞懸浮在無蛋白質(zhì)的緩沖液中，與體內(nèi)富含蛋白 質(zhì)的血漿相對比，由于在體內(nèi)結(jié)合到血漿蛋白質(zhì)上的藥物相應地被體外結(jié)合到靶細胞質(zhì)膜的藥物代替，因而到達靶細胞群藥物濃度較高。反之，如將白蛋白加入到緩沖液中，應考慮 到結(jié)合在白蛋白上的藥物。緩沖液的特性也應考慮。有些緩沖液如磷酸鹽和Tris能進入細胞 內(nèi)增加細胞的體積，因而影響流變測量。一些緩沖液不能穿透細胞，如HEPES，作為緩沖液

5、相對優(yōu)越些。 1.3流變儀器和方法的選擇 不同流變學測定儀器靈敏度差異很大。同一儀器的不同參數(shù)的靈敏性亦差異很大，因此 選擇使用儀器應多注意。為了提高不同實驗室測量數(shù)據(jù)的可比性和結(jié)果的可靠性，應盡可能 按照國際血液標準化委員會關于血液流變學的規(guī)定和要求。 1.4亞群分離 血液不僅是由混合的細胞群體組成，而且不同的細胞群體還由復雜的亞群組成。紅細胞 按照其細胞陽離子濃度和含水量由輕到重密切排列，基于細胞年齡和ATP含量發(fā)揮其酶的活 性。白細胞由處于不同成熟期的不同細胞系組成，其成熟狀態(tài)可以是靜態(tài)或激活的。同樣血 小板亞群依賴于其年齡和激活狀態(tài)而存在。 不同亞群之間存在著流變差異，針對相應亞群流變

6、學測量的技術包括密度梯度分離，或 當亞群在形態(tài)上可以識別時，如紅細胞內(nèi)含瘧原，可采用微吸管吮吸法1。用于 單個細胞流變測量的儀器如紅細胞剛性測量儀，細胞轉(zhuǎn)移分析儀，已顯示了一定作用。 1.5質(zhì)量控制的要求 在臨床研究中對藥物流變參數(shù)的縱向研究必須嚴格實行質(zhì)量控制，用于質(zhì)量控制的流變 學方法仍處于初期，較簡單的方法包括用正常樣本來檢測儀器的漂移情況， 或設對照組及有 效治療組。 1.6藥物對細胞膜和形態(tài)學的作用 親脂性藥物進入細胞膜脂質(zhì)雙層對細胞的形態(tài)和流變學發(fā)生根本影響，根據(jù)脂雙層理論 這些藥物有時間依賴關系，膨脹外層引起棘狀紅細胞癥，然后進入內(nèi)層引起裂口紅細胞癥。 經(jīng)14C標記可以確定藥物插

7、入脂質(zhì)雙層的程度2，能以此方式改變細胞形狀 的藥物，將對紅細胞的變形、聚集、沉降和粘滯產(chǎn)生不利影響。最顯著的例子就是血管擴張 劑枸櫞酸西替帝爾(cetiedil)，在低濃度時改善紅細胞的變形性，而在高濃度時改變細胞膜 陽離子流動使細胞腫脹而失去變形能力3。 2其它試驗是對流變學測量的補充 利用流變學試驗在細胞水平證明藥物的影響是非常重要的，但是其敏感性和專一性很有 限，比如說：阻止Ca2+流入和K+流出鐮刀狀紅細胞的陽離子通道抑制劑能防止細胞 失水，研究其作用時可先將細胞脫水后，采用5 m孔徑的濾膜來定量測定細胞膜變形性的 序貫下降3。更為敏感的方法是用同位素如45Ca、86Rb標記， -閃爍

8、計數(shù)確定陽離子流動4，但使用流變學模型來證實其對完整細胞的作用 非常有用，兩種方法可看作是互相補充。 3采用動力學試驗模型 處于代謝靜止狀態(tài)的靜態(tài)細胞不適合用來研究藥物的作用，采用適當?shù)纳砗痛x動力 模型可以增加流變學試驗的敏感性和特異性。例如，對紅細胞與內(nèi)皮細胞粘附力測量的試驗 中采用的是生理應力模型而不是靜態(tài)模型5。非離子表面活性劑6對此 模型有抑制作用。 抗鐮藥物的研究很困難，因為鐮刀狀細胞在其變形性、密度、年齡、膜性質(zhì)和形態(tài)諸方 面有很大的異質(zhì)性，然而采用密度梯度離心可以去除密度較大和不可逆的鐮狀細胞，剩下較 均勻的年輕細胞群體，體外在含鈣的緩沖液中，經(jīng)歷還原和氧化的循環(huán)，來模擬在體

9、內(nèi)循環(huán) 時的復雜過程。這些年輕細胞將發(fā)生進行性的脫水，Ca2+通道抑制劑和鈣激活K+流 動通道抑制劑，以及其它抗鐮藥物可用于研究對此模型中代謝應力的保護作用。 采用循環(huán)氣體交換模擬體內(nèi)代謝因力，可以擴展到局部貧血血管疾病，在那里循環(huán)的血 細胞暴露在低氧、低pH和/或高滲透壓的環(huán)境中，在此情形下存在著的交替改變非常復雜， 并具有時間依賴性。這是因為局部貧血部位的低pH按照Gibbs-Donnan效應可引起細胞腫脹 ，隨后經(jīng)pH激活的KCl轉(zhuǎn)移導致細胞K+丟失，細胞再次收縮7，局部貧血部位的 乳酸累積，由于滲透作用也引起細胞脫水。通過將正常紅細胞重復多次置于低氧、酸性和含 有不同藥物濃度的高滲透液

10、中，采用循環(huán)氣體交換可以驗證藥物的預防作用。這種體外的試 驗模型要比血管疾病的靜脈血樣本接近病理，因為一旦離開局部貧血部位的代謝應力環(huán)境， 而循環(huán)到靜脈抽血處，紅細胞迅速恢復正常代謝和流變狀態(tài)。 4不可預見性的藥物作用 藥物對血細胞流變學作用不可能總是能夠借助藥理文獻而預料，并由此在體外以合適模 型進行實驗。血管擴張劑和鈣阻滯劑硝苯地平就是一個很好的例子，在興奮組織這個二氫吡 啶類化合物能阻斷Ca2+進入細胞，它對循環(huán)血細胞作用尚未廣泛研究，除了能阻止Ca 2+流入紅細胞外，它還是一個作用很強的Ca2+激活的K+通道抑制劑4 。因此其作為抗鐮藥物的優(yōu)勢可能在于其血管擴張作用，Ca2+進入阻滯及

11、K+流 動抑制作用之間的綜合，在局部貧血血管疾病，硝苯地平的流變學作用很復雜，除了對紅細 胞的作用外，對激活嗜中性白細胞與血管內(nèi)皮細胞間的粘附有著濃度依賴性的抑制作用 8。 總之，流變活性藥物的體外實驗有著巨大的潛在優(yōu)勢，因為這些實驗能解釋流變學效應 和藥物的作用。體外實驗方法特別適合于一系列藥物濃度的研究和尋找活性化合物如中草藥 ，因其組成復雜，需經(jīng)分離以尋找有效的類似物，在藥物試驗的預試階段，流變 學方法研究 藥物對完整血細胞的功效非常優(yōu)越，而生化和同位素研究往往是針對破碎細胞。 在臨床試驗中對體外獲得的血樣進行試驗來確定臨床效果和流變學作用的關系很有價值 。另外流變學試驗能補充臨床結(jié)論，

12、增加臨床試驗的價值，提供簡易方法用于先導性研究， 證明新試化合物的作用。流變學方法在解釋血管疾病的病理生理和確定合理有效藥物治療方 面具有優(yōu)越性。 參考文獻 1Nash G B, Obrien E, Gordon E C. Abnormalities in the mechanical flow properties of red blood cells caused by plasmodium falciparum. Blood,1989, 74(2):855 2Bilto Y Y, Ellory J C, Stuart J. Binding of oxpentifylline to the

13、 eryth rocyte membrane and effects on cell ATP, cation content, and membrane area. Clin Hemorheol,1988,8(3):901 3Stuart J, Stone P C W, Billto Y Y,et al. Oxpentifylline and cetiedi l citrate improve deformability of dehydrated sickle cells. J Clin. Pathol,1987, 40(6):1182 4Ellory J C, Nash G B, Ston

14、e P C W. et al. Mode of action and compar ative efficacy of pharmacological agents that inhibit calcium-dependent dehydra tion of sickle cells. Br J Pharmacol,1992,106(4):972 5Nash G B, Cooke B M, Marsh K,et al. Rheological analysis of the adh esive interactions of red blood cells parasitised by  plasmodium falciparum. Bloo d,1992,79(2):798 6Carterl C, Fisher T C, Hamai H, et al. Haemorheological effects of a nonionic copolymer surfactant (Poloxamer 188). Clin Hemorheol,1992,12(1):109 7Ellory J C, Hall A C, Amess J A. Passive potassium transport in