药物效应动力学研究

具有一定药效作用的物质才可能成为药物，所以，疗效的评价是新药评价工作中的首要任务，它包含着发现新药和评选新药。新药的药效学研究主要指对新药药理作用的观测和作用机制的探讨。目的是确定药物的治疗作用及一般药理作用，为新药临床试验提供可靠依据。

（一）药效学研究

1．主要药效研究 是在机体（主要是动物）器官、组织、细胞、亚细胞、分子、基因水平等模型上，采用整体和离体的方法，进行综合和分析的实验研究，以阐明药物防治疾病的作用及其作用机制。通过药效学研究，可以明确新药是否有效（有效性、优效性），药理作用的强弱和范围（量-效关系、时-效关系、构-效关系）。我国药品注册中强调主要药效研究的意思是，对化学药品类（含生物制品类）的药物来讲，是研究其与治疗、预防、诊断作用密切相关的药理作用，而对中药、天然药物类来讲，是指与其功能主治较为密切相关的药理作用的研究。如抗菌药物主要研究它们的抑菌、杀菌作用。活血化瘀的药物主要研究其对血液流变学相关的作用。通过研究，明确它们的作用强度和特点，与已上市销售的同类药品相比，有什么独特的优点，从而决定其是否有必要作进一步系统深入的药效评价研究；当然在药效研究的同时，若有可能，可在有药效的基础上研究其作用部位（靶点）和作用机制。关于各类药物主要药效研究的要求，可按国家食品药品监督管理局颁布的新药（化学药物）临床前药理研究指导原则和中药新药研究指南及规范的要求进行。

2．一般药理研究 是指主要药效学以外所进行的广泛的药理学研究，包括安全药理学研究和次要药效学研究。安全药理学主要是研究药物在治疗范围内或治疗范围以上的剂量时，潜在的不期望出现的对生理功能的不良影响，即观察药物对中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统的影响。根据需要可能进行追加和（或）补充的安全药理学研究。追加的安全药理学研究：根据药物的药理作用和化学类型，估计可能出现的不良反应。如果对已有的动物和临床试验结果产生怀疑，可能影响人的安全性时，应进行追加的安全药理学研究，即对中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统进行深入的研究。补充的安全药理学研究：是评价受试药物对中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统以外的器官功能的影响，包括对泌尿系统、自主神经系统、胃肠道系统和其他器官组织的研究。其目的包括以下几个方面。

（1）确定药物可能关系到人的安全性的非期望药理作用。

（2）评价药物在毒理学和（或）临床研究中所观察到的药物不良反应和（或）病理生理作用。

（3）研究所观察到的和（或）推测的药物不良反应机制。

新药临床前药理研究工作完成主要药效研究的同时应完成一般药理研究，一般药理研究是指研究药物预期用于临床预防、治疗和诊断主要药效作用以外的广泛的药理作用，通过此而了解新药的全面药理作用，做到药尽其用，同时亦为全面开展毒性研究作准备，而且它本身也是全面毒性评价的重要组成部分。因为药物的作用虽有其一定的选择性，但也不可避免地会具有多方面的药理作用，尤其新中药，其组成属复方制剂，药味多，因而其成分亦多而复杂。因此，根据其功能主治研究其主要药效的同时，研究观察其对机体的其他系统或方面的全面药理作用是非常必要的，加之，药物的治疗作用与不良反应之间是相对的、辩证的。如中药麻黄，对低血压患者来讲，其升压作用是其主要药效，但与此同时产生的中枢兴奋作用与支气管平滑肌松弛作用，可谓一般药理作用，但实属不良反应，可是，麻黄用于支气管痉挛所致的哮喘患者，支气管平滑肌松弛作用则是主要药效，升压作用又变为一般药理的不良反应。由此可以看出，一般药理研究有利于新的药理作用的发现，有利于一药多用，同时一般药理研究可以比较全面地普查一下药物的主要作用部位、作用性质和作用特点，这为毒性试验，尤其是对长期毒性试验设计提供一个重要参考。我国新药研究中的一般药理技术要求，是对有各种药理作用的新药都要用产生主要药效作用的剂量与给药途径（溶于水的药物需静脉注射），进行对清醒或麻醉动物包含对神经系统（仔细观察活动情况及行为变化）、对心血管系统（观察对动物的血压、心率、心电图等的影响）及对呼吸系统（观察对动物呼吸的深度及频率的影响）等三个方面的一般药理研究。事实上，对有些药物来讲仅就此三项指标还是不够的，可能将随着实验条件的改善，技术设备的进步，应再增加充实对其他器官系统作用的观察。

3．作用机制研究 通常包括药效与毒性的研究评价，其作用机制的研究评价是其中的关键内容。虽然在新药作用机制不明确的情况下，只要其符合有效、安全的要求就可上市和在临床使用，这一现象在中药新品种的开发中尤其明显。但是在目前生命现象尚未完全阐明时，其作用机制研究还是其药理作用的研究的最终目标。因为药理作用机制的探明，有助于明确疾病发生的机制，可促进系列新药的发现和被开发。如喹诺酮类抗菌药的抗菌作用机制明确后，作用更强更安全的系列新药相继研制成功并投入临床使用。因此，新药作用机制的研究不但是围绕着其为何有此药理作用而展开，且是新药临床前药理研究评价的一个比较重要的工作部分。若此新药不但较已上市的同类药疗效好毒性小，而且作用机制也不相同，则此新药开发更具有意义与临床价值。

（二）药效学研究方法

药效学研究方法概括讲可分综合法和分析法。所谓综合法是指在整体动物身上进行，是在若干其他因素综合参与下考察药物作用，根据实验动物情况不同，分为正常动物法和实验治疗法。所谓分析方法是采用离体脏器，例如离体肠管、离体心脏、血管、子宫及离体神经肌肉等，单一地考察药物对某一部分的作用。深入研究还包括细胞水平、分子水平的分析研究。

1．整体动物实验 一般用小鼠、大鼠、兔、猫、猴、狗，根据不同情况可用正常动物、麻醉动物、病理模型动物。

（1）观察药物对动物行为的影响常用正常动物。将动物的行为分级，细心观察用药组、对照组动物，并按分级法打分求出平均数，进行显著性测验，从而可判定新药是抑制作用还是兴奋作用。用转棒法观察动物的协调运动是测定新药对中枢神经系统作用和对骨骼肌作用的最简单而经典的方法。观察药物对动物记忆力的影响，测定药物的依赖性实验都是用正常动物。

（2）观测药物对疾病的疗效，常用病理模型动物。

①研究抗精神病药物：常用特定药物造成大鼠舔、嗅、咬等行为，观测新药的安定作用。

②研究抗惊厥药物：常用电惊厥法，化学物质引起的惊厥法，如戊四氮唑、苦味酸等造成动物惊厥模型，从而观测药物的抗惊厥作用。

③研究镇痛药物：常用热刺激法，如小鼠热板法，电刺激小鼠尾部法以及化学刺激法，如用酒石酸锑钾腹腔注射造成扭体反应，从而观测镇痛药的作用。

④研究抗炎药物：用定量的致炎剂如鸡蛋清、右旋糖酐等注入大鼠踝部皮下，造成关节肿胀，测定用药前后的肿胀程度，从而观测抗炎药物的作用。

⑤研究抗高血压药物：用线结扎狗或家兔肾动脉，造成肾性高血压，或使大白鼠长期处在噪声刺激中，以诱发神经源性高血压等，是观察抗高血压药物的最常用方法。

⑥研究抗心律失常药物：用氯仿、肾上腺素、乌头碱等诱发小鼠或大鼠心律失常，或将电级直接联在心房或心室诱发房颤或室颤，是评价抗心律失常药的常用新方法。

⑦抗溃疡药物的研究和评价：常采用大白鼠或豚鼠制备实验性溃疡模型。方法有应激性刺激法（如将大鼠浸于20℃水中）、组织胺法、幽门结扎法等诱发溃疡。其中以应激法较优，成功率达100%，更为常用。

⑧研究镇咳药物：猫静脉注射致咳物二甲苯哌嗪，引起咳嗽发生，咳嗽次数在一定范围内与致咳物剂量呈线性关系。这是研究评价镇咳药的好方法。

⑨研究抗糖尿病药物：给兔、大白鼠、狗、猫、猴、羊静脉注射四氧嘧啶，选择性地损伤胰腺β-细胞，引起实验动物糖尿病，是经典的研究抗糖尿病药物的方法。

⑩研究抗肿瘤药物：动物移植肿瘤用来评价研究肿瘤药，是目前发现肿瘤药最多的途径。

研究抗微生物药物：将致病微生物接种小白鼠计算死亡数，是抗微生物药实验室评价的常用方法。

（3）用整体动物实验时，常用麻醉动物，但应注意麻醉深度的控制和麻醉药物的选择。如在研究评价镇咳药物时，麻醉过深则明显抑制咳嗽反射，影响实验结果。在研究药物对子宫影响时，最好不用乙醚和氯仿，而选用戊巴比妥钠。因前者对子宫有明显抑制，而后者只要剂量适当，不影响子宫活动。

2．离体器官实验 常用的离体器官有心脏、血管、肠段、子宫及神经肌肉标本，用离体标本可比较直观地观测药物的作用。不同的动物标本用于测定不同类的药物作用。

（1）离体蛙心和兔心是观测药物对心脏活动（包括心率、输出量、收缩力等）的影响最常用的标本；猫、兔、豚鼠和狗乳头肌标本制备比较简单，在适宜条件下，可较长时间保持良好的实验状态，是观测药物对心肌基本生理特性（如收缩性、兴奋性、自律性）的影响较好的实验标本。

（2）兔主动脉对α受体兴奋药十分敏感，是测定作用于α受体药物的一个理想标本。被广泛用来鉴定和分析拟交感药和其拮抗药的作用。

（3）豚鼠回肠自发活动较少，描记时有稳定的基线，可用来测定拟胆碱药的量反应曲线。而兔空肠具有规则的收缩活动，可观测拟肾上腺素药和抗肾上腺素药，拟胆碱药和抗胆碱药对活动的影响。

（4）未孕兔子宫对α受体兴奋药十分敏感，可用于鉴定α受体兴奋药或阻断药。豚鼠离体气管段主要含β受体，广泛用于鉴定和分析作用于β受体的药物作用。

（5）蛙坐骨神经腓肠肌标本，小鸡颈半棘肌，大白鼠膈神经标本常用来评价作用于骨骼肌的药物。

（6）在离体器官法中，不同动物的不同器官都要求最适宜的营养环境，因此各种动物的人工生理溶液成分和配制都有区别。在离体器官研究中应特别引起重视。

（7）渗透压：要求等渗，但不同动物对同一物质的等渗浓度要求不同。如生理盐水溶液冷血动物用0．6%～0．75%，温血动物用0．8%～0．9%。各种离子：溶液中含有一定比例的不同电解质离子Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、H＋、OH-等，是维持组织器官功能所必需，组织器官不同，对生理溶液中离子的成分和浓度要求亦不同。pH影响：人工生理盐水中pH一般要求中性，对于哺乳动物心脏冠状动脉，酸性生理溶液可使平滑肌松弛，碱性溶液可使收缩节律加快，振幅缩小。其他条件：葡萄糖提供组织活动所需能量，临用时再加入以防变质；有的离体器官需要氧气，如离体子宫、离体兔心、乳头肌等。离体肠管通以空气即可。

3．细胞培养实验 细胞培养是在细胞水平研究药物作用并分析作用机制的实验方法。

（1）抗肿瘤药物的体外研究，即利用细胞培养技术，根据不同原理测定药物抗肿瘤作用。亚甲蓝法，就是根据癌细胞含有脱氢酶，该酶可使代谢底物脱氢使亚甲蓝还原变为无色这一原理，将肿瘤细胞悬液与受试药物混合，加亚甲蓝孵育。如亚甲蓝不褪色，即初步判定该药有抗癌作用。

（2）近年来发展起来的免疫药理学研究方法也是在细胞水平观察免疫功能改变。如小白鼠腹腔巨噬细胞吞噬鸡红细胞实验及玫瑰花结试验，可用于初步评价免疫增强剂或免疫抑制药。

（3）在抗生素作用机制研究中，利用透射式电子显微镜对金黄色葡萄球菌超薄片进行观察，可以看到青霉素类抗生素使其细胞形态发生的改变，还可看到氨基糖苷类抗生素使肺炎杆菌核糖体数目减少，这些都是在亚细胞水平对药物作用机制的探索。

4．生物化学实验 随着药理科学的不断深入，药理研究手段逐渐由生理转变为生化或酶学手段成为分子药理学的主要内容。

（1）用离体脂肪组织研究作用于β受体的药物（脂肪组织存在β受体），如果药物对β受体有兴奋作用，则引起游离脂肪酸释放增加。预先加入β受体阻断药，则可使游离脂肪酸释放量明显减少，甚至完全阻断。因此通过测定游离脂肪酸含量，可评价作用于β受体的药物。

（2）抗过敏药物研究，先腹腔注射抗原致敏，24h后注射受试药物，再次注射抗原然后处死动物，收集腹腔液并离心，用荧光分光光度法测定组织胺含量，从而评价受试药物抗变态反应的作用。

（3）利用蛋白激酶与一定量氚标记的cAMP结合，内源性cAMP可竞争置换出氚标记的cAMP，再通过微孔滤膜把结合的和游离的氚标记的cAMP分开，再用液体闪烁计数器测定放射性，从而可换算成体内cAMP含量，可分析鉴定作用于β受体药物作用机制。

（4）将配基（如药物）用放射性核素标记，应用放射自显影技术，可研究受体的分布和数量。

这些技术和新方法的应用，使药理学的研究达到崭新的境界。