摘要：临床前药理学研究的目的是判断一个新药是否有预防、治疗和诊断疾病的作用，即是否有效，有效程度如何。
和已知现有药物比较有何特长;通过药理作用机制的探讨为进一步了解药物作用或开发新药提供依据。临床前药理评价是新药评价的核心之一有效与否决定该药能否进入临床评价。其主要内容包括主要药效学、一般药理学(又称安全药理学)药动学和药物作用机制研究。主要药效学,即与防治作用有关的主要药理作用研究。一般药理学,即除主要药效作用外,对机体其他系统(主要指神经系统、心血管系统、呼吸系统或其他系统)的作用。药动学研究了药物在体内的含量随时间变化的规律。药理作用机制研究，即探讨药物产生作用的机制，为进一步了解药物作用或开发新药提供依据。
一、临床前药理评价的基本要求
我国制定了详细的新药临床前药理评价的指导原则,并根据新药的不同类别提出了不同要求。只有通过临床前药理评价才能申报新药临床研究。根据新药临床前药理指导原则。对临床前药理评价的基本要求是:
1.研究人员 课题负责人必须在药理学和毒理学研究方面具有扎实的基础理论知识和丰富的实践经验,并熟悉新药审批办法的有关规定。研究人员应经过专门培训,技术熟练操作准确、观察仔细,作风踏实,以保证结果的可靠性。试验者应在完整整洁的实验记录上签名,以供课题负责人、单位主管领导、药政部门的检查。
2.受试药物 结构确定、制备工艺基本稳定,符合临床研究用药品质量标准的规定、最好能提供与临床前其他基础研究质量同一的药品。所用试剂应标明批号、厂家和规格。
3.实验动物 符合国家规定的等级动物要求。一般用成年动物,必要时可用特定年龄、性别的动物和特定的模型动物。
4.实验仪器 符合要求,写明厂家、规格,有专人定期校验,误差在允许范围内。
5.实验设计 循科学研究的基本规律按随机、对照和重复的原则进行设计。
6.实验记录 尽量采用客观的仪器记录。多人参加记录时,应事先训练统一掌握标准。实验出现与预期结果不同的现象时,应及时记录。实验中差错及时发现后应立即在记录中说明情况。原始记录至少应保存到药品上市后二年。
7、实验结果 应经统计学处理。结果客观实际,结论恰当。
(图为一期临床研究的循证医学等级）
二、主要药效学研究
新药的药效学评价是新药评价的主要工作之一。一般药效评价包含两方面内容:
一是发现新药，二是评选新药。
发现新药是根据实验药物的来源(化学和生物合成思路、天然产物药用记载等)运用各种技术手段,充分了解原来作用不明的化合物的有效药理作用;评新药的任务是经过一系列科学、严密、客观的实验设计,评价有效化合物的优势和不足，从而决定取舍。
发现新药的重点是尽量暴露有效药,不使一些有希望、有苗头的药物被埋没,因此药物筛选时要适度掌握人选标准。评选新药的重点是尽可能地择优录取,不能降低标准。不使一些疗效可疑,或者没有突出优点的药物滥竽充数,造成科研经费的浪费和重复性药物的泛滥。
新药的药效学研究包括主要药效学研究和一般药理学研究,如新药系复方,还应包括复方药理学研究。主要药效学研究的任务是评价新药用于临床预防、诊断、治疗作用相关的主要药理作用。如吗啡类化合物评价其镇痛作用,青霉素等抗生素类药物评价其杀菌作用,胰岛素评价其降血糖作用等。通过评价明确受试化合物的作用强度和特点，与已知药相比有何优点,从而优选出靶点明确、作用强而新颖的化合物。在评价主要药效的同时,如有可能，还应同期完成新药的作用部位和作用机制的研究。
主要药效学研究是指与该药防治作用有关的主要药理作用的研究,应根据该药的分类和药理作用特点进行,原则如下:
1.方法
(1)新药的主要药效作用应当采用体内、体外多种实验方法予以证明,其中一种以上必须是整体的正常动物或动物病理模型。
(2)实验模型必须能反映药理作用的本质。如有些新药无法满足上述动物和模型要求应予以说明理由,改用其他模型。
2.指标应能反映主要药效作用的药理本质。应客观能定量或半定量。
3.剂量应尽量求出ED50或有效剂量范围。量效关系不明确的药物应说明原因。
4.给药方法，应采用拟推荐临床应用的给药方法。如该法在动物上无法实施时。应予说明,改用其它方法。
5.对照应有空白对照和已知标准阳性药物或治疗措施对照。
以上是总的指导原则和要求,但在具体新药评价中反映出的主要药效学研究问题不少包括:动物、模型、指标、剂量、设计统计和其他等问题。下面就这此问题分别进行讨论。
一、动物
临床前药效评价是在动物上进行的,实验动物种类繁多,不同的实验研究,有不同的目的和要求,而各种实验动物又有各自的生物学特性和解剖生理特征,因此动物的选择很重要。动物的种类、品系、年龄、性别和饲养管理等都对药效产生影响。一般来说，主要药效学实验所选动物应是品系清楚、成年健康、雌雄各半、符合实验动物管理要求、与人体相应系统近似、对药效学反映敏感感的动物。其总的原则如下:
1.生理及健康状况 选择的动物必须是健康、符合实验动物管理要求的。各种动物的健康标准都有一定的客观指标,按微生物控制的程度不同把实验动物分为五个等级,即普通动物、清洁动物、SPFS无特定病原体)动物、无菌动物和悉生动物。一般实验应选用清洁级以上的动物。
2.年龄 幼龄动物一般较成年动物敏感,为了减少个体差异,应选择适龄动物进行实验。一般实验常用性成熟后的成年动物,对于一些长期毒性实验或实验周期长的实验项目或观察药物对生长、发育、内分泌等系统的作用时则以幼年动物为好:有关衰老研究如老年性痴呆、骨质疏松症等则应选用老年动物或衰老过程较快的专用模型动物。
3.性别 不同性别的动物对同一药物的敏感性差异很大,对外界刺激的反应也不尽相同。一般实验常用雄性动物或雌雄各半使用。但进行致畸试验及对雌性内分泌和雌性生殖系统作用的药物就要使用雌性动物,而热板法镇痛试验也是雌性动物较为敏感。
4.种属差异性 包括动物与人的差异,不同动物种属之间的差异和同种动物不同品系之间的差异：
(1)动物与人的差异性: 实验应选择结构、功能、代谢等方面与人类相似的动物进行。
一般来说,实验动物进化层次越高,其结构、功能越复杂,反应也越接近人类。但这些动物价格昂贵,不易获得,饲养管理较困难。许多啮齿类实验动物,由于体型小，繁殖周期短,饲养管理容易,在药效学实验中应用广泛。但我们必须充分估计这些动物和人之间的差异性。有的反应只出现于动物,而有的反应只出现于人,如甲醇对动物的毒性小，因为动物体内有将甲醇转变成低毒甲酸盐的特异性酶;二硝基酚对动物毒性也很小,但1935--1937年美国将其作为减肥药在治疗人的肥胖症时能引起人的白内障、骨髓抑制甚至死亡。
有些药物对动物无效或效果差,但对人体却有效，如环丝氨酸对动物感染无效,但对结核患者却有效;白消安对动物白血病疗效差,但对人的慢性髓性白血病的疗效却很好;有些磺胺药在某些家畜身上疗效不好,但在人身上疗效却很好;保泰松在人体内的半衰期为70小时,作用持久，而在大鼠、狗、兔(甚至小鼠和马)体内,保泰松因为半衰期短而对这些动物的作用微弱;丙米嗪只有去甲基形成去甲基丙米嗪后才真正发挥有效作用，但其在小动物体内几乎不被代谢,故活性很小,而在人体内却迅速代谢,所以有抗抑郁作用。
相反有些药物动物实验有效,但临床应用却无效，如苄基青霉素对动物感染有效,对人却很差;吗啡在动物身上安全系数比哌替啶大14倍,但在临床上哌替啶却比吗啡安全。为了使动物实验结果尽量与人接近,开始时应多选几种动物。用比较药效学的方法,对药物在不同种动物中的反应做定性与定量比较然后选择最合适的动物模型来做实验。
(2)不同种属动物之间的差异性: 不同种属实验动物机体存在一些特殊结构,使它们对药物的反应出现明显的差异。
如吗啡对大鼠、兔、狗和猴引起抑制,但对小鼠、马、老虎和猫却引起兴奋;啮齿类动物(大鼠、家兔、豚鼠)不易产生变性血红蛋白,也没有呕吐反应;组织胺使豚鼠支气管痉挛窒息而死亡,对于家兔则是收缩血管和使右心室功能衰竭而死亡等。在药效学评价中这些种属差异要予以重视,这也是药理学实验中使用多种动物做实验的原因之一。
一般来说，一个药物在多种动物机体上的反应都一致，说明该药的共同性大,人体出现相同效应的机会就大。反之，一个药物对几种动物的作用很不一致,说明该药的共同性少,预期对人作用的一致性的机会就小。
此外，由于动物之间的差异很大,常要选用那些对实验因素最敏感的动物作为实验对象，如家兔对体温变化十分灵敏,适宜发热、解热等研究;大鼠垂体-肾上腺功能发达，适宜作应激反应、垂体、肾上腺等内分泌实验研究;豚鼠易于致敏,适宜作过敏实验研究;鸭可用于引起白内障的药物实验;鸽子能用于引起呕吐的药物实验;筛选抗癌药物经常用一些特殊的小鼠;作用于皮肤的药物则最好用小型猪。
(3)同一种属不同品系动物之间的差异性:品系是指按照遗传学控制的标准将实验动物进行分类。
有近交系(纯系)动物、突变系动物、杂种 F1代或杂交群动物、封闭群(远交系)动物等四种不同类型。克服动物品系差异的办法是采用同一品系的动物,如比较同一化合物的不同批号产品的活性或毒性时,往往采取同一品系的动物。
一般情况下，近交系动物突变系动物、杂种F代动物的生物应稳定性和实验重复性都较封闭群好。近交系动物有基因的高度纯合性、同源性,因而表现出反应的高度均一性,但不能不问实验目的，一味说求近交系动物。事实上,只有个性没有共性的结果,往往在人体上意义不大;共性越充分的结果往往在人体上意义较大。
近交系动物主要在涉及组织细胞或肿瘤移植的实验中不可或缺。突变系动物是带有突变基因的动物,在研究人类的一些代谢病、分子病和肿瘤等时有其独特的使用价值。如在研究人类的肥胖病和糖尿病时可选用肥胖小鼠;裸鼠由于其免疫缺陷,常作为人类恶性肿瘤的受体,对于研究人体肿瘤对药物的敏感性及药物治疗有很大帮助。封闭群动物由于具有一定的遗传差异,类似于人体,多应用于人类遗传研究、药物筛选毒物试验、系列化制品的鉴定等方面。
现在也有各种特殊品系的动物供实验选用。很多自发性疾病动物模型在研究人类疾病时具有重要的价值如自发性高血压大鼠高癌鼠低癌鼠、中国地鼠的自发性真性糖尿病、小鼠的各种自发性肿瘤,山羊的家族性甲状腺肿等。这类动物疾病的发生、发展与人类相应的疾病很相似,可以用这些有自发疾病的模型动物来评选药物,供特殊药效学评价。
有些动物可通过人工措施来造成某种与人体疾病相似的疾病模型,这些模型动物对评价新药的主要药效作用比一般正常动物更接近实际情况,具有能在短时间内复制出大量疾病模型,并能严格控制各种条件使复制出的疾病模型适合研究目的需要等特点,为实验治疗学奠定了基础。
5.昼夜节律性时间药理学(chronopharmacology)
是研究生物体的昼夜节律对药物作用或体内过程影响的药理学分支。
由于生物体的一些生理功能或病理现象呈明显的昼夜节律,因此在昼夜节律的不同时间给某一药物以后,在药物的生物利用度、血药浓度、代谢与排泄等方面,常呈现一种周期性改变,因而反映在药效和不良反应上也会有节律性的变化这种变化对药物的临床应用会有明显影响,同样在动物药效学评价中也会有明显影响。
如降血糖药中胰岛素在上午10时的降血糖作用较下午强,而甲苯磺丁脲的半衰期以早晨8时给药最长,服药半小时后的降血糖幅度明显大于在下午18时给药者。其他还有许多药物,如降压药、平喘药解热镇痛药、激素药、抗过敏药、降血脂药、强心药、抗抑郁药、抗溃疡药、抗生素及抗肿瘤药等都发现在药效反应上受昼夜节律的影响。还要注意的是,对药物反应,除有昼夜的节律变化外,偶也有1周、1个月,以至1年的节律变化。
综上所述,动物选择时应尽可能选用与人在生物学上接近,在机体解剖、生理反应等功能上相类似的动物同时还要注意动物的年龄、性别遗传、品系、营养环境等因素,既有重点又能全面的进行选择。
参考文献
1、《临床前指导原则》相关资料
2、《药物非临床研究质量管理规范》
3、《药品注册管理法》
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