新藥臨床前藥效學評價(下)課件

新藥臨床前藥效學評價(下)------體內藥效研究

樊后興2016年9月新藥臨床前藥效學評價(下)樊后興1

目錄一實驗動物模型概述二實驗動物的選擇三試驗動物模型的建立四給藥途徑及計量五結語目錄一實驗動物模型概述2

動物模型一般分為自發(fā)性動物模型（難得）及誘發(fā)性或實驗性動物模型（常見）兩大類。模型選擇——考慮與臨床的相關性：敏感動物發(fā)病機制致傷因素損傷程度其他考慮：模型的可獲得性、成熟度及公認性一實驗動物模型概述

動物模型一般分為自發(fā)性動物模型（難得）及誘發(fā)性或實34自發(fā)性動物模型：突變系的遺傳疾病和近交系的腫瘤模型，如高血糖小鼠、肥胖癥小鼠、高血壓大鼠等。實驗性動物模型：通過化學、物理、生物等因素，人工誘發(fā)器官、組織或全身性損害，如動物發(fā)熱模型、動物佐劑性關節(jié)炎模型、四氧嘧啶所致糖尿病大鼠等。4自發(fā)性動物模型：突變系的遺傳疾病和近交系的腫瘤模型，如高血4動物模型的意義1、避免了人體實驗造成的風險和倫理問題2、利于研究發(fā)病率低，病程長的疾病3、可嚴格控制實驗條件，排除復雜因素4、樣品收集方便，結果分析容易動物模型的意義1、避免了人體實驗造成的風險和倫理問題56實驗動物的三個特殊要求人工培育，遺傳背景清楚生活環(huán)境設施應達國標中的等級標準專門用于科研、教學、生產(chǎn)、檢定、實驗等常用實驗動物小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠（倉鼠）、兔、犬、猴、貓、小型豬、雞等。6實驗動物的三個特殊要求67實驗動物的一般選擇原則1.選用與實驗動物模型要求相適應的實驗動物規(guī)格（年齡、體重、性別等）2.無特殊要求的，選成年健康動物，各種動物體重為：小鼠，18~22g；大鼠，150g~250g；家兔，1.5~2.5kg；比格犬，8~10kg；每一批動物體重相差不超過±20%。3.選用解剖、生理特點符合實驗目的要求的實驗動物。同品種不同品系的動物存在特殊的反應，應注意選擇應用。如Wistar大鼠、SD大鼠等。7實驗動物的一般選擇原則1.選用與實驗動物模型要求相適應的實784.選用與人的機能、代謝、機構和疾病特點相似的動物。（獼猴、犬、貓、豬等）5.選用人獸共患疾病的實驗動物和傳統(tǒng)應用的實驗動物（SARS:果子貍,禽流感：雞）6.實驗動物的選擇和應用需注意符合相應的國際規(guī)范（GLP、3R原則）84.選用與人的機能、代謝、機構和疾病特點相似的動物。（獼89動物實驗應注意的問題遵循國際“３Ｒ”原則替代（replacement）減少（reduction）優(yōu)化（refinement）善待動物自我保護9動物實驗應注意的問題遵循國際“３Ｒ”原則二實驗動物的選擇動物選擇依據(jù)符合要求，品系清楚成年健康，雌雄各半特定模型，特定動物二實驗動物的選擇動物選擇依據(jù)10

昆明種：白化小鼠－封閉群主要生物學特征：繁殖率和存活率高抗病率和適應性強

廣泛用于藥理學和毒理學研究，如鎮(zhèn)痛抗炎、學習記憶、神經(jīng)系統(tǒng)等實驗1.常用實驗動物介紹1.常用實驗動物介紹11C57BL：黑色小鼠－近交系主要生物學特性：乳腺癌自然發(fā)病率低對放射線中度抵抗對結核桿菌敏感遺傳背景清楚，基因組測序完成常用于轉基因小鼠的制備,腫瘤學和遺傳學的研究。C57BL：黑色小鼠－近交系12裸小鼠－突變系主要生物學特性：先天性胸腺發(fā)育缺陷無被毛T細胞功能缺失主要用于免疫學、腫瘤學研究和單克隆抗體的制備。裸小鼠－突變系13SD：白化大鼠－封閉群主要生物學特性：對疾病抵抗力較強自發(fā)性腫瘤的發(fā)病率較低對性激素敏感性高廣泛用于藥理學和毒理學研究，如高血壓、鎮(zhèn)痛抗炎、內分泌、藥物依賴性等實驗SD：白化大鼠－封閉群14短毛豚鼠主要生物學特性豚鼠嗅覺、聽覺較發(fā)達不能合成維生素C豚鼠易引發(fā)速發(fā)性變態(tài)反應呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)抗病能力較差應用于過敏反應、皮膚刺激試驗、平喘、鎮(zhèn)咳、局部麻醉藥等研究短毛豚鼠新西蘭兔生物學特性聽覺和嗅覺靈敏性成熟期因品種而異對致熱物質敏感主要用于心血管病、熱源、消化道炎癥等實驗新西蘭兔比格犬國際上標準實驗用犬。性情溫順、易于馴服和抓捕抗病能力強遺傳性能穩(wěn)定，對實驗反應一致。常用于高血壓、條件反射、消化系統(tǒng)、腦血管病等實驗比格犬17獼猴生物學特性大腦發(fā)達生理生殖與人非常接近易感某些人類傳染病常用于藥物依賴性、疫苗、行為科學和神經(jīng)生理等實驗新藥臨床前藥效學評價(下)課件2.動物的預篩大部分動物只要選用符合實驗動物管理要求的動物就行。但有些藥理實驗還必須首先將這些動物進行過篩，即預篩。選擇在一定藥理反應指標內的動物，以免因個體差異太大而影響結果的評判，然后進行隨機分組試驗。如觀察藥物對小鼠游泳、學習記憶和抗癲癇藥的轉棒試驗等，都應先進行預篩。類似的還有鎮(zhèn)痛試驗用小鼠；鎮(zhèn)咳試驗用豚鼠進行電刺激嗽時約有5％的豚鼠可對刺激無反應或不能發(fā)生復制反應，這些動物也應棄去；利尿藥與抗慢性腎衰藥試驗用大鼠也需預篩，測定無蛋白尿者方可入選使用。2.動物的預篩大部分動物只要選用符合實驗動物管理要求的動物193.年齡的選擇一般選用成年動物。但有些實驗要選用年齡不同的動物。如觀察藥物對生長、發(fā)育、內分泌等作用時，以幼年動物為好；而觀察抗衰老作用時，則宜用老年動物或衰老過程較快的模型動物。病毒性心肌炎體外模型的心肌細胞需用新生3～4天SD大鼠的心臟所得的細胞懸液，病毒性心肌炎在體模型宜用3～4周齡BABL／C

雄性小鼠，ip柯薩奇B3病毒感染而成；豚鼠致喘不僅要用純種，而且體重宜小于200g的豚鼠引喘較敏感；抗腫瘤的藥物中細胞毒類藥物藥敏試驗用大鼠宜用3～4周齡，約50～70g較宜；鴨乙型肝炎病毒試驗需用1日齡北京雛鴨；減肥藥試驗用剛斷乳的SD大鼠，約50g，用于營養(yǎng)性肥胖模型。若是下丘腦性肥胖模型則用新生乳鼠，自出生頭一天起scl5％谷氨酸鈉造模。3.年齡的選擇一般選用成年動物。但有些實驗要選用年齡不同的204.性別的選擇臨床前藥效學試驗通常用雌雄各半動物。但不少藥效學試驗需用雄性動物:如抗癲癇藥的癲癇模型動物；抗動脈粥樣硬化藥和調血脂藥的實驗動物；精神藥藥效試驗的動物；抗血小板聚集藥常用雄性兔和大鼠，以避免雌性動物的性周期對實驗結果的影響；抗凝血藥最好用雄性動物；中毒性心肌炎在體模型用Wistar雄性大鼠。觀察藥物對呼吸道分泌的影響一般用雄性小鼠；利尿藥及抗利尿藥實驗用大鼠；抗腎病藥造模用雄性大鼠、兔或犬；抗結石藥、抗前列腺增生藥和腎上腺皮質激素類藥物的有關代謝試驗等均用雄性動物；抗痛風關節(jié)藥動物模型用雄性大鼠和兔；抗風濕性關節(jié)炎藥和抗炎免疫藥的藥效學實驗也用雄性動物；抗梅毒螺旋體藥用新西蘭含兔；抗神經(jīng)毒藥藥效學試驗一般也用雄性動物。4.性別的選擇臨床前藥效學試驗通常用雌雄各半動物。21有些藥效學試驗宜用雌性動物。如藥物對雌性動物內分泌及生殖系統(tǒng)的作用當然用雌性動物。此外，鎮(zhèn)痛藥試驗的熱板法和足跖刺激法，由于陰囊部位對熱較敏感，不用雄鼠而用雌性鼠。有些藥效學試驗宜用雌性動物。如藥物對雌性動物內分泌及生殖系統(tǒng)225.種屬異同性動物和人、不同動物之間、同一動物不同品系之間對藥物的反應均有相似性的一面和差異性的另一面。正確認識這種異同性，對正確評估藥效學評價的結果意義重大。既不因相似性而一味迷信實驗藥效學結果好壞就決定臨床療效的優(yōu)劣；也不因差異性就忽視認真完成藥效學試驗，錯誤地強調最終的判斷；豈不知，一般來講，動物身上做不出藥效學結果是不能批準上臨床的。新藥評價發(fā)展到今天，臨床前評價是上臨床的基礎和依據(jù)，必須嚴肅認真去完成。5.種屬異同性動物和人、不同動物之間、同一動物不同品系之間235.1人與動物的差異回顧新藥評價歷史，就發(fā)現(xiàn)不少藥物在動物實驗無效，而臨床應用不差。如環(huán)絲氨酸對動物感染結核無效，但對結核病人卻肯定有效；保泰松在動物實驗中未見有消炎作用，但對人卻有肯定療效。當然也有相反的例子，動物實驗有效，臨床應用無效。如芐基青霉素對動物感染有效，對人卻很差。還有對動物療效較差，而對人卻較好。如丁二醇二甲烷磺酸酯(馬利蘭、白消安)對動物白血病療效較差，但對人的慢性髓性白血病的療效卻較好。5.1人與動物的差異回顧新藥評價歷史，就發(fā)現(xiàn)不少藥物在動物24魯卡因局部應用，對人是局麻作用，對馬卻是中樞興奮作用；肌松劑琥珀酰膽堿和十烴季銨對人呈去極化型阻斷作用，而對大鼠、兔和豚鼠卻表現(xiàn)為雙相阻斷作用；腎上腺素能誘導人的血小板聚集，但對大鼠無此作用；丙咪嗪對人有抗抑郁作用，對小鼠和兔無此作用；杜冷丁對人比嗎啡安全，但動物卻不如嗎啡安全；人注射組胺引起血壓升高，而大鼠和貓則血壓下降；人對催吐藥敏感，但鼠類和兔不引起嘔吐；抗5-HT藥溴麥角酰胺對大鼠的足趾浮腫有抗炎消腫作用，但對人卻無此作用；別嘌呤醇治療人的痛風、高尿酸血癥效果很好，因它能抑制黃嘌呤氧化酶，但在批準上臨床時費了很長時間，因對動物無效，究其原因是人對嘌呤代謝的最終產(chǎn)物排泄的是尿酸，而其它哺乳動物是將嘌呤分解成尿囊素后排泄。

魯卡因局部應用，對人是局麻作用，對馬卻是中樞興奮作用；255.2動物之間的差異嗎啡對狗和猴引起抑制，但對老虎和貓卻引起興奮；嚙齒類動物(大鼠、家兔、豚鼠和小鼠)不引起嘔吐，但鴿子、狗和貓則對嘔吐敏感；家兔注射組織胺后引起血壓升高，而貓和大鼠則血壓降低；貓對司可林和十烴季銨呈去極化型阻斷作用，而兔、豚鼠和大白鼠則常表現(xiàn)為雙相阻斷作用；治療心功能不全的藥物不宜用大鼠作藥效學試驗，因為它對強心甙和磷酸二酯酶抑制的強心反應不敏感，而二者又常作為陽性對照藥，前者如地高辛，后者如甲腈吡啶，此外，有些新藥本身也可能屬于這二類；5.2動物之間的差異嗎啡對狗和猴引起抑制，但對老虎和貓卻引26腎上腺素能誘導兔血小板聚集但不能誘導大鼠血小板聚集，因為大鼠血小板無PAF受體；狗無論清醒或麻醉狀態(tài)，對各種刺激(化學、機械、電、迷走神經(jīng))均敏感，可引起咳嗽反應，而豚鼠僅對化學和機械刺激敏感，大、小鼠則因變異太大而不宜采用；利尿藥和抗利尿藥實驗宜選擇大鼠或犬，不宜用小鼠或兔；抗血吸蟲藥常用小鼠、兔或犬，不宜用大鼠；解熱藥實驗宜首選兔等等。正是由于動物種屬差異性很大，因而目前趨向于采用反應比較特異的多種所謂“專家式”動物，而不是用一兩種“全能”動物。如豚鼠常用作過敏試驗及維生素C缺乏癥試驗；家兔用于皮膚及眼的刺激試驗；鴨用于引起白內障的藥物及病毒性肝炎治療的模型。腎上腺素能誘導兔血小板聚集但不能誘導大鼠血小板聚集，因為大鼠275.3品系之間的差異不同種屬動物對藥物反應有差異性，就是同一種動物的不同品系有時也有藥物反應的不同。這種反應的差異是由遺傳因素決定的。如黑色家兔多數(shù)都有抗阿托品作用，白色家兔無此作用，因前者有控制阿托品酯酶的基因；KL系小白鼠對胰島素的耐藥性比其它系列的小白鼠高l0倍；大鼠Sprague-Dawley、Wistar、Holtzman和Long-Evans等系列，研究發(fā)現(xiàn)酶誘導劑苯巴比妥的作用在Long-Evans大鼠中最強；而丙咪嗪的抗利血平作用則以Long-Evans最低。5.3品系之間的差異不同種屬動物對藥物反應有差異性，就是同28克服動物品系差異的辦法是采用同一品系的動物?，F(xiàn)在國際上公認的小鼠近交系約有252個品系，大鼠也有200多個品系，豚鼠和家兔也有10多個品系。如有些動物有自發(fā)疾病，這種疾病與人體疾病也有某些相同之處，可以用這些自發(fā)疾病的模型動物來評價藥物。如有多種特殊疾病的小鼠，如高癌鼠、低癌鼠、糖尿鼠、自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)、先天性肌萎縮病鼠等，可進行特殊藥效學評價?？朔游锲废挡町惖霓k法是采用同一品系的動物。現(xiàn)在國際上公認的29三種情況有合適的動物模型，如抗感染、鎮(zhèn)痛、移植性腫瘤等無較好的動物模型，如銀屑病、暈動病、藥物依賴等無恰當?shù)膭游锬Ｐ?，如精神病、神?jīng)官能癥、頭痛等三實驗動物模型的建立所謂合適就是指能反映臨床疾病的病理生理過程，能反應藥理作用的本質。模型動物一般要選用與人體解剖、生理反應和機能類似的動物，不同動物模型選擇不同的動物。三種情況三實驗動物模型的建立所謂301.藥效學實驗動物模型(一)動物模型的治療結果與人體試用結果基本相同。這占大多數(shù)，否則也就失去了制造動物模型的意義了。如抗感染動物模型(家兔的梅毒病和結核性腦膜炎，豚鼠的真菌感染模型等)；可移植性腫瘤動物模型(B16黑色素瘤，Lewis肺癌等)；小鼠鎮(zhèn)痛模型(熱板法和扭體法等)；豚鼠過敏性氣喘模型；大鼠高血壓模型(SHR自發(fā)性高血壓大鼠、腎動脈結扎型模型和Doca模型等)；寄生蟲感染模型(鼠瘧原蟲及猴瘧原蟲模型)；各種心律失常模型；糖尿病模型和胃潰瘍模型；類風濕性關節(jié)炎模型等等。1.藥效學實驗動物模型(一)動物模型的治療結果與人體試用結312.藥效學實驗動物模型(二)無合適的模型或不大好建立，前者如銀屑病、禿發(fā)、頸椎病、骨質增生、痔瘡、紅斑性狼瘡和視網(wǎng)膜炎等，可采用一些間接指標，如改善皮膚微循環(huán)，測量毛發(fā)生長速度、數(shù)量與彈性，測定皮膚膠原蛋白含量及觀察眼結膜的微循環(huán)等；后者如冠心病、癲癇、慢性萎縮性胃炎等，雖然也評選了一些藥物，但與人體相比，在病原及病理上總還有相當差距，更要經(jīng)過多種方法驗證，特別是臨床驗證后才能肯定。2.藥效學實驗動物模型(二)無合適的模型或不大好建立，前者323.藥效學實驗動物模型(三)第三種情況是有些疾病在動物迄今無法建立，如神經(jīng)官能癥、精神病、眩暈癥、四肢麻木、夜尿和幻覺等?？傊畬λ幚碜饔靡唧w分析，大量查閱文獻，結合客觀實際進行藥效學動物模型的試驗設計。3.藥效學實驗動物模型(三)第三種情況是有些疾病在動物迄今334.藥效學動物模型的注意事項藥效學動物模型，一般來說，以整體動物為好，我國藥效學指導原則也指出，至少有一種整體動物模型。但也并非不能用離體實驗模型，只要特異性好，能反映藥理作用的本質就行。如青蛙坐骨神經(jīng)腓腸肌標本可用作橫紋肌松弛藥的藥效學評選；離體器官可以作為藥效學評選模型，在試管內也可評選藥物的藥理作用。如抗寄生蟲藥和抗微生物藥物大部分先在試管內看藥效。很多作用于酶的藥物(單胺氧化酶抑制劑、碳酸酐酶抑制劑、膽堿酯酶抑制劑及其重活化劑)都可先在試管內觀察它們對酶的作用強度和形式。4.藥效學動物模型的注意事項藥效學動物模型，一般來說，以整34

要注意整體動物模型和各種體外模型的藥理反應之間的差別。如很多簡單的酚化物和芳香胺在體外百分之幾的濃度就能抑制結核桿菌的生長，而在體內無效。如果Domark不是及早在感染小鼠上做實驗，那么磺胺藥也不會被他發(fā)現(xiàn)，因后者在體外作用極弱。瘧原蟲雖有體外(惡性瘧原蟲體外培養(yǎng)成功)和體內二種方法，但主要是靠體內；對病毒，體外過篩有效藥很多，而體內無效。體外試驗受pH、滲透壓等因素的影響較多較大。要注意整體動物模型和各種體外模型的藥理反應之間的差別。35

為此藥理工作者對模型本身必須進行認真的研究，應選擇與人體反應比較接近的動物模型。建立模型應根據(jù)人體發(fā)病機制來建立。如果模型本身成問題，然后對著這個錯誤的靶子去用藥，當然得不出正確的結果來。一般來講，更強調整體模型。在利用體外模型評選時，需反復探討模型本身的基礎。一定要在體內和體外，動物和人體的各方面效應之間不斷驗證。發(fā)現(xiàn)矛盾時再深入分析原因，從中找出比較能代表人體反應情況的模型進行試驗。所以，一個藥效評價往往需要用幾個模型，而且在評價工作的不同階段反復進行。切忌單憑個別動物指標就作出是與否的結論。要知道無效藥物用于臨床同樣是害人害己，浪費有限的資金。為此藥理工作者對模型本身必須進行認真的研究，應選擇與人體反36灌胃ig(po)

靜脈內iv

皮下注射sc

腹腔內注射ip

側腦室內注射icv

局部用(皮膚；鼻內；直腸內…)動物試驗須與臨床上擬采用的一致！實際操作中如何固定如何給藥1.給藥途徑四給藥途徑及計量灌胃ig(po)

靜脈內37不同動物不同給藥途徑常用容量和最大容量(mL)給藥途徑小鼠大鼠豚鼠家兔犬平均體重20g200g400g1.5kg12kgig

灌胃0.2-1.01.0-4.01.0-5.05-1050-100ip腹腔內注射0.2-1.01.0-3.02.0-5.05-105-15im肌內注射0.1-0.20.2-0.50.2-0.50.5-12-5iv靜脈內注射0.2-0.51.0-2.01.0-5.03-1035-50sc皮下注射0.1-0.50.5-1.00.5-2.01-33-10不同動物不同給藥途徑常用容量和最大容量(mL)給藥途徑小鼠大38可參考：體外試驗結果同類藥物的有效劑量急性毒性試驗結果預試驗結果劑量設置合理與否的標準：能否得到有效劑量范圍，包括起效劑量、最佳有效劑量和量效關系。開始給藥時間、給藥持續(xù)時間和給藥間隔非常重要。2.劑量設置2.劑量設置3940如何確定藥效學試驗的劑量？臨床等效劑量：根據(jù)體表面積折算法在同等體表面積單位時的劑量。（適用于安全系數(shù)小的藥物如抗癌藥等）根據(jù)臨床用量的體重計算（常用）：根據(jù)人用劑量按體重計算。根據(jù)半數(shù)致死量（LD50）計算：可用其1/20～1/10做為有效劑量的預摸。(具有合理的安全窗)根據(jù)文獻估計劑量40如何確定藥效學試驗的劑量？臨床等效劑量：根據(jù)體表面積折算4041考慮長毒劑量設計：藥效試驗高劑量組應低于長毒試驗的中劑量組或低劑量組，為此藥效試驗的高劑量組，不宜超過人用量的20倍(指大鼠試驗)。根據(jù)預試驗測定劑量：通過預試驗找出最小有效量，再做正式試驗。預試驗應以等效劑量為標準進行預摸。正式實驗時常常以等效劑量作為中劑量，大、中、小劑量差為2～3的等比級數(shù)為宜。如0.1,0.3和1mg/kg；1,3和10mg/kg；10,30和100mg/kg；41考慮長毒劑量設計：藥效試驗高劑量組應低于長毒試驗的中劑量4142不同種屬動物和人用劑量之間如何換算？方法1按公斤體重換算

B種動物劑量（mg/kg)=w×A種動物劑量（mg/kg)

例：已知小鼠對某藥的最大耐受量為20mg/kg，計算家兔的給藥劑量。查表1，A種動物為小鼠，B種動物為家兔，交叉點為折算系數(shù)w=0.37，故家兔給藥劑量為

0.37×20mg/kg=7.4mg/kg1.5kg家兔用藥量為11.1mg。42不同種屬動物和人用劑量之間如何換算？方法1按公斤體4243

表１動物與人體的每公斤體重等效劑量折算系數(shù)表折算系數(shù)小鼠大鼠豚鼠兔貓犬人(0.02kg)(0.2kg)(0.4kg)(1.5kg)(2kg)(12kg)(60kg)B種動物或成人小鼠(0.02kg)1.001.401.602.702.204.809.01大鼠(0.2kg)0.701.001.141.882.303.606.25豚鼠(0.４kg)0.610.871.001.652.053.005.55兔(1.5kg)0.370.520.601.001.231.763.30貓(2kg)0.300.420.480.811.001.442.70犬(12kg)0.210.280.340.560.681.001.80人(60kg)0.110.160.180.300.370.531.0043

表１動物與人體的每公斤體重等效劑量折算系數(shù)表折算系數(shù)小44表2

不同動物劑量折算系數(shù)動物種類小鼠大鼠豚鼠家兔

貓猴犬人K(折算系數(shù))10.710.620.370.300.310.210.11簡化倍數(shù)97643321注：不同種類動物等效劑量分別相當于人臨床劑量的2~9倍。誤差允許范圍為0.5~1倍。44表2

不同動物劑量折算系數(shù)動物種類小鼠大鼠豚鼠家兔

貓猴五結語進行新藥非臨床藥效學研究前應綜合考慮：立題依據(jù)品種特點適應癥特點目前臨床治療現(xiàn)狀同類品種情況CasebyCase五結語進行新藥非臨床藥效學研究前應綜合考慮：45

在藥效學研究過程中應注意：試驗方法和模型可靠試驗設計合理觀察指標與臨床相關性好有效性判斷標準明確、準確對照藥選擇恰當在藥效學研究過程中應注意：46

對試驗結果綜合分析與評價的重點在于：明確試驗結果與臨床的相關性綜合藥代、毒理結果闡述藥物作用特點提供對臨床擬定適應癥及給藥方案的支持對試驗結果綜合分析與評價的重點在于：47以SFDA、FDA相關指導原則為參考；以相關文獻和申報資料為參考；加強和藥申部門和相關專家的溝通；考慮問題要全面和系統(tǒng)，做好頂層設計；具體問題具體分析。結束語以SFDA、FDA相關指導原則為參考；結束語48謝謝大家！謝謝大家！49知識回顧KnowledgeReview知識回顧KnowledgeReview新藥臨床前藥效學評價(下)------體內藥效研究

樊后興2016年9月新藥臨床前藥效學評價(下)樊后興51

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動物模型一般分為自發(fā)性動物模型（難得）及誘發(fā)性或實驗性動物模型（常見）兩大類。模型選擇——考慮與臨床的相關性：敏感動物發(fā)病機制致傷因素損傷程度其他考慮：模型的可獲得性、成熟度及公認性一實驗動物模型概述

動物模型一般分為自發(fā)性動物模型（難得）及誘發(fā)性或實5354自發(fā)性動物模型：突變系的遺傳疾病和近交系的腫瘤模型，如高血糖小鼠、肥胖癥小鼠、高血壓大鼠等。實驗性動物模型：通過化學、物理、生物等因素，人工誘發(fā)器官、組織或全身性損害，如動物發(fā)熱模型、動物佐劑性關節(jié)炎模型、四氧嘧啶所致糖尿病大鼠等。4自發(fā)性動物模型：突變系的遺傳疾病和近交系的腫瘤模型，如高血54動物模型的意義1、避免了人體實驗造成的風險和倫理問題2、利于研究發(fā)病率低，病程長的疾病3、可嚴格控制實驗條件，排除復雜因素4、樣品收集方便，結果分析容易動物模型的意義1、避免了人體實驗造成的風險和倫理問題5556實驗動物的三個特殊要求人工培育，遺傳背景清楚生活環(huán)境設施應達國標中的等級標準專門用于科研、教學、生產(chǎn)、檢定、實驗等常用實驗動物小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠（倉鼠）、兔、犬、猴、貓、小型豬、雞等。6實驗動物的三個特殊要求5657實驗動物的一般選擇原則1.選用與實驗動物模型要求相適應的實驗動物規(guī)格（年齡、體重、性別等）2.無特殊要求的，選成年健康動物，各種動物體重為：小鼠，18~22g；大鼠，150g~250g；家兔，1.5~2.5kg；比格犬，8~10kg；每一批動物體重相差不超過±20%。3.選用解剖、生理特點符合實驗目的要求的實驗動物。同品種不同品系的動物存在特殊的反應，應注意選擇應用。如Wistar大鼠、SD大鼠等。7實驗動物的一般選擇原則1.選用與實驗動物模型要求相適應的實57584.選用與人的機能、代謝、機構和疾病特點相似的動物。（獼猴、犬、貓、豬等）5.選用人獸共患疾病的實驗動物和傳統(tǒng)應用的實驗動物（SARS:果子貍,禽流感：雞）6.實驗動物的選擇和應用需注意符合相應的國際規(guī)范（GLP、3R原則）84.選用與人的機能、代謝、機構和疾病特點相似的動物。（獼5859動物實驗應注意的問題遵循國際“３Ｒ”原則替代（replacement）減少（reduction）優(yōu)化（refinement）善待動物自我保護9動物實驗應注意的問題遵循國際“３Ｒ”原則二實驗動物的選擇動物選擇依據(jù)符合要求，品系清楚成年健康，雌雄各半特定模型，特定動物二實驗動物的選擇動物選擇依據(jù)60

昆明種：白化小鼠－封閉群主要生物學特征：繁殖率和存活率高抗病率和適應性強

廣泛用于藥理學和毒理學研究，如鎮(zhèn)痛抗炎、學習記憶、神經(jīng)系統(tǒng)等實驗1.常用實驗動物介紹1.常用實驗動物介紹61C57BL：黑色小鼠－近交系主要生物學特性：乳腺癌自然發(fā)病率低對放射線中度抵抗對結核桿菌敏感遺傳背景清楚，基因組測序完成常用于轉基因小鼠的制備,腫瘤學和遺傳學的研究。C57BL：黑色小鼠－近交系62裸小鼠－突變系主要生物學特性：先天性胸腺發(fā)育缺陷無被毛T細胞功能缺失主要用于免疫學、腫瘤學研究和單克隆抗體的制備。裸小鼠－突變系63SD：白化大鼠－封閉群主要生物學特性：對疾病抵抗力較強自發(fā)性腫瘤的發(fā)病率較低對性激素敏感性高廣泛用于藥理學和毒理學研究，如高血壓、鎮(zhèn)痛抗炎、內分泌、藥物依賴性等實驗SD：白化大鼠－封閉群64短毛豚鼠主要生物學特性豚鼠嗅覺、聽覺較發(fā)達不能合成維生素C豚鼠易引發(fā)速發(fā)性變態(tài)反應呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)抗病能力較差應用于過敏反應、皮膚刺激試驗、平喘、鎮(zhèn)咳、局部麻醉藥等研究短毛豚鼠新西蘭兔生物學特性聽覺和嗅覺靈敏性成熟期因品種而異對致熱物質敏感主要用于心血管病、熱源、消化道炎癥等實驗新西蘭兔比格犬國際上標準實驗用犬。性情溫順、易于馴服和抓捕抗病能力強遺傳性能穩(wěn)定，對實驗反應一致。常用于高血壓、條件反射、消化系統(tǒng)、腦血管病等實驗比格犬67獼猴生物學特性大腦發(fā)達生理生殖與人非常接近易感某些人類傳染病常用于藥物依賴性、疫苗、行為科學和神經(jīng)生理等實驗新藥臨床前藥效學評價(下)課件2.動物的預篩大部分動物只要選用符合實驗動物管理要求的動物就行。但有些藥理實驗還必須首先將這些動物進行過篩，即預篩。選擇在一定藥理反應指標內的動物，以免因個體差異太大而影響結果的評判，然后進行隨機分組試驗。如觀察藥物對小鼠游泳、學習記憶和抗癲癇藥的轉棒試驗等，都應先進行預篩。類似的還有鎮(zhèn)痛試驗用小鼠；鎮(zhèn)咳試驗用豚鼠進行電刺激嗽時約有5％的豚鼠可對刺激無反應或不能發(fā)生復制反應，這些動物也應棄去；利尿藥與抗慢性腎衰藥試驗用大鼠也需預篩，測定無蛋白尿者方可入選使用。2.動物的預篩大部分動物只要選用符合實驗動物管理要求的動物693.年齡的選擇一般選用成年動物。但有些實驗要選用年齡不同的動物。如觀察藥物對生長、發(fā)育、內分泌等作用時，以幼年動物為好；而觀察抗衰老作用時，則宜用老年動物或衰老過程較快的模型動物。病毒性心肌炎體外模型的心肌細胞需用新生3～4天SD大鼠的心臟所得的細胞懸液，病毒性心肌炎在體模型宜用3～4周齡BABL／C

雄性小鼠，ip柯薩奇B3病毒感染而成；豚鼠致喘不僅要用純種，而且體重宜小于200g的豚鼠引喘較敏感；抗腫瘤的藥物中細胞毒類藥物藥敏試驗用大鼠宜用3～4周齡，約50～70g較宜；鴨乙型肝炎病毒試驗需用1日齡北京雛鴨；減肥藥試驗用剛斷乳的SD大鼠，約50g，用于營養(yǎng)性肥胖模型。若是下丘腦性肥胖模型則用新生乳鼠，自出生頭一天起scl5％谷氨酸鈉造模。3.年齡的選擇一般選用成年動物。但有些實驗要選用年齡不同的704.性別的選擇臨床前藥效學試驗通常用雌雄各半動物。但不少藥效學試驗需用雄性動物:如抗癲癇藥的癲癇模型動物；抗動脈粥樣硬化藥和調血脂藥的實驗動物；精神藥藥效試驗的動物；抗血小板聚集藥常用雄性兔和大鼠，以避免雌性動物的性周期對實驗結果的影響；抗凝血藥最好用雄性動物；中毒性心肌炎在體模型用Wistar雄性大鼠。觀察藥物對呼吸道分泌的影響一般用雄性小鼠；利尿藥及抗利尿藥實驗用大鼠；抗腎病藥造模用雄性大鼠、兔或犬；抗結石藥、抗前列腺增生藥和腎上腺皮質激素類藥物的有關代謝試驗等均用雄性動物；抗痛風關節(jié)藥動物模型用雄性大鼠和兔；抗風濕性關節(jié)炎藥和抗炎免疫藥的藥效學實驗也用雄性動物；抗梅毒螺旋體藥用新西蘭含兔；抗神經(jīng)毒藥藥效學試驗一般也用雄性動物。4.性別的選擇臨床前藥效學試驗通常用雌雄各半動物。71有些藥效學試驗宜用雌性動物。如藥物對雌性動物內分泌及生殖系統(tǒng)的作用當然用雌性動物。此外，鎮(zhèn)痛藥試驗的熱板法和足跖刺激法，由于陰囊部位對熱較敏感，不用雄鼠而用雌性鼠。有些藥效學試驗宜用雌性動物。如藥物對雌性動物內分泌及生殖系統(tǒng)725.種屬異同性動物和人、不同動物之間、同一動物不同品系之間對藥物的反應均有相似性的一面和差異性的另一面。正確認識這種異同性，對正確評估藥效學評價的結果意義重大。既不因相似性而一味迷信實驗藥效學結果好壞就決定臨床療效的優(yōu)劣；也不因差異性就忽視認真完成藥效學試驗，錯誤地強調最終的判斷；豈不知，一般來講，動物身上做不出藥效學結果是不能批準上臨床的。新藥評價發(fā)展到今天，臨床前評價是上臨床的基礎和依據(jù)，必須嚴肅認真去完成。5.種屬異同性動物和人、不同動物之間、同一動物不同品系之間735.1人與動物的差異回顧新藥評價歷史，就發(fā)現(xiàn)不少藥物在動物實驗無效，而臨床應用不差。如環(huán)絲氨酸對動物感染結核無效，但對結核病人卻肯定有效；保泰松在動物實驗中未見有消炎作用，但對人卻有肯定療效。當然也有相反的例子，動物實驗有效，臨床應用無效。如芐基青霉素對動物感染有效，對人卻很差。還有對動物療效較差，而對人卻較好。如丁二醇二甲烷磺酸酯(馬利蘭、白消安)對動物白血病療效較差，但對人的慢性髓性白血病的療效卻較好。5.1人與動物的差異回顧新藥評價歷史，就發(fā)現(xiàn)不少藥物在動物74魯卡因局部應用，對人是局麻作用，對馬卻是中樞興奮作用；肌松劑琥珀酰膽堿和十烴季銨對人呈去極化型阻斷作用，而對大鼠、兔和豚鼠卻表現(xiàn)為雙相阻斷作用；腎上腺素能誘導人的血小板聚集，但對大鼠無此作用；丙咪嗪對人有抗抑郁作用，對小鼠和兔無此作用；杜冷丁對人比嗎啡安全，但動物卻不如嗎啡安全；人注射組胺引起血壓升高，而大鼠和貓則血壓下降；人對催吐藥敏感，但鼠類和兔不引起嘔吐；抗5-HT藥溴麥角酰胺對大鼠的足趾浮腫有抗炎消腫作用，但對人卻無此作用；別嘌呤醇治療人的痛風、高尿酸血癥效果很好，因它能抑制黃嘌呤氧化酶，但在批準上臨床時費了很長時間，因對動物無效，究其原因是人對嘌呤代謝的最終產(chǎn)物排泄的是尿酸，而其它哺乳動物是將嘌呤分解成尿囊素后排泄。

魯卡因局部應用，對人是局麻作用，對馬卻是中樞興奮作用；755.2動物之間的差異嗎啡對狗和猴引起抑制，但對老虎和貓卻引起興奮；嚙齒類動物(大鼠、家兔、豚鼠和小鼠)不引起嘔吐，但鴿子、狗和貓則對嘔吐敏感；家兔注射組織胺后引起血壓升高，而貓和大鼠則血壓降低；貓對司可林和十烴季銨呈去極化型阻斷作用，而兔、豚鼠和大白鼠則常表現(xiàn)為雙相阻斷作用；治療心功能不全的藥物不宜用大鼠作藥效學試驗，因為它對強心甙和磷酸二酯酶抑制的強心反應不敏感，而二者又常作為陽性對照藥，前者如地高辛，后者如甲腈吡啶，此外，有些新藥本身也可能屬于這二類；5.2動物之間的差異嗎啡對狗和猴引起抑制，但對老虎和貓卻引76腎上腺素能誘導兔血小板聚集但不能誘導大鼠血小板聚集，因為大鼠血小板無PAF受體；狗無論清醒或麻醉狀態(tài)，對各種刺激(化學、機械、電、迷走神經(jīng))均敏感，可引起咳嗽反應，而豚鼠僅對化學和機械刺激敏感，大、小鼠則因變異太大而不宜采用；利尿藥和抗利尿藥實驗宜選擇大鼠或犬，不宜用小鼠或兔；抗血吸蟲藥常用小鼠、兔或犬，不宜用大鼠；解熱藥實驗宜首選兔等等。正是由于動物種屬差異性很大，因而目前趨向于采用反應比較特異的多種所謂“專家式”動物，而不是用一兩種“全能”動物。如豚鼠常用作過敏試驗及維生素C缺乏癥試驗；家兔用于皮膚及眼的刺激試驗；鴨用于引起白內障的藥物及病毒性肝炎治療的模型。腎上腺素能誘導兔血小板聚集但不能誘導大鼠血小板聚集，因為大鼠775.3品系之間的差異不同種屬動物對藥物反應有差異性，就是同一種動物的不同品系有時也有藥物反應的不同。這種反應的差異是由遺傳因素決定的。如黑色家兔多數(shù)都有抗阿托品作用，白色家兔無此作用，因前者有控制阿托品酯酶的基因；KL系小白鼠對胰島素的耐藥性比其它系列的小白鼠高l0倍；大鼠Sprague-Dawley、Wistar、Holtzman和Long-Evans等系列，研究發(fā)現(xiàn)酶誘導劑苯巴比妥的作用在Long-Evans大鼠中最強；而丙咪嗪的抗利血平作用則以Long-Evans最低。5.3品系之間的差異不同種屬動物對藥物反應有差異性，就是同78克服動物品系差異的辦法是采用同一品系的動物?，F(xiàn)在國際上公認的小鼠近交系約有252個品系，大鼠也有200多個品系，豚鼠和家兔也有10多個品系。如有些動物有自發(fā)疾病，這種疾病與人體疾病也有某些相同之處，可以用這些自發(fā)疾病的模型動物來評價藥物。如有多種特殊疾病的小鼠，如高癌鼠、低癌鼠、糖尿鼠、自發(fā)性高血壓大鼠(SHR)、先天性肌萎縮病鼠等，可進行特殊藥效學評價?？朔游锲废挡町惖霓k法是采用同一品系的動物。現(xiàn)在國際上公認的79三種情況有合適的動物模型，如抗感染、鎮(zhèn)痛、移植性腫瘤等無較好的動物模型，如銀屑病、暈動病、藥物依賴等無恰當?shù)膭游锬Ｐ?，如精神病、神?jīng)官能癥、頭痛等三實驗動物模型的建立所謂合適就是指能反映臨床疾病的病理生理過程，能反應藥理作用的本質。模型動物一般要選用與人體解剖、生理反應和機能類似的動物，不同動物模型選擇不同的動物。三種情況三實驗動物模型的建立所謂801.藥效學實驗動物模型(一)動物模型的治療結果與人體試用結果基本相同。這占大多數(shù)，否則也就失去了制造動物模型的意義了。如抗感染動物模型(家兔的梅毒病和結核性腦膜炎，豚鼠的真菌感染模型等)；可移植性腫瘤動物模型(B16黑色素瘤，Lewis肺癌等)；小鼠鎮(zhèn)痛模型(熱板法和扭體法等)；豚鼠過敏性氣喘模型；大鼠高血壓模型(SHR自發(fā)性高血壓大鼠、腎動脈結扎型模型和Doca模型等)；寄生蟲感染模型(鼠瘧原蟲及猴瘧原蟲模型)；各種心律失常模型；糖尿病模型和胃潰瘍模型；類風濕性關節(jié)炎模型等等。1.藥效學實驗動物模型(一)動物模型的治療結果與人體試用結812.藥效學實驗動物模型(二)無合適的模型或不大好建立，前者如銀屑病、禿發(fā)、頸椎病、骨質增生、痔瘡、紅斑性狼瘡和視網(wǎng)膜炎等，可采用一些間接指標，如改善皮膚微循環(huán)，測量毛發(fā)生長速度、數(shù)量與彈性，測定皮膚膠原蛋白含量及觀察眼結膜的微循環(huán)等；后者如冠心病、癲癇、慢性萎縮性胃炎等，雖然也評選了一些藥物，但與人體相比，在病原及病理上總還有相當差距，更要經(jīng)過多種方法驗證，特別是臨床驗證后才能肯定。2.藥效學實驗動物模型(二)無合適的模型或不大好建立，前者823.藥效學實驗動物模型(三)第三種情況是有些疾病在動物迄今無法建立，如神經(jīng)官能癥、精神病、眩暈癥、四肢麻木、夜尿和幻覺等?？傊畬λ幚碜饔靡唧w分析，大量查閱文獻，結合客觀實際進行藥效學動物模型的試驗設計。3.藥效學實驗動物模型(三)第三種情況是有些疾病在動物迄今834.藥效學動物模型的注意事項藥效學動物模型，一般來說，以整體動物為好，我國藥效學指導原則也指出，至少有一種整體動物模型。但也并非不能用離體實驗模型，只要特異性好，能反映藥理作用的本質就行。如青蛙坐骨神經(jīng)腓腸肌標本可用作橫紋肌松弛藥的藥效學評選；離體器官可以作為藥效學評選模型，在試管內也可評選藥物的藥理作用。如抗寄生蟲藥和抗微生物藥物大部分先在試管內看藥效。很多作用于酶的藥物(單胺氧化酶抑制劑、碳酸酐酶抑制劑、膽堿酯酶抑制劑及其重活化劑)都可先在試管內觀察它們對酶的作用強度和形式。4.藥效學動物模型的注意事項藥效學動物模型，一般來說，以整84

要注意整體動物模型和各種體外模型的藥理反應之間的差別。如很多簡單的酚化物和芳香胺在體外百分之幾的濃度就能抑制結核桿菌的生長，而在體內無效。如果Domark不是及早在感染小鼠上做實驗，那么磺胺藥也不會被他發(fā)現(xiàn)，因后者在體外作用極弱。瘧原蟲雖有體外(惡性瘧原蟲體外培養(yǎng)成功)和體內二種方法，但主要是靠體內；對病毒，體外過篩有效藥很多，而體內無效。體外試驗受pH、滲透壓等因素的影響較多較大。要注意整體動物模型和各種體外模型的藥理反應之間的差別。85

為此藥理工作者對模型本身必須進行認真的研究，應選擇與人體反應比較接近的動物模型。建立模型應根據(jù)人體發(fā)病機制來建立。如果模型本身成問題，然后對著這個錯誤的靶子去用藥，當然得不出正確的結果來。一般來講，更強調整體模型。在利用體外模型評選時，需反復探討模型本身的基礎。一定要在體內和體外，動物和人體的各方面效應之間不斷驗證。發(fā)現(xiàn)矛盾時再深入分析原因，從中找出比較能代表人體反應情況的模型進行試驗。所以，一個藥效評價往往需要用幾個模型，而且在評價工作的不同階段反復進行。切忌單憑個別動物指標就作出是與否的結論。要知道無效藥物用于臨床同樣是害人害己，浪費有限的資金。為此藥理工作者對模型本身必須進行認真的研究，應選擇與人體反86灌胃ig(po)

靜脈內iv

皮下注射sc

腹腔內注射ip

側腦室內注射icv

局部用(皮膚；鼻內；直腸內…)動物試驗須與臨床上擬采用的一致！實際操作中如何固定如何給藥1.給藥途徑四給藥途徑及計量灌胃ig(po)

靜脈內87不同動物不同給藥途徑常用容量和最大容量(mL)給藥途徑小鼠大鼠豚鼠家兔犬平均體重20g200g400g1.5kg12kgig

灌胃0.2-1.01.0-4.01.0-5.05-1050-100ip腹腔內注射0.2-1.01.0-3.02.0-5.05-105-15im肌內注射0.1-0.20.2-0.50.2-0.50.5-12-5iv靜脈內注射0.2-0.51.0-2.01.0-5.03-1035-50sc皮下注射0.1-0.50.5-1.00.5-2.01-33-10不同動物不同給藥途徑常用容量和最大容量(mL)給藥途徑小鼠大88可參考：體外試驗結果同類藥物的有效劑量急性毒性試驗結果預試驗結果劑量設置合理與否的標準：能否得到有效劑量范圍，包括起