群体药动学/药效学研究——中药药动学研究的新领域

【摘要】 微量物质分析技术和计算机软件的迅猛发展极大地促进了群体药动学/药效学研究在临床药理学中广泛而成功的应用。结合文献，该文系统阐述了群体药动学/药效学研究的基本原理、研究方法和研究策略，认为群体药动学/药效学研究必将随着认识的不断深入而成为中药药动学研究的新领域。

【关键词】 群体药动学 药效学研究 中药药动学

Abstract：The development of trace material analytic technique and computer software promoted the research of population pharmacokinetics/pharmacodynamics (PPK/PPD) used in the clinical pharmacology. Based on plentiful literatures， the principles， methodology and strategy of PPK/PPD were systematically summarized. The application of PPK/PPD in traditional Chinese medicine（TCM）pharmacokinetics was briefly reviewed. In the future， the application of PPK/PPD in TCM pharmacokinetics will become broader and deeper.

Key words：Pharmacokinetics; Pharmacodynamics; Traditional Chinese medicine 随着近年来检测仪器的日新月异以及不少分析化学家参与到中药药动学研究中来，中药药动学研究取得许多有价值的成果。但是绝大多数的研究与临床结合得不够紧密，所获得的大多数研究结果对广大临床一线的医务工作者来说还是“阳春白雪”，不能直接指导临床用药，为医疗实践服务。近年来新的科学技术和方法的突破和发展为中药药动学的研究提供了较好的基础，其中群体药动学/药效学研究（population pharmacokinetics/pharmacodynamics， PPK/PPD ）是最贴近临床的研究手段，深受研究者的瞩目，本文将对PPK/PPD的基本原理及在中药药动学研究中的应用前景作一简介。

1 PPK/PPD概述

1.1 PPK/PPD定义PPK研究药物动力学特性中存在的变异性，即给予标准剂量药物时患者个体之间血药浓度的变异性，定量考察患者群体中药物浓度的决定因素，即群体药物动力学参数，包括群体典型值、固定效应参数、个体间变异、个体自身变异［1］，研究PPK的重要目的是解决临床上合理用药的问题。 药动学和药效学共同构成了现代药理学研究的基础，单纯地研究药动学或药效学是远不够的。特别是对于中药药动学研究而言，脱离药效，单独研究机体对中药药动学中化学组分的处置是既不现实也没有意义的。PPD是将药效学模型与群体统计分析模型结合，通过血药浓度和药物效应的监测，研究群体中药物疗效与体内浓度的量化关系，提高个体化治疗水平。

1.2 PPK/PPD与传统研究方法的区别由于临床医生参与药动学研究的人数总体偏少，当前中药药动学的研究对象往往是大鼠、兔、犬等实验动物，这样必然会造成一定的偏差。如笔者在以前的研究中发现人口服或保留灌肠大黄水提物后，虽然其中含有大黄素、大黄酸、芦荟大黄素、大黄酚等5种游离蒽醌，但吸收入体内的只有大黄酸，该研究结果与以往采用大鼠、兔、犬为研究对象的药动学研究结果存在巨大差异［2，3］。这就提示由于生物的种属差异巨大，以实验动物为研究对象所获得的结果外展到人群时评价要慎重，必须经人群的验证才能最终确认，这也是许多中药药动学研究结果不能真正有效地指导临床工作的主要原因［4］。而已有的少量中药药动学临床药动学研究则主要存在3个不足之处：①在实验方法上中药临床药动学研究要求所有受试者服用中药后必须按要求在一定的时间内（多为3～10h）内抽血采集标本多次（至少9次），频繁的采血过程让许多人尤其是患者望而却步。②传统药动学研究是在排除体内其它药物的干扰，最好是在单独使用某一种中药的情况下完成，这样与临床用药的实际情况存在较大的差异。③众所周知，个体之间由于生理、病理及其他一些因素的不同，导致药物在体内处置方式存在差异。而经典药动学/药效学（pharmacokinetics/pharmacodynamics， PK/PD）的研究对象通常是健康志愿者或经严格挑选的患者，是均质群体，且研究往往只看重其平均情况，对于个体间的差异常采用复杂的实验设计或严格入选标准加以消除，但由于这些研究始终在人为条件下进行，因此难以满意地指导日后的药物临床应用。为了更好地表征临床PK/PD参数的离散程度和分布，确定参数的群体值和变异度，同时考察不同固定效应对PK/PD的影响，就必须进行PPK/PPD研究。PPK/PPD注意力集中于药动学/药效学信息的中心趋势，表征与描述个体参数的离散程度与分布情况，确定各种动力学/药效学参数的平均值与标准差，以估算单个患者的药动学/药效学参数，并研究各种病理生理状态对药动学/药效学的影响。PPK/PPD把群体而不是个体作为分析单位，通常对每个个体只需较少几个数值点，但样本量要求较大，其利用稀少资料进行分析时要求有特殊的资料分析技术。此外PPK/PPD也能用于分析通常的药动学/药效学研究数据和有些非均匀的数据。

1.3 PPK/PPD主要分析方法常见的PPK/PPD参数估算法有：①单纯聚集法(naive pooled data approach，NPD)，将所有的原始数据集中，共同按数学模型拟合曲线，确定参数；②二步法(two stage method，TS)，先对个体原始药时数据进行各自曲线拟合，求得个体药动学参数，第二步求均值统计群体参数；③NONMEM法，介于NPD与TS法之问，把病人的原始药时数据集合在一起，同时考虑各病理、生理因素的影响，将经典药动学模型与固定效应模型和统计学模型结合起来，一步估算出群体药动学参数。 前两者为传统药动学研究方法，存在诸多缺点，如单纯聚集法无视数据的各类差异来源，仅能估算单项参数的均值，临床使用价值不大；二步法受试人数少，对象一般为轻症或健康志愿者，每人采血次数多，不易为对象接受，且对零散数据处理能力差。而NONMEM法被认为是第一个真正意义上的群体分析方法，它用可靠的假设检验手段来判断各因素是否对药动学过程有显著影响，并定量研究这些固定效应参数。20世纪70年代Sheiner等［5］正式提出NONMEM，并用FORTRAN语言编制了NONMEM程序，为临床治疗药物监测(thempeutic drug monitoring，TDM)分析群体数据提供了强有力的工具，NONMEM经过多年的发展，目前是国际上就模型、算法和统计分析可行性评价最多和最全面的PPK/PPD方法和软件，也是应用最为广泛、功能开发最成熟的方法。应用NONMEM法进行群体药动学研究具有很多优点，主要表现在：①可使用零散的临床常规测定数据，取血样点少，易为患者接受，适合临床开展；②采用患者而非健康志愿者的数据，结果更能反映患者的真实情况，更具临床意义；③定量考察患者生理、病理等因素对药动学参数的影响，为实施个体化给药提供重要参考；④由于它考虑了3种误差来源，即可定因素、个体间差异和个体内变异造成的误差，对误差的估计比传统方法更精确可信。当然，NONMEM法也存在一些不足之处，主要表现在：①方法复杂、计算费时，需要专人操作；②由于数据结构和方法的复杂性，结论确定性相对较差；③NONMEM法中的一个前提假设是所有个体的药动学参数符合正态或对数正态分布，而实际上在许多情况下此前提假设并不成立，因此会带来估定值的偏差。

2 PPK/PPD在中药药动学领域中的应用前景 张伯礼和王永炎两位院士指出在中医药研究要努力做到“两个基本清楚”，即药效物质与作用原理基本清楚［6］。中药药动学研究则是为揭示方剂药效物质基础、方剂组方原理及配伍规律、指导临床合理用药、促进中药的剂型改革和新药的研制的有力研究手段。随着植物化学分离手段的不断发展，人们已经能够分离纯化出越来越多的化学标准品供药动学研究使用，可以预见人们是能够逐步解决该问题。如周仲明研究小组首先研究了黄芩汤中活性成分被大鼠肠道菌群代谢的过程，随后对黄芩苷、汉黄芩苷、千层素A苷、芍药苷、芍药苷代谢素Ⅰ、甘草酸、甘草次酸等10种等活性成分及其代谢产物在大鼠体内的药动学过程，这是目前测定复方中化学成分最多的药动学研究［7，8］。国内的其它研究小组在中药药动学研究领域也作出了十分出色的工作。如罗佳波研究小组以麻黄汤为工具药，首次用效应成分药代学方法，从臣佐使药对君药中伪麻黄碱人体内药代学参数的影响这一角度，研究方剂中臣佐使药在方中的地位和作用［9］。杜力军研究小组认为将药效学指标和药动学参数合并分析可以明确中药药动学的有效成分，进而以有效成分的药动学参数来指导用药。如他们以解热药YL2000为研究对象，使用高效液相技术检测该药中黄芩苷和小檗碱在发热大鼠体内的药物代谢动力学，同时以解热为指标，研究该药的效应动力学。结果发现YL2000解热作用的时效曲线和黄芩苷在发热大鼠体内的时量曲线之间呈负相关，而与小檗碱无关，因此黄芩苷可以作为YL2000解热作用的指示性成分［10］。杜力军研究小组还认为病理状态肯定会影响中药的药动学过程，于是他们比较了中药2类新药CBN中葛根素、人参皂苷Rg1在正常和脑缺血再灌注大鼠体内的药物代谢动力学过程，结果显示静脉注射CBN后，葛根素和人参皂苷Rg1在缺血再灌注大鼠体内的消除时间较在正常大鼠体内延长［11］。此后又比较了YL2000中蛇床子素在正常和发热大鼠体内的代谢动力学，发现发热对蛇床子素的药动学有一定影响，可以延缓它的吸收，增加其吸收率，最后导致模型组的AUC（0-T）增大［12］。杜力军等［13］提出药代指纹图谱（fingerprint in kinetics）的学说，他们认为在不知道所出现的色谱峰为何种成分的前提下可以依据峰面积拟合药代的相对参数以获取未监测成分尽可能多的药动学信息，然后将这些信息与全方的药理作用进行相关性分析。应该注意的是西药在研究药物代谢动力学时，十分注重PK/PD测试指标的选择。杜力军［4］研究小组结合自己的研究成果提出由于中药药动学所研究对象具有复杂性和非单一性的特性，其作用多途径、多靶点，所以药效指标的选择上与单一成分的西药不同，不可能像西药那样局部和深入。它只能从整体宏观的角度考虑，选择以直接反映药物最终效应的指标，及所谓末端指标，如心率、血压、体温等。由于这些指标是体内各种复杂反应最终综合表现，因此能够从整体上代表受试中药的主要药效。但也应该看到这些末端指标在反映体内病理生理变化的敏感性和精确性、实验过程的可操作性等方面与局部指标有所不同，有时容易形成波动和干扰，因此需要配合特异性强的现代化检查手段。 以上这些工作对于丰富祖国医学理论、实现科研上的原始性创新具有十分重要的意义。但是笔者认为这些研究离中医临床较远，而中医药学以临床实践为基础，其理论、方法、技术和药物等绝大多数来源于临床。众所周知，中医药学的研究对象是有生命的“病人”，这是中医药学与西医学最重要的区别点，离开“人”，中医药学研究就无从谈起。正由于中医药学学科这一内在规定性，形成了中医药“从临床中来，到临床中去”这一重要的研究模式。因此中医药的研究一定要在中医理论的指导下，紧扣中医临床实践，如果单纯追求新技术，脱离中医临床实践，无异于本末倒置，缘木求鱼，长此以往，势必造成中医学术的泡沫化和边缘化。科学史告诉我们在医学领域，各种理论都要靠实践进行验证，积极开展大规模的临床研究，而不是单纯依据理论推断和动物实验结果进行医疗活动应成为我们这个时代的共识，正如古人所说“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。PPK/PPD在实验方法上简便易行，精密仪器使用次数不多，而且可利用临床常规数据及文献资料，比较适合我国当前情况，因此具有很广阔的发展前景。 总之，由于大量新技术的应用，传统的研究模式肯定不能适应新技术发挥作用。面临21世纪新挑战，亟需适应新形势，调整研究思路，针对主要研究的重点和难点，积极应用新技术是必须的。同任何新事物一样，PPK/PPD在中药药动学领域的应用目前还未起步，研究思路远算不上成熟，但是只要我们坚持正确的研究方向，不搞所谓的研究时尚和运动，可以乐观地预见随着这方面研究的不断深入，一定能开创中药药动学研究的新天地。

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