多参数药效-药代结合模型及其在评价镇痛药中的应用

摘要

为了建立一个能够适当评价镇痛药的效果、时程和选择性的mPD-PK结合模型，本研究对疼痛的刺激模式与疼痛的状态对吗啡的PD-PK时效特征的影响以及可能的新特征进行了系统而深入的研究。 方法: 针对疼痛的刺激模式，我们在以上三种状态或模型下检测吗啡对机械刺激或热刺激引起的痛反应或痛敏作用的PD-PK 时效特征进行比较研究。为了排除给药途径因素的作用，我们还同时比较观察了灌胃和腹腔注射两种给药途径对以上疼痛状态和疼痛刺激模式下的PD-PK时效特征的影响效果。 第一部分：吗啡抗机械痛反应和抗热痛反应的多参数药效-药代动力学特征： 生理状态下研究: 1 ．Mor对正常大鼠的抗热痛反应和抗机械痛反应的镇痛时效作用不同（。 2 ．Mor镇痛作用药代动力学的特征。 3 ．Mor的mPD-PK结合模型：浓度-效应-时程环特征为了找出Mor的mPD-PK结合模型特征，我们采用浓度-效应-时程环模型来观察吗啡抗热痛反应和抗机械痛反应镇痛的CET特征。 该部分结果提示疼痛的刺激模式不同，吗啡的镇痛作用浓度-时-效特征也不同，而且吗啡对正常大鼠的抗热痛反应和抗机械痛反应镇痛时效作用的不同可能与该药的CET环特征模式不同具有相关性，短时程速效模式反映了吗啡抗热痛反应镇痛的时效与血药浓度达峰和持续时间高度相关，而滞缓慢效模式反映了吗啡抗机械痛反应镇痛的时效与血药浓度达峰和持续时间无密切关系，因此我们推测吗啡抗热痛反应镇痛作用部位可能主要在外周，而吗啡抗机械痛反应镇痛作用部位可能主要在中枢。 第二部分：吗啡抗机械痛敏和抗热痛敏的多参数药效-药代动力学特征：生理与病理状态的比较研究: 1 ．生理和病理状态Mor抗热痛反应和抗机械痛反应镇痛时效的比较 为了探讨疼痛的状态是否对吗啡mPD特征有影响，本部分分别比较研究了生理与病理状态和炎性痛与神经损伤性痛状态的mPD时程特点，本部分研究以灌胃给药途径为主。（1）从吗啡抗热痛反应时-效曲线的结果来看，外周炎症时药效达峰时间为给药后22.50±5.61分钟，而正常动物的药效达峰时间为给药后40.00±3.46分钟，提示外周炎性痛状态可以显著缩短药效的达峰时间，即缩短了约20分钟。（2）从吗啡抗机械痛反应时-效曲线的结果来看，外周炎症时药效达峰时间为给药后45分钟，外周神经损伤性痛时药效达峰时间为给药后90分钟，而正常动物的药效达峰时间为给药后30分钟，提示外周炎性和外周神经损伤性痛两种状态均可以显著滞缓药效的达峰时间，即延长了15-60分钟。值得注意的是口服吗啡在外周神经损伤性痛状态时起效和达峰时间均显著滞缓，AUE显著减小，这一结果从mPD的时间特征上解释了为什么吗啡在临床治疗神经损伤性痛时疗效差的原因。 2 ．生理和病理状态Mor镇痛作用药代动力学特征的比较 为了进一步了解疼痛的状态对PK特征的影响作用，本部分比较了正常、外周炎性和外周神经损伤性痛状态时吗啡的浓度-时程曲线和浓度-效应曲线，结果观察到：（1）外周神经损伤性痛状态时结合吗啡的AUC均较正常和外周炎症时显著减小。（2）比较游离吗啡血药浓度达峰时间，发现正常时为45分钟，外周炎症时为35分钟，外周神经损伤时为30分钟，且最后者的值与前两者比较具有显著意义；而不同的是，比较血液结合吗啡的血药浓度达峰时间，发现正常时为60分钟，外周炎症时为45分钟，外周神经损伤时为60分钟，提示炎症时血液结合吗啡的血药浓度达峰时间要快于正常和外周神经损伤时。（3）三种痛状态时游离和结合吗啡血药浓度的Cmax无显著差异。（4）浓度-效应曲线显示，与生理状态的吗啡抗热痛反应的浓度-效应曲线相比较，外周炎性痛时的游离和结合吗啡的曲线均左移；相反的是，与生理状态的吗啡抗机械痛反应的浓度-效应曲线相比较，外周炎性和外周神经损伤性痛时的游离和结合吗啡的曲线均右移。（5）EC50值结果显示：在评价吗啡抗热痛反应的浓度-效应时，炎症时的EC50值显著小于正常时的EC50值，提示外周炎症时吗啡-受体亲和力显著增强；相反的是，在评价吗啡抗机械痛反应的浓度-效应时，外周炎症和神经损伤时的EC50值均显著大于正常时的EC50 值,提示刺激模式和痛状态不同吗啡-受体的亲和力和内在活性可能发生改变,由此导致吗啡的浓度-效应特性改变。 3 ．生理和病理状态Mor的mPD-PK结合模型：浓度- 效应- 时程环特征的比较 为了观察疼痛的状态是否影响Mor的mPD-PK结合模型特征，本部分结果比较了上述三种痛状态和模型下CET环的特征，结果显示无论是在评价吗啡抗热痛反应的CET，还是在评价吗啡抗机械痛反应的CET，外周炎症和神经损伤时均不影响其各自的CET特征。即吗啡抗热痛反应的CET还是符合短时程速效模式，而吗啡抗机械痛反应的CET 也符合滞缓慢效模式。 该部分的结果提示不仅上述疼痛的刺激模式可以影响吗啡的PD-PK模式特征，疼痛的状态也影响吗啡的PD-PK模式特征。但不同的是，疼痛的状态不影响吗啡对不同刺激模式引起痛反应的CET模式，但却显著影响吗啡在血液中的吸收等相关药动学参数和游离吗啡-受体、结合吗啡-受体的亲和力或内在活性。外周炎症和神经损伤均可能加快游离吗啡的吸收时间，但是只有外周炎症才可以加快血液吗啡的代谢过程。在不同刺激模式和痛状态下，吗啡-受体的亲和力或内在活性发生显著改变。 第三部分：吗啡抗热痛敏与抗机械痛敏的作用部位：多参数药效-药代动力学模型 根据本研究的第一部分结果，我们推测吗啡抗热痛反应镇痛作用部位可能在外周存在，而抗机械痛反应镇痛作用部位可能主要在中枢。为了进一步研究吗啡抗热痛敏与抗机械痛敏的作用部位，我们比较研究了血液和脑脊液中游离吗啡和结合吗啡的mPD-PK特征，这部分数据以外周炎症时灌胃给药的数据为主要分析对象。 1 ．脑脊液与血液样本游离和结合Mor 镇痛作用药代动力学特征的比较 与血液样本相比，脑脊液样本中游离和结合吗啡的分布和代谢均为二室模型，结合吗啡的AUC比游离吗啡的AUC大2.5倍，脑脊液游离吗啡浓度达峰时间Tmax比结合吗啡快10分钟，且均比血液浓度达峰时间慢15分钟。通过观察比较浓度-效应曲线和相关EC50值，结果显示无论是血液样本还是脑脊液样本，在评价抗热痛敏镇痛效应时，游离吗啡的EC50值都小于结合吗啡的EC50值；在评价抗机械痛敏时，虽然血液样本中游离吗啡EC50值小于结合吗啡的EC50值，但不同的是，脑脊液中结合吗啡EC50值小于游离吗啡的EC50值，提示疼痛刺激模式对脑脊液浓度-效应曲线和配体-受体亲和力也有一定影响。 2 ．脑脊液与血液样本游离和结合Mor的mPD-PK结合模型：浓度-效应-时程环特征的比较 为了进一步分析吗啡抗热痛敏与抗机械痛敏的作用部位，我们比较分析了脑脊液与血液样本中游离吗啡和结合吗啡mPD-PK结合模型特征，即CET环的特征。结果显示在评价吗啡抗热痛反应的CET时，与血液样本相似，也表现为短时程速效模式，但脑脊液游离和结合吗啡CET环显示浓度达峰时间较药效达峰时间显著延迟，且在60-120分钟浓度达峰持续稳定时镇痛作用却递减，提示有吗啡耐受现象。在评价吗啡抗机械痛反应的CET时，滞缓慢效模式也相似，但值得注意的是，脑脊液中结合吗啡在达峰后，即在45-300分钟期间浓度持续维持在高浓度水平，与持续高药效相一致。而游离吗啡则与血液样本的特征一致。 此外，通过高斯相关回归分析，结果显示吗啡抗热痛反应的镇痛作用与血液游离和结合吗啡的浓度-时间因素高度相关，但虽然与脑脊液的游离吗啡浓度-时间因素相关，却与脑脊液的结合吗啡浓度-时间因素无关，提示吗啡抗热痛反应的镇痛作用主要取决于血液中的游离和结合吗啡的作用。与上述结果相对应，吗啡抗机械痛反应的镇痛作用与脑脊液游离和结合吗啡的浓度-时间因素高度相关，而与血液中游离吗啡有一定相关性，但与血液的结合吗啡无相关性，提示吗啡抗机械痛反应的镇痛作用主要取决于脑脊液中结合和游离吗啡的作用。 结论： （1）疼痛刺激模式可以影响吗啡镇痛作用的mPD-PK 模式特征，吗啡对不同疼痛刺激模式镇痛作用时效的不同取决于体内游离和结合吗啡浓度-时-效特征的不同，即吗啡的抗热痛反应镇痛时效作用表现为短时程速效模式，而吗啡的抗机械痛反应镇痛时效作用表现为滞缓慢效模式。 （2）除了疼痛的刺激模式之外，疼痛的状态也可以影响吗啡镇痛作用的mPD-PK模式特征。但不同的是，疼痛的状态不影响吗啡对不同刺激模式引起痛反应的浓度-时-效特征模式，但却显著影响吗啡在体内的吸收等相关药代动力学参数和游离吗啡-受体、结合吗啡-受体的亲和力或内在活性。外周炎症和神经损伤均可能加快游离吗啡的吸收时间，但是只有外周炎症才可以加快血液吗啡的代谢过程。在不同刺激模式和痛状态下，吗啡-受体的亲和力或内在活性发生显著改变。 （3）吗啡抗热痛反应的镇痛作用可能主要取决于血液中的游离和结合吗啡的作用，而吗啡抗机械痛反应的镇痛作用可能主要取决于脑脊液中结合和游离吗啡的作用。 （4）该研究结果首次提出疼痛刺激模式和疼痛的状态可能显著影响吗啡在体内的吸收等相关药代动力学参数，同时还可能影响体内游离和结合吗啡与受体的亲和性或内在活性，因此筛选和研制镇痛药需要应用mPD-PK结合模型。