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- 堡伊 杨
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1 332 药 学 学 报 Acta Pharmaceutica Sinica 2016, 51 (3): 综 述 抗 感 染 药 物 的 毒 物 兴 奋 效 应 浅 析 * 余 苗, 郭 颖 ( 中 国 医 学 科 学 院 北 京 协 和 医 学 院 药 物 研 究 所, 新 药 作 用 机 制 研 究 与 药 效 评 价 北 京 市 重 点 实 验 室, 北 京 ) 摘 要 : 毒 物 药 物 辐 射 热 等 刺 激 因 素 低 剂 量 时 发 挥 激 动 作 用, 高 剂 量 时 发 挥 抑 制 作 用 的 现 象 称 为 毒 物 兴 奋 效 应 (hormesis) 其 中, 药 物 的 毒 物 兴 奋 效 应 通 常 表 现 为 高 剂 量 时 发 挥 药 物 拟 定 效 应, 而 低 剂 量 时 则 发 挥 相 反 效 应, 其 量 效 曲 线 表 现 为 双 相 曲 线, 该 现 象 广 泛 存 在 但 易 被 忽 视 了 解 药 物 毒 物 兴 奋 效 应 的 剂 量 区 间 是 合 理 用 药 的 前 提, 细 致 研 究 药 物 量 效 关 系, 特 别 是 药 物 低 剂 量 时 的 效 应 对 发 现 和 确 认 毒 物 兴 奋 效 应 至 关 重 要 本 文 以 抗 感 染 药 物 的 毒 物 兴 奋 效 应 为 例, 阐 述 了 该 效 应 的 表 现 形 式 可 能 的 产 生 机 制 以 及 基 于 该 现 象 的 药 物 研 发 或 临 床 用 药 需 要 考 量 的 因 素 关 键 词 : 毒 物 兴 奋 效 应 ; 双 相 量 效 曲 线 ; 抗 感 染 药 物 中 图 分 类 号 : R917; R916 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : (2016) Hormesis of drugs for infectious diseases YU Miao, GUO Ying * (Beijing Key Laboratory of New Drug Mechanisms and Pharmacological Evaluation Study, Institute of Materia Medica, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing , China ) Abstract: Hormesis, a biphasic dose-response phenomenon characterized by low-dose stimulation and high-dose inhibition, is a common feature of medicines but neglected sometime. Understanding of hormesis is essential for drug discovery and clinical application. Assessing hormetic range needs a proper experiment design including the number of doses and dose spacing, especially in the low dose zone. This article provides the shapes of hormetic dose-response curves, underlying mechanisms and the significance of hormesis for drugs of infectious diseases to facilitate drugs development and clinical applications. Key words: hormesis; biphasic dose response; infectious disease drug 量 效 关 系 (dose-response relationship) 描 述 了 在 一 定 时 间 内 某 一 刺 激 因 素 作 用 于 机 体 时 其 暴 露 剂 量 与 效 应 之 间 的 关 系 刺 激 因 素 主 要 包 括 物 理 刺 激 ( 如 : 温 度 压 力 辐 射 等 ) 和 化 学 刺 激 ( 如 : 药 物 作 用 ) [1] 药 物 的 量 效 关 系, 是 指 药 物 作 用 一 定 时 间 后, 其 剂 量 或 浓 度 与 效 应 之 间 的 关 系 药 物 量 效 曲 线 (dose-response curve) 用 于 定 量 分 析 药 物 量 效 关 系, 是 由 实 验 数 据 和 数 学 模 型 拟 合 而 得 根 据 数 学 模 型 收 稿 日 期 : ; 修 回 日 期 : 基 金 项 目 : 传 染 病 十 二 五 重 大 专 项 资 助 项 目 (2013ZX ). * 通 讯 作 者 Tel / Fax: , yingguo6@imm.ac.cn DOI: /j 的 复 杂 度 和 分 析 适 用 范 围, 可 分 为 : 数 据 拟 合 模 型 (data fitting) 启 发 式 模 型 (heuristic) 漫 画 模 型 (caricature) 和 仿 真 模 型 (simulation), 其 中 最 常 用 的 是 数 据 拟 合 模 型, 复 杂 程 度 低 且 具 有 一 定 分 析 能 力 数 据 拟 合 模 型 可 根 据 实 验 数 据 拟 合 出 含 2~4 个 参 数 的 数 学 方 程 式 和 相 应 的 量 效 曲 线, 且 曲 线 形 状 与 朗 缪 尔 吸 附 等 温 式 曲 线 形 状 相 符, 可 定 量 反 映 药 物 剂 量 与 效 应 之 间 的 关 系, 并 能 从 中 获 得 具 有 药 理 学 意 义 的 参 数, 如 : 阈 剂 量 (threshold dose) 半 数 有 效 量 (median effective dose) 效 能 (efficacy) 效 价 [2, (potency) 等 3] 绘 制 量 效 曲 线 对 药 物 的 药 效 强 度 评 价 安 全 剂 量 的 确 定 作 用 机 制 的 研 究 以 及 指 导 临 床
2 余 苗 等 : 抗 感 染 药 物 的 毒 物 兴 奋 效 应 浅 析 333 用 药 均 具 有 重 要 意 义 经 典 的 量 效 曲 线 模 型 包 括 阈 值 模 型 (threshold model) ( 图 1A) 和 直 线 模 型 (linear non-threshold model) ( 图 1B) 其 中, 阈 值 模 型 更 为 常 用 ; 而 直 线 模 型 最 初 只 限 于 对 少 数 极 端 环 境 和 高 剂 量 药 物 作 用 的 研 究, 后 来 被 广 泛 应 用 于 离 子 辐 射 引 发 的 突 变 危 害 分 析 和 化 学 致 癌 物 质 的 风 险 评 估 [4, 5] 毒 物 药 物 辐 射 热 等 刺 激 因 素 低 剂 量 时 发 挥 激 动 作 用, 高 剂 量 时 发 挥 抑 制 作 用 的 毒 物 兴 奋 效 应 (hormesis) 近 年 在 药 理 学 毒 理 学 以 及 生 物 医 学 等 领 域 越 来 越 得 到 人 们 的 [6, 关 注 Calabrese 等 7] 认 为 毒 物 兴 奋 效 应 是 一 种 基 本 量 效 曲 线 模 型, 普 遍 存 在 于 各 类 生 物 ( 动 物 植 物 微 生 物 ) 和 化 学 物 质 ( 毒 物 药 物 致 癌 物 等 ) 以 及 生 命 现 象 ( 生 长 代 谢 寿 命 肿 瘤 形 成 等 ) 中 包 括 抗 生 素 在 内 的 一 些 治 疗 感 染 性 疾 病 药 物 也 具 有 毒 物 兴 奋 效 应 现 象 : 在 一 剂 量 区 间 发 挥 药 物 拟 定 效 应, 而 在 另 一 剂 量 区 间 则 发 挥 相 反 效 应 在 感 染 性 疾 病 治 疗 过 程 中, 药 物 相 反 效 应 的 出 现 不 但 会 加 重 病 情 而 且 易 导 致 耐 药 和 二 重 感 染 的 发 生 [8] 因 此, 明 确 抗 感 染 药 物 的 毒 物 兴 奋 效 应 将 有 助 于 临 床 合 理 用 药 ( 药 物 种 类 剂 量 疗 程 以 及 联 合 用 药 方 案 的 确 定 ), 降 低 耐 药 和 二 重 感 染 的 发 生 几 率, 同 时 对 抗 感 染 病 药 物 的 研 发 药 物 作 用 机 制 及 耐 药 机 制 的 药 理 学 研 究 有 重 要 意 义 一 般 最 大 激 动 效 应 比 对 照 组 效 应 ( 又 称 零 等 效 点 zero equivalent point, ZEP) 高 30%~60%; 3 刺 激 因 素 发 挥 激 动 效 应 的 剂 量 范 围 窄, 通 常 未 观 察 到 毒 副 作 用 的 剂 量 (no observable adverse effect level, NOAEL) 是 发 挥 激 动 效 应 最 小 剂 量 的 10~20 倍 ( 图 2A) [10 12] Lushchak [13] 将 毒 物 兴 奋 效 应 曲 线 分 为 3 个 区 域 : 延 迟 区 兴 奋 区 和 抑 制 区 延 迟 区 ( 图 2B I) 为 所 有 类 型 量 效 曲 线 所 共 有, 是 无 可 检 测 效 应 的 剂 量 区 间, 该 区 间 范 围 由 检 测 器 灵 敏 度 决 定 ; 兴 奋 区 ( 图 2B II) 是 刺 激 因 素 发 挥 激 动 效 应 的 剂 量 区 间, 激 动 效 应 在 低 剂 量 时 随 剂 量 增 加 而 增 加, 在 较 高 剂 量 时 激 动 效 应 随 剂 量 增 加 而 降 低 ; 抑 制 区 ( 图 2B III) 是 刺 激 因 素 发 挥 抑 制 效 应 的 剂 量 区 间, 曲 线 表 现 为 一 阶 指 数 衰 减 同 时, 基 于 作 用 靶 点 或 调 节 分 子 在 刺 激 因 素 作 用 过 程 中 可 能 会 发 生 改 变 的 理 论, Lushchak 认 为 理 想 毒 物 兴 奋 效 应 (idealized hermetic curves) 由 以 下 几 部 分 组 成 : 激 动 效 应 与 抑 制 效 应 的 净 效 应 曲 线 ( 图 2B 1); 抑 制 效 应 曲 线 ( 图 2B 2); 在 具 备 保 护 能 力 的 生 命 体 ( 如 有 免 疫 系 统 的 生 物 体 ) 中 存 在 的 抑 制 效 应 与 机 体 保 护 效 应 的 加 和 效 应 曲 线 ( 图 2B 3) 图 2 A: 毒 物 兴 奋 效 应 量 效 曲 线 及 其 特 征 [11] ; B: 毒 物 兴 奋 效 应 曲 线 的 分 区 和 组 成 : I 延 迟 区 II 兴 奋 区 III 抑 制 区 ; 1 激 动 效 应 和 抑 制 效 应 的 净 效 应 曲 线 2 抑 制 效 应 曲 线 3 抑 制 效 应 与 机 体 保 护 效 应 的 加 和 效 应 曲 线 [13] 图 1 量 效 曲 线 模 型 种 类 A: 阈 值 模 型 [4] [5] ; B: 直 线 模 型 1 毒 物 兴 奋 效 应 毒 物 兴 奋 效 应 是 指 刺 激 因 素 在 低 剂 量 时 发 挥 激 动 作 用, 在 高 剂 量 时 发 挥 抑 制 作 用 的 效 应 毒 物 兴 奋 效 应 的 量 效 曲 线 形 状 由 检 测 终 点 (endpoint measured) 决 定, 表 现 为 J 型 倒 U 型 ( 或 β 型 ) 曲 线 检 测 终 点 主 要 包 括 生 长 细 胞 增 殖 记 忆 寿 命 肿 瘤 形 成 死 亡 等 通 常 检 测 终 点 为 有 害 效 应 ( 机 体 功 能 的 改 变 疾 病 发 生 率 和 死 亡 等 ) 时, 毒 物 兴 奋 效 应 的 量 效 曲 线 形 状 表 现 为 J 型, 而 当 检 测 终 点 为 生 长 增 殖 和 存 活 率 等 时, 曲 线 形 状 为 倒 U 型 ( 或 β 型 ) [9] 在 不 同 细 胞 模 型 组 织 模 型 中, 毒 物 兴 奋 效 应 具 有 相 似 定 量 特 征 : 1 刺 激 因 素 在 低 剂 量 时 发 挥 激 动 效 应, 在 高 剂 量 时 发 挥 抑 制 效 应 ; 2 低 剂 量 激 动 效 应 的 幅 度 小, 关 于 毒 物 兴 奋 效 应 的 发 生 机 制, 目 前 主 要 有 3 种 [12, 假 说 14] : 1 机 体 存 在 可 同 时 与 刺 激 因 素 作 用 的 两 种 亲 和 力 不 同 且 分 别 发 挥 激 动 和 抑 制 作 用 的 受 体 ; 2 由 破 坏 机 体 初 期 稳 态 后 的 过 度 补 偿 反 应 导 致 ; 3 由 机 体 的 适 应 性 反 应 导 致, 即 机 体 在 低 剂 量 刺 激 因 素 处 理 后 对 一 定 剂 量 的 该 刺 激 因 素 产 生 耐 受 Calabrese [14] 在 其 基 础 上 对 毒 物 兴 奋 效 应 的 可 能 分 子 机 制 进 行 了 较 全 面 的 总 结, 他 提 出 了 受 体 介 导 的 毒 物 兴 奋 效 应 机 制 细 胞 信 号 介 导 的 毒 物 兴 奋 效 应 机 制 和 剂 量 依 赖 的 分 子 开 关 机 制 等 毒 物 兴 奋 效 应 对 毒 理 学 药 理 学 流 行 病 学 等 研 究 和 临 床 治 疗 均 具 有 重 要 价 值 : 可 用 于 非 致 癌 物 和 致 癌 物 的 危 险 度 评 估 [15] ; 可 用 于 临 床 药 物 剂 量 的 优 化 [16] ; 可 作 为 治 疗 方 法 利 用 低 剂 量 激 动 效 应 诱
3 334 药 学 学 报 Acta Pharmaceutica Sinica 2016, 51 (3): 导 细 胞 产 生 修 复 耐 受 和 保 护 功 能, 应 用 于 临 床 治 疗 阿 尔 兹 海 默 病 骨 质 疏 松 肿 瘤 血 管 再 生 系 统 性 红 斑 狼 疮 病 毒 和 细 菌 感 染 等 疾 病 [17] 本 文 以 抗 感 染 药 物 的 毒 物 兴 奋 效 应 为 例, 阐 述 了 通 过 在 实 验 中 设 立 一 定 数 量 的 低 剂 量 组 对 药 物 毒 物 兴 奋 效 应 进 行 观 察 分 析, 全 面 掌 握 药 物 量 效 关 系, 此 项 研 究 对 药 物 开 发 药 物 作 用 机 制 研 究 和 临 床 合 理 用 药 均 有 重 要 意 义 2 抗 感 染 药 物 的 毒 物 兴 奋 效 应 感 染 性 疾 病 包 括 一 切 由 病 原 微 生 物 和 寄 生 虫 感 染 后 引 起 的 疾 病, 此 类 疾 病 具 有 病 因 明 确 且 外 因 起 主 导 作 用 等 特 点 病 原 体 短 期 内 人 际 间 快 速 传 播, 对 人 类 健 康 和 社 会 经 济 造 成 严 重 危 害 [8] 病 原 微 生 物 可 分 为 朊 毒 体 (prion) 病 毒 (virus) 立 克 次 体 (rickettsia) 衣 原 体 (chlamydia) 支 原 体 (mycoplasma) 细 菌 (bacteria) 真 菌 (fungus) 螺 旋 体 (spirochete) 等 人 体 寄 生 虫 主 要 包 括 原 虫 (protozoa) 和 蠕 虫 (helminth) 感 染 性 疾 病 的 发 生 与 宿 主 的 免 疫 力 以 及 病 原 体 的 侵 袭 力 毒 力 变 异 性 等 密 切 相 关 因 此, 治 疗 感 染 性 疾 病 的 药 物 主 要 有 抑 制 或 杀 灭 病 原 微 生 物 或 寄 生 虫 的 抗 感 染 药 物 ( 包 括 抗 生 素 抗 病 毒 药 物 和 抗 寄 生 虫 药 ) 免 疫 调 节 药 物 和 疫 苗 等 感 染 性 疾 病 治 疗 中 的 两 个 严 重 问 题 是 耐 药 和 二 重 感 染, 它 们 的 产 生 与 不 合 理 用 药 有 直 接 关 系 [8] 而 全 面 掌 握 药 物 量 效 关 系 是 科 学 合 理 地 确 定 药 物 种 类 剂 量 疗 程 以 及 联 合 用 药 方 案 的 前 提 因 此, 研 究 细 化 药 物 量 效 曲 线, 设 立 一 定 数 量 低 剂 量 组 用 以 观 察 药 物 毒 物 兴 奋 效 应, 对 治 疗 感 染 性 疾 病 药 物 的 研 发 和 临 床 应 用 具 有 重 要 意 义 2.1 刚 果 红 与 朊 毒 体 病 (prion diseases) 朊 毒 体 病 又 称 传 染 性 海 绵 状 脑 病, 是 由 变 异 朊 蛋 白 感 染 引 起 的 具 有 传 染 性 和 遗 传 性 的 致 死 性 疾 病, 至 今 尚 无 特 效 药 物 阿 糖 胞 苷 阿 糖 腺 苷 和 干 扰 素 虽 被 临 床 试 用, 但 疗 效 均 不 理 想 [8] [18] Rudyk 等 应 用 羊 痒 病 因 子 感 染 的 非 神 经 元 小 鼠 细 胞 系 模 型 (SMB) 考 察 刚 果 红 ( 图 3A) 及 其 结 构 类 似 物 对 生 物 标 志 物 PrP-res (PrP 5C, 蛋 白 酶 抵 抗 的 可 致 病 朊 病 毒 蛋 白 ) 生 成 的 抑 制 作 用, 发 现 刚 果 红 在 高 剂 量 时 显 著 抑 制 PrP 5C 的 生 成, 在 低 剂 量 时 却 促 进 PrP 5C 的 生 成 ( 图 [19, 20] 3B) Rudyk 等 认 为 此 双 向 量 效 关 系 的 可 能 机 制 是 : 低 剂 量 刚 果 红 以 单 体 形 式 与 PrP C ( 存 在 于 正 常 组 织, 对 蛋 白 酶 敏 感 的 不 致 病 糖 蛋 白 ) 一 个 位 点 结 合, 促 进 其 向 PrP 5C 转 变 ; 高 剂 量 刚 果 红 可 形 成 与 PrP 5C 和 ( 或 ) PrP C 结 合 的 液 晶 超 分 子 配 体, 抑 制 两 者 之 间 转 变 刚 果 红 -PrP-res 的 量 效 曲 线 ( 图 3B) 形 状 与 毒 物 兴 奋 效 应 倒 U 型 ( 或 β 型 ) 量 效 曲 线 相 似, 且 与 毒 物 兴 奋 效 应 特 征 相 符, 表 明 低 剂 量 刚 果 红 可 能 会 促 进 朊 毒 体 病 的 发 生, 此 发 现 在 药 物 研 发 和 疾 病 发 生 中 应 得 到 足 够 重 视 图 3 A: 刚 果 红 结 构 式 ; B: 刚 果 红 与 致 病 性 朊 病 毒 蛋 白 PrP-res 产 量 的 量 效 曲 线 [18] 2.2 胶 霉 毒 素 类 似 物 对 鼠 肉 瘤 病 毒 的 作 用 RNA 肿 瘤 病 毒 属 逆 转 录 病 毒 科, 其 逆 转 录 酶 (RNA 依 赖 的 DNA 聚 合 酶 ) 是 病 毒 诱 导 细 胞 转 化 的 重 要 因 素, 抑 制 该 酶 的 活 性 可 有 效 减 缓 细 胞 癌 变 胶 [21] 霉 毒 素 类 似 物 是 真 菌 代 谢 产 物, de Clercq 等 研 究 了 4 种 胶 霉 毒 素 类 似 物 ( 图 4) 对 鼠 肉 瘤 病 毒 逆 转 录 酶 RNA 依 赖 DNA 聚 合 酶 作 用, 结 果 发 现 : 4 种 胶 霉 毒 素 类 似 物 高 剂 量 时 对 DNA 聚 合 酶 活 性 均 显 示 抑 制 效 应 ; 而 低 剂 量 时 对 酶 活 性 显 示 激 动 效 应 (10%~ 图 4 胶 霉 毒 素 类 似 物 结 构 式 以 及 4 种 胶 霉 毒 素 类 似 物 与 小 鼠 白 血 病 病 毒 DNA 聚 合 酶 活 性 之 间 在 3 个 时 间 点 (30 60 和 120 min) [21] 的 量 效 曲 线
4 余 苗 等 : 抗 感 染 药 物 的 毒 物 兴 奋 效 应 浅 析 %, 图 4), 其 中 类 似 物 1 和 3 表 现 为 时 间 依 赖 性, 即 在 药 物 作 用 60 min 后 才 出 现 激 动 效 应, 且 随 化 合 物 作 用 时 间 的 延 长, 激 动 效 应 越 明 显 ( 图 4) 该 现 象 适 用 于 毒 物 兴 奋 效 应 过 度 补 偿 效 应 理 论 [22] 此 研 究 结 果 提 示, 药 物 毒 物 兴 奋 效 应 现 象 的 出 现 不 仅 与 药 物 剂 量 有 关, 还 与 药 物 作 用 时 间 有 关, 因 此 在 设 计 实 验 时, 研 究 者 应 考 虑 药 物 作 用 时 间 对 药 物 量 效 曲 线 及 毒 物 兴 奋 效 应 的 影 响 2.3 抗 疟 药 物 疟 疾 (malaria) 是 由 疟 原 虫 感 染 引 起 的 寄 生 虫 病 现 有 抗 疟 药 物 有 氯 喹 奎 宁 青 蒿 素 等 氯 喹 用 于 治 疗 疟 疾 的 急 性 发 作, 可 迅 速 稳 定 症 状, 但 易 导 致 疟 原 虫 产 生 耐 药 目 前 临 床 发 现 有 较 大 比 例 的 恶 性 疟 原 虫 对 氯 喹 产 生 了 抗 性, 且 由 单 一 耐 药 向 多 药 耐 药 发 展 [8] 肽 类 抗 生 素 对 疟 原 虫 的 作 用 Efrapeptins zervamicins 和 antiamoebin 是 由 真 菌 次 级 代 谢 产 物 中 获 得 的 抗 疟 活 性 肽, 其 恶 性 疟 原 虫 体 外 半 数 抑 制 浓 度 分 别 为 和 6.16 µmol L 1 虽 然 文 章 未 提 及 药 物 低 剂 量 的 相 反 效 应, 但 从 实 验 数 据 和 量 效 曲 线 图 可 发 现 3 种 活 性 肽 在 低 剂 量 时 促 进 疟 原 虫 增 殖 (5%~20%), 且 3 种 活 性 肽 对 恶 性 疟 原 虫 的 体 外 半 数 抑 制 浓 度 与 引 起 相 反 效 应 的 低 剂 量 相 近 [22, 23] 因 此, 这 3 种 活 性 肽 可 能 不 适 合 开 发 成 临 床 抗 疟 药 物 所 以, 尽 早 地 发 现 化 合 物 的 低 剂 量 相 反 效 应 对 药 物 研 发 有 重 要 意 义 疟 原 虫 对 氯 喹 甲 氟 喹 罗 丹 明 的 多 药 耐 药 与 毒 物 兴 奋 效 应 在 研 究 抗 疟 药 物 的 多 药 耐 药 机 制 时, [24] Abrahem 等 发 现 氯 喹 甲 氟 喹 罗 丹 明 ( 图 5) 对 野 生 疟 原 虫 有 单 一 抑 制 作 用, 但 对 放 线 菌 素 D 耐 药 恶 性 疟 原 虫 表 现 为 双 相 量 效 关 系 : 即 低 剂 量 的 激 动 效 应 和 高 剂 量 的 抑 制 效 应, 该 结 果 在 大 鼠 体 内 实 验 得 到 证 实 [22] 此 研 究 结 果 首 先 提 示, 确 定 抗 感 染 药 物 治 疗 剂 量 时 要 考 虑 毒 物 兴 奋 效 应, 其 次 表 明 抗 疟 药 物 多 药 耐 药 机 制 与 毒 物 兴 奋 效 应 存 在 联 系, 应 得 到 基 础 研 究 的 关 注 2.4 多 糖 硫 酸 酯 对 HIV 的 作 用 多 糖 硫 酸 酯 (sulfated polysaccharide) 又 称 硫 酸 酯 多 糖, 是 一 种 新 型 药 物, 在 自 然 界 中 广 泛 存 在, 其 结 构 特 征 为 多 糖 链 中 单 糖 分 子 的 一 个 或 多 个 羟 基 被 硫 酸 基 取 代, 具 有 抗 氧 化 抗 炎 抗 凝 血 抗 病 毒 抗 肿 瘤 增 强 免 疫 等 生 物 活 性 [25 27] [28] Witvrouw 等 发 现 硫 酸 酯 化 多 糖 可 通 过 影 响 包 膜 病 毒 ( 如 HSV-1 HIV-1) 的 融 合 过 程 阻 断 病 毒 进 入 宿 主 细 胞 细 胞 融 合 实 验 显 示, 鼠 李 糖 聚 糖 硫 酸 酯 (rhamnan sulfate, RS) 和 葡 聚 糖 硫 酸 酯 (dextran sulfate, DS) 高 剂 量 时 抑 制 HIV-1 膜 融 合 形 成 合 胞 体, 而 在 低 剂 量 时 却 促 进 HIV-1 合 胞 体 的 形 成, 最 大 激 动 效 应 约 为 20% [22, 29] 因 此, 不 同 类 型 的 化 学 物 质 均 有 可 能 存 在 毒 物 兴 奋 效 应 现 象 2.5 青 霉 素 与 伤 寒 青 霉 素 是 第 一 个 抗 生 素, 可 用 于 伤 寒 的 治 疗 [30] Randall 等 发 现 低 剂 量 青 霉 素 会 增 加 感 染 伤 寒 沙 门 菌 小 鼠 的 死 亡 率 ( 表 1) 该 研 究 应 用 了 药 用 青 霉 素 青 霉 素 K 晶 体 和 青 霉 素 G 晶 体 进 行 实 验, 因 而 排 除 了 药 物 杂 质 引 发 相 反 效 应 的 可 能, 明 确 了 特 定 剂 量 青 霉 素 作 用 于 伤 寒 沙 门 菌 感 染 小 鼠 时 会 出 现 毒 物 兴 奋 效 应 现 象 表 1 药 用 青 霉 素 青 霉 素 K 晶 体 青 霉 素 G 晶 体 不 同 剂 量 [30] 时 感 染 伤 寒 沙 门 菌 小 鼠 的 死 亡 率 剂 量 感 染 伤 寒 沙 门 菌 小 鼠 的 死 亡 率 /% (units) 药 用 青 霉 素 青 霉 素 K 晶 体 青 霉 素 G 晶 体 图 5 氯 喹 甲 氟 喹 罗 丹 明 结 构 式 及 其 作 用 于 放 线 菌 素 耐 药 [24] 的 恶 性 疟 原 虫 和 非 耐 药 疟 原 虫 的 量 效 曲 线 该 研 究 认 为 青 霉 素 仍 可 用 于 伤 寒 的 临 床 治 疗 的 原 因, 是 由 于 青 霉 素 的 治 疗 指 数 高, 血 药 浓 度 可 保 持 在 较 高 浓 度, 一 般 不 会 出 现 引 起 毒 物 兴 奋 效 应 的 低 血 药 浓 度 但 该 研 究 也 提 示, 当 用 青 霉 素 治 疗 伤 寒 时, 一 定 要 关 注 血 药 浓 度, 若 浓 度 过 低, 则 非 但 不 能 抑 制 伤 寒 沙 门 菌, 反 而 有 可 能 会 加 重 病 情 因 此, 在 感 染 性 疾 病 治 疗 过 程 中, 临 床 应 重 视 抗 感 染 药 物 的 毒 物 兴 奋 效 应, 全 面 掌 握 药 物 量 效 曲 线, 制 定 合 理 的 用 药
5 336 药 学 学 报 Acta Pharmaceutica Sinica 2016, 51 (3): 方 案, 密 切 监 视 药 物 的 血 浆 浓 度, 以 避 免 因 药 物 毒 物 兴 奋 效 应 造 成 的 用 药 安 全 问 题 2.6 免 疫 调 节 药 物 免 疫 调 节 剂 是 一 类 发 展 迅 速 的 药 物, 分 为 免 疫 增 强 药 物 和 免 疫 抑 制 药 物, 主 要 用 于 感 染 性 疾 病 肿 瘤 自 身 免 疫 性 疾 病 免 疫 调 节 药 物 应 用 于 感 染 性 疾 病 时, 需 对 其 种 类 剂 量 和 疗 程 严 格 控 制 [8] [31, Clerici 等 32] 发 现 妥 卡 雷 琐 (tucaresol, 图 6) 低 剂 量 时 可 刺 激 T 细 胞 产 生 IL-2 ( 促 进 细 胞 介 导 的 免 疫 反 应 ) 和 IFN-γ ( 通 过 LTR 抑 制 tat 介 导 的 HIV 反 式 激 活 作 用 ), 而 高 剂 量 时 则 抑 制 IL-2 和 IFN-γ 的 产 生, 其 中 低 剂 量 妥 卡 雷 琐 作 用 于 免 疫 功 能 相 对 较 好 的 艾 滋 病 患 者 (CD4 + 细 胞 >500 个 /µl) 时 表 现 的 相 反 效 应 强 于 健 康 对 照, 而 作 用 于 免 疫 功 能 较 低 的 艾 滋 病 患 者 (CD4 + 细 胞 <500 个 /µl) 时 的 激 动 效 应 弱 于 健 康 对 照 ( 图 6) 因 此, 作 者 提 出 妥 卡 雷 琐 可 应 用 于 治 疗 免 疫 功 能 较 好 的 艾 滋 病 患 者 此 研 究 结 果 表 明, 在 严 格 控 制 药 物 种 类 剂 量 和 疗 程, 密 切 监 视 药 物 血 浆 浓 度 和 药 物 相 互 作 用 的 情 况 下, 可 应 用 低 剂 量 药 物 的 相 反 效 应, 诱 导 细 胞 发 挥 修 复 耐 受 和 保 护 功 能, 从 而 达 到 治 疗 疾 病 的 效 果 图 6 妥 卡 雷 琐 结 构 式 和 分 别 以 IL-2 和 IFN-γ 产 量 为 效 应 指 标, 妥 卡 雷 琐 作 用 于 艾 滋 病 患 者 (CD4 + 细 胞 > 500 个 /μl) 艾 滋 病 患 者 (CD4 + 细 胞 < 500 个 /μl) 和 健 康 对 照 的 外 周 单 个 核 细 胞 时 [31] 的 量 效 曲 线 3 结 语 和 展 望 一 个 多 世 纪 前, Schulz 记 录 了 一 些 化 合 物 低 剂 量 时 促 进 酵 母 生 长, 高 剂 量 时 抑 制 酵 母 生 长 的 现 象 [33] 20 世 纪 40 年 代, 此 双 相 量 效 关 系 特 征 在 细 菌 生 长 昆 虫 反 应 植 物 生 物 学 免 疫 刺 激 等 方 面 的 研 究 中 均 被 发 现, 这 种 现 象 由 Southam 和 Ehrlich 正 式 命 名 为 Hormesis 毒 物 兴 奋 效 应, 但 此 效 应 在 以 后 的 半 个 世 纪 中 未 被 重 视 [34] [35] 最 近 十 年, Calabrese 等 对 毒 物 兴 奋 效 应 进 行 了 详 细 的 研 究 分 析 和 总 结, 提 出 了 符 合 毒 物 兴 奋 效 应 的 评 价 标 准, 并 建 立 了 毒 物 兴 奋 效 应 数 据 库 和 毒 物 兴 奋 效 应 频 率 数 据 库 研 究 毒 物 兴 奋 效 应 有 两 个 难 点 : 一 毒 物 兴 奋 效 应 的 重 现 性 差 和 可 预 测 性 低 ; 二 有 机 体 的 生 理 状 态 对 毒 物 兴 奋 效 应 有 较 大 影 响 为 了 解 决 以 上 两 个 问 题, 首 先 需 要 采 用 更 高 灵 敏 度 的 检 测 器, 提 高 观 察 结 果 的 可 信 度, 并 采 用 更 精 确 的 数 学 模 型 处 理 实 验 数 据 ; 其 次 应 独 立 观 察 和 分 析 相 同 药 物 在 不 同 组 织 和 有 机 体 中 产 生 的 毒 物 兴 奋 效 应 [13] 毒 物 兴 奋 效 应 是 阈 值 量 效 曲 线 模 型 和 直 线 量 效 曲 线 模 型 的 重 要 补 充, 对 该 效 应 的 系 统 研 究 可 完 善 并 深 刻 理 解 药 物 低 剂 量 时 的 量 效 关 系 因 此, 对 药 物 毒 物 兴 奋 效 应 的 观 察 分 析 不 仅 有 助 于 临 床 用 药 方 案 的 制 定, 同 时 在 药 物 研 发 过 程 中 也 是 判 断 其 成 药 性 的 重 要 指 标, 应 该 得 到 药 物 研 发 和 医 务 工 作 者 的 更 多 关 注 References [1] Wikipedia contributors. Dose-response relationship. Wikipedia, The Free Encyclopedia [EB/OL] w/index.php?title=dose%e2%80%93response_relationship&ol did= [2] Kenakin T, Williams M. Defining and characterizing drug/ compound function [J]. Biochem Pharmacol, 2014, 87: [3] Kenakin TP. A Pharmacology Primer: Theory, Application and Methods [M]. Burlington, USA: Elsevier Academic Press, 2009: [4] Calabrese EJ. How the US National Academy of Sciences misled the world community on cancer risk assessment: new findings challenge historical foundations of the linear dose response [J]. Arch Toxicol, 2013, 87: [5] Calabrese EJ. Origin of the linearity no threshold (LNT) dose-response concept [J]. Arch Toxicol, 2013, 87: [6] Calabrese EJ. Hormesis: a revolution in toxicology, risk assessment and medicine [J]. EMBO Rep, 2004, 5: [7] Calabrese EJ. The maturing of hormesis as a credible doseresponse model [J]. Nonlinearity Bio Toxicol Med, 2003, 1: [8] Peng WW. Modern Infectious Diseases and Lemology ( 现 代 感 染 性 疾 病 与 传 染 病 学 ) [M]. Beijing: Science Press, 2000, [9] Calabrese EJ. Getting the dose-response wrong: why hormesis became marginalized and the threshold model accepted [J]. Arch Toxicol, 2009, 83:
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