微透析技術在藥物動力學和藥物代謝研究中的應用

摘要：微透析技術是近年來應用于藥物動力學和藥物代謝研究中的一項新興技術，該項技術在藥物代謝和藥代動力學研究領域中已取得重大的進展并有廣闊得應用前景，本文概述了微透析技術的基本原理及特點，并重點介紹了其在藥物代謝和藥動學研究中的應用。

關鍵詞：微透析； 藥動學； 藥物代謝

微透析(Microdialysis，MD)技術是近些年來臨床上發(fā)展起來的一種新型取樣技術，其原理與透析相同，可通過器官與組織中的體液進行連續(xù)、動態(tài)取樣，取得的透析液較為純凈，且均為小分子物質(zhì)，能與HPLC/MS或HPLC聯(lián)用，組成HPLC/MS或HPLC聯(lián)用新技術進行原位在線分析，具有“微創(chuàng)、高效、實時、活體”等特點。在麻醉或清醒的生物體上進行深部組織的操作以及重要器官的生化研究具有重要的意義。隨著近年來微透析技術的不斷發(fā)展，該項技術在臨床上的推行也越來越廣泛。目前微透析技術在藥物代謝和中藥藥動學研究領域同樣發(fā)揮著重要的作用[1]。

1基本原理

微透析技術是以透析原理作為基礎的在體取樣技術，是在非平衡條件下即流出的透析液中待測化合物的濃度低于它在探針膜周圍樣品基質(zhì)中的濃度，灌注埋在組織中的微透析探針，組織中的待測化合物沿濃度梯度擴散進入透析液，被連續(xù)不斷地帶出，從而達到從活體組織中取樣的目的[2]，通過測定流出液即透析液中待測物的濃度來研究組織中待測物的水平。這是一種動態(tài)連續(xù)的取樣方法。簡單地說，微透析技術的原理就相當于在組織中創(chuàng)造了一個“毛細血管”[3]，使化合物在濃度差的作用下擴散而進入此毛細血管，然后隨液體流動帶出體外進行檢測原理及其系統(tǒng)組成微透析技術不同于以往傳統(tǒng)的研究手段，它是一種動態(tài)連續(xù)取樣方法。簡單地說，微透析技術的原理就是創(chuàng)造一個“人造血管”[1]，使待測化合物在濃度差的作用下擴散而出入此“人造血管”。在體微透析技術首先在組織中植入具有半透膜的探頭(probe)裝置，透析膜能允許小分子物質(zhì)及水分通過，體外微流泵能允許一定的灌流也通過探頭，由于透析膜兩側(cè)存在濃度差，物質(zhì)會從高濃度方向向低濃度方向擴散。膜外的濃度通常會高于膜內(nèi)，能穿過透析膜的小分子會隨之擴散進入透析管，同時隨著透析管內(nèi)的液體持續(xù)性的流動被不斷帶出，以此獲取活體組織中的樣本 [2]。

2微透析系統(tǒng)

微透析系統(tǒng)通常由連接管、微透析探針、灌流液、收集器及微量注射泵構成。微透析探針是整個系統(tǒng)的核心組成，通常是將管式透析膜置入由鋼、塑料或石英毛細管制成的雙層套管中。探針是微透析系統(tǒng)中最關鍵的部分，隨著近年來微透析技術在各個領域中不斷推行，促進了探針技術的發(fā)展。現(xiàn)階段常用的探針主要包含以下幾種：①柔性探針：多用于血液；②同心圓形探針：多用于腦部；③分流探針：多用于膽管等流體；④線性探針：多用于皮膚、肌肉、腫瘤、肝臟等外周組織。臨床上會根據(jù)患者的組織生理特點的不同進行合適類型的探針選擇。

3技術特點

微透析技術是一種在體取樣技術，具有以下顯著特點：①對機體造成的損傷小，能在自由活動、清醒的動物體內(nèi)進行同一器官的多個位點或是進行多個器官的連續(xù)取樣。②微透析作為一種給藥途徑，可將藥物直接傳送到用藥的指定位置，對藥物療效進行直接研究，能降低藥物通過血液循環(huán)對全身造成的不良反應。③透析膜能有效的對大分子進行濾過，提取液中不含有酶與蛋白質(zhì)等物質(zhì)，可無需二次處理進行直接的測定，也不會出現(xiàn)酶解現(xiàn)象，提高樣品的穩(wěn)定性，輕松的進行分離和測定。④取樣對正常生命活動基本不會造成任何影響，可實時、在體及在線取樣。⑤具有時間分辨性，能連續(xù)性的跟蹤體內(nèi)多種化合物在一定時間內(nèi)發(fā)生的變化。⑥具有空間分辨性，取樣時無需進行勻漿，取樣位點目標化合物的濃度能真實的表現(xiàn)出來，且能根據(jù)目標化合物在體內(nèi)的分布對不同部位進行探針的插入。

4微透析技術在藥物代謝和藥物動力學研究中的應用

4.1研究藥物向中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)分布和轉(zhuǎn)運微透析在藥動力學中的研究主要來源于藥物向腦組織的轉(zhuǎn)用及分布，①在于早期微透析的探針設置主要適用于腦組織內(nèi)，②在于微透析技術最初的發(fā)展初衷就在于腦神經(jīng)化學方面的研究。相比其他方法測定藥物對腦組織的影響及轉(zhuǎn)運，腦微透析具有以下優(yōu)點，能對動物體進行動態(tài)、連續(xù)性的取樣，通過良好的時間及空間分辨率測定藥物的游離濃度，并且采用腦微透析法，不會受到藥物代謝產(chǎn)物的影響。利用腦微透析取樣技術對藥物的分布和轉(zhuǎn)運測定在大量臨床研究中已有詳盡的介紹 [3]。李菊等[4]用微透析技術觀察到五菟顆粒劑與丹參注射液聯(lián)用能有效降低腦缺血時海馬細胞興奮性氨基酸的釋放，起到保護腦組織的作用。而程敬君等[5]人采用腦內(nèi)微透析技術動態(tài)發(fā)現(xiàn)，腦缺血后細胞外液中的谷胱甘肽、半胱氨酸、興奮性氨基酸及NO代謝產(chǎn)物濃度迅速升高。

5結(jié)論與展望

微透析技術用于臨床研究中最早是藥物在腦組織中的分布情況，現(xiàn)階段有大量文獻報道發(fā)現(xiàn)微探針能埋入各種不同組織中，并進行相對的研究。利用多個微透析探針能在同一器官的不同組織或是在不同器官中進行取樣。微透析技術相比傳統(tǒng)方法對于藥物濃度的分布，能有效降低研究時所需的動物數(shù)量。隨著生物分析化學、聚合物技術、工程科學及理論藥動學的發(fā)展，也促進了微透析技術在藥動學領域內(nèi)的迅速發(fā)展。微透析技術除了用于動物模型的研究外，在對人體的研究中也取得了迅速的發(fā)展。采用組織微透析能直接測定藥物在靶器官中的濃度及分布情況，為其提供了更有效的手段。但微透析在使用過程中存在一定的缺點，例如探針置入機體內(nèi)造成的損傷是否對藥物動力學及代謝造成一定的影響、由于水溶性差或是蛋白結(jié)合率較高的藥物在測定時需要極高的靈敏度、更優(yōu)良的與組織相溶的探針的開發(fā)，以上問題都需要有待相關人員進一步的研究。

微透析雖然有許多優(yōu)點，但也存在相應的不足。由于透析膜的體積較小，所以灌流速度相對較低，只有1～5μL/min，無法采用秒進行動態(tài)觀測。探針置入機體內(nèi)部會造成局部輕微的損傷，尤其是某些記性試驗會對結(jié)果造成不同程度的影響。雖然微透析測定的種類多樣，但每種測定方法均不夠完善，在實際濃度的計算中存在一定的偏差。在對于濃度極低的生物活性物質(zhì)的檢測中，由于檢測方法不同，所以結(jié)果上往往存在一個數(shù)量級的差距。對于很小的腦內(nèi)神經(jīng)核團取樣，微透析技術并不適用，其原因在于微透析技術必須要將探頭準確的插入同一部位。

微透析技術為“藥物濃度-時間”的動態(tài)變化提供了完整的資料，在實驗過程中能有效減少動物的使用數(shù)量，同時其時間及空間分辨率還能提高藥動力學資料的準確性，能通過動態(tài)層次分析中藥的藥效與濃度分布情況。微透析技術在中藥中的研究提供了重要的途徑，是中藥對靶器官中的代謝及分布研究中的有力工具。該技術在中藥藥動力學及藥物代謝中的應用具有廣闊的發(fā)展前景。隨著現(xiàn)階段微透析技術的不斷深入及發(fā)展，必定會為藥學工作帶來更廣闊的的天地。

參考文獻：

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[6]Bur A， Joukhadar C， Klein N，et al.Effect of exercise ontransdermal nicotine release in.

編輯/王敏