呋喃芬太尼與芬太尼的鎮(zhèn)痛效應(yīng)比較研究＊

李香豫，陳園園，李鋒，邱毅，沈昊偉，王優(yōu)美，**，徐鵬，**

（1.毒品監(jiān)測管控與禁毒關(guān)鍵技術(shù)公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 公安部禁毒情報技術(shù)中心，北京 100193； 2.中國藥科大學(xué)，南京 210009； 3.北京大學(xué)中國藥物依賴性研究所，北京 100191； 4.寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)系，寧波 315211）

芬太尼類物質(zhì)是一類對阿片受體具有極高親和力的物質(zhì)，其中作為臨床用藥的芬太尼的鎮(zhèn)痛作用可達(dá)嗎啡的100 倍左右，并且因其起效迅速、持續(xù)時間短、術(shù)后恢復(fù)快的優(yōu)點(diǎn)，作為強(qiáng)效麻醉性鎮(zhèn)痛藥在外科手術(shù)中廣泛應(yīng)用[1-3]。最近20 年，由于這類物質(zhì)的易成癮性和阿片類物質(zhì)濫用日趨嚴(yán)重，陸續(xù)有上百種與芬太尼化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的類似物被制造出來。呋喃芬太尼就是其中的一種，其與芬太尼化學(xué)結(jié)構(gòu)的主要不同之處就在于芬太尼丙酰基中的乙基被呋喃-2-基所取代（圖1）。

圖1 兩種物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)

呋喃芬太尼第一次被報道是1986 年發(fā)表的一份專利申請中，隨后該物質(zhì)被廣泛濫用，美國緝毒署的數(shù)據(jù)顯示2016 年繳獲和檢測的合成阿片類物質(zhì)中24%為呋喃芬太尼，僅次于芬太尼50%的檢出率；且2016 年有128 例意外死亡與呋喃芬太尼有關(guān)[4]。鑒于呋喃芬太尼的嚴(yán)重危害性，美國于2016 年將其列為臨時表Ⅰ類管制，聯(lián)合國于2017年將其列入《1961年麻醉品單一公約》Ⅰ類管制，我國在2017 年3 月將其列入《非藥用類麻醉藥品和精神藥品管制品種增補(bǔ)目錄》中進(jìn)行管制[4]。為了解呋喃芬太尼潛在的臨床應(yīng)用價值，本研究通過小鼠熱板法，對呋喃芬太尼與芬太尼的鎮(zhèn)痛效應(yīng)進(jìn)行了比較研究。

1 材料與方法

1.1 藥品、試劑與儀器

呋喃芬太尼由上海市刑事科學(xué)技術(shù)研究院提供，純度＞98%。陽性對照給予芬太尼，由上海市刑事科學(xué)技術(shù)研究院提供，純度＞98%，所有藥物均采用枸櫞酸緩沖液溶解，實(shí)驗(yàn)前新鮮配制。陰性對照組給予枸櫞酸緩沖液。冷熱板測痛儀（型號ZS-YLS-21A，北京眾實(shí)迪創(chuàng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)動物

健康SPF 級ICR 雌性小鼠，體重（20±2）g，購自斯貝福（北京）生物技術(shù)有限公司。實(shí)驗(yàn)開始前，動物在動物房至少適應(yīng)環(huán)境1～2 天，食水不限，實(shí)驗(yàn)小鼠接受的所有操作均符合實(shí)驗(yàn)動物倫理學(xué)，遵循國家動物使用和保護(hù)委員會頒布的條例。

1.3 動物分組及給藥

將初篩合格的實(shí)驗(yàn)小鼠按體重隨機(jī)分為3 大組：陰性對照組（枸櫞酸緩沖液）、芬太尼不同劑量組（分別為0.02 mg/kg，0.04 mg/kg，0.08 mg/kg， 0.16 mg/kg，0.32 mg/kg）和呋喃芬太尼不同給藥劑量組（分別為0.03 mg/kg，0.06 mg/kg，0.12 mg/kg， 0.24 mg/kg，0.48 mg/kg）。各劑量組小鼠為8～11 只，皮下注射，固定體積給藥。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

熱板法鎮(zhèn)痛試驗(yàn)溫度設(shè)為（55±0.5）℃，以舔后足為痛覺指標(biāo)，篩選舔后足反應(yīng)在5～30 秒之間的小鼠為實(shí)驗(yàn)小鼠[5]。取給藥前2 次痛閾（間隔15 分鐘）的平均值作為小鼠基礎(chǔ)痛閾，然后隨機(jī)分成陰性對照組、芬太尼組及呋喃芬太尼組，均為皮下注射給藥。各劑量組分別在給藥后5 分鐘、20 分鐘、40 分鐘、60 分鐘各測痛閾值1 次，并記錄痛閾值。實(shí)驗(yàn)截止時間設(shè)置為60 秒，超過60 秒不舔足的小鼠應(yīng)立即取出來，痛閾值按60 秒計(jì)算。按照如下公式計(jì)算最大鎮(zhèn)痛百分率（MPE%）：MPE%=[（給藥后痛閾-給藥前痛閾）/（60-給藥前痛閾）]×100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入GraphPad Prism8 中計(jì)算得出半數(shù)有效量ED50和95%可信區(qū)間。所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以表示，統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用GraphPad Prism8 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素或者雙因素方差分析（one-way or two-way ANOVA）和Bonferroni Post Hoc 檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以P＜0.05 為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 鎮(zhèn)痛效應(yīng)曲線

我們分別測試了芬太尼與呋喃芬太尼對小鼠熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)的影響。重復(fù)測量的雙因素分析顯示芬太尼給藥時間[F(2.792, 120.1) =41.05,P＜0.000 1]、藥物劑量[F(5, 43) =34.14,P＜0.000 1]、給藥時間與藥物劑量的交互作用[F(20, 172) =12.15,P＜0.000 1]均對小鼠的熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)有顯著性的影響。Bonferroni Post Hoc檢驗(yàn)顯示，給藥5 分鐘后，實(shí)驗(yàn)劑量組0.08 mg/kg、 0.16 mg/kg 和0.32 mg/kg 的痛閾值與各組基礎(chǔ)痛閾值相比較，均能顯著性增加小鼠的熱板痛閾值，且分別達(dá)到各組劑量的最大痛閾值（圖2A）。其中，0.08 mg/kg 的芬太尼顯著增加小鼠熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)的持續(xù)時間極短，不到20 分鐘，0.16 mg/kg 的芬太尼顯著增加小鼠熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)的持續(xù)時間可超過20 分鐘，但不到40 分鐘，0.32 mg/kg 的芬太尼顯著增加小鼠熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)的持續(xù)時間則可超過40 分鐘，但低于60 分鐘。陰性對照組小鼠的痛閾值給藥前后與基礎(chǔ)痛閾值相比較則無顯著性差異（P＞0.05）。值得注意的是，0.02 mg/kg 的芬太尼在給藥20 分鐘后能顯著降低小鼠的熱板痛閾值，但是持續(xù)時間極短，在40 分鐘時其痛閾值已恢復(fù)至基礎(chǔ)痛閾值水平（圖2A）。

呋喃芬太尼給藥時間[F(3.179, 152.6) =100.7,P＜0.000 1]、 藥 物 劑 量[F(5, 48)=23.15,P＜0.000 1]、給藥時間與藥物劑量的交互作用[F(20, 192) =16.46,P＜0.000 1]均對小鼠的熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)有顯著性的影響。Bonferroni Post Hoc 檢驗(yàn)顯示，給藥5 分鐘后，實(shí)驗(yàn)劑量0.06 mg/kg、0.12 mg/kg、0.24 mg/kg 和0.48 mg/kg均能顯著性增加小鼠的熱板痛閾值，且達(dá)到各組劑量的最大痛閾值。但0.06 mg/kg，0.12 mg/kg 和0.24 mg/kg 的呋喃芬太尼顯著增加小鼠熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)的持續(xù)時間極短，均不到20 分鐘，而0.48 mg/kg 的呋喃芬太尼顯著增加小鼠熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)的持續(xù)時間則可超過20 分鐘，但低于40 分鐘。陰性對照組小鼠的痛閾值給藥前后與基礎(chǔ)痛閾值相比較則無顯著性差異（P＞0.05）。同樣值得注意的是，0.03 mg/kg 的呋喃芬太尼在給藥20 分鐘后也能顯著降低小鼠的熱板痛閾值，但是持續(xù)時間較短，在60 分鐘時其痛閾值已恢復(fù)至基礎(chǔ)痛閾值水平 （圖2B）。

圖2 芬太尼（A）和呋喃芬太尼（B）的 鎮(zhèn)痛效應(yīng)曲線

2.2 鎮(zhèn)痛效應(yīng)的半數(shù)有效量（median effective dose, ED50）

芬太尼和呋喃芬太尼熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)曲線顯示不同劑量的芬太尼和呋喃芬太尼均在5 分鐘時對小鼠產(chǎn)生了最大鎮(zhèn)痛效應(yīng)，達(dá)到了各組劑量的最大痛閾值。根據(jù)不同劑量的芬太尼與呋喃芬太尼在給藥5 分鐘時的最大鎮(zhèn)痛百分率（%MPE），作出給藥劑量對數(shù)值與最大鎮(zhèn)痛百分率（%MPE）之間的關(guān)系曲線并分別計(jì)算出兩種化合物的半數(shù)有效量ED50和95%可信區(qū)間（圖3）。重復(fù)測量的單因素方差分析顯示芬太尼的不同劑量對小鼠在5 分鐘時產(chǎn)生的最大鎮(zhèn)痛效應(yīng)有顯著性的影響 [F(5, 43) =42.51,P＜0.000 1]。Bonferroni Post Hoc 檢驗(yàn)顯示，與陰性對照組相比較，芬太尼在0.08～0.32 mg/kg 之間的劑量組均能引起小鼠在5 分鐘時的最大鎮(zhèn)痛效應(yīng)發(fā)生顯著性升高，其中，劑量0.16 mg/kg 與0.08 mg/kg 相比較，鎮(zhèn)痛效應(yīng)有顯著性差異（P＜0.001），而該劑量與0.32 mg/kg 相比較，鎮(zhèn)痛效應(yīng)則無顯著性差異（P＞0.05），提示劑量為0.16 mg/kg 時可達(dá)到最大鎮(zhèn)痛閾值（圖3A）。芬太尼的給藥劑量對數(shù)值與最大鎮(zhèn)痛百分率（%MPE）之間的關(guān)系曲線呈現(xiàn)出了較為典型的S 型。經(jīng)計(jì)算，芬太尼的小鼠熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)的ED50為0.08 mg/kg，其95%可信區(qū)間為0.05～0.11 mg/kg （圖3B）。

圖3 芬太尼和呋喃芬太尼在給藥5 分鐘后的鎮(zhèn)痛效應(yīng)

呋喃芬太尼的不同劑量對小鼠在5 分鐘時產(chǎn)生的最大鎮(zhèn)痛效應(yīng)也有顯著性的影響[F(5, 48) =39.01,P＜0.000 1]。Bonferroni Post Hoc 檢驗(yàn)顯示，與陰性對照組相比較，呋喃芬太尼在0.06～0.48 mg/kg 之間的劑量組均能引起小鼠在5 分鐘時的最大鎮(zhèn)痛效應(yīng)發(fā)生顯著性升高，其中，劑量0.24 mg/kg 與0.12 mg/kg 相比較，鎮(zhèn)痛效應(yīng)有顯著性差異（P＜0.001），而該劑量與0.48 mg/kg 相比較，鎮(zhèn)痛效應(yīng)則無顯著性差異（P＞0.05），提示劑量為 0.24 mg/kg 時可達(dá)到最大鎮(zhèn)痛閾值（圖3C）。呋喃芬太尼的給藥劑量對數(shù)值與最大鎮(zhèn)痛百分率（%MPE）之間的關(guān)系曲線也呈現(xiàn)出了較為典型的S 形。經(jīng)計(jì)算，呋喃芬太尼的小鼠熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)的ED50為0.13 mg/kg，其95%可信區(qū)間為（0.01～0.18）mg/kg（圖3D）。

3 討論

3.1 鎮(zhèn)痛效應(yīng)比較

熱板鎮(zhèn)痛試驗(yàn)?zāi)苤庇^反映動物接受疼痛的強(qiáng)度，被廣泛用于嚙齒動物的痛閾值測定。ED50 是指產(chǎn)生50%最大效應(yīng)的藥物劑量，位于藥物量效反應(yīng)曲線的中點(diǎn)，能夠靈敏地反映不同藥物劑量-效應(yīng)之間的變化情況，是反映藥物量效關(guān)系的重要指標(biāo)之一。

芬太尼是臨床廣泛使用的一種鎮(zhèn)痛藥，對其鎮(zhèn)痛效應(yīng)研究較多[1-2]。呋喃芬太尼是芬太尼的一種結(jié)構(gòu)類似物，多以策劃藥的形式進(jìn)行販賣，目前對其鎮(zhèn)痛效應(yīng)的研究較少，僅有1 篇專利申請報道采用小鼠尾靜脈注射給藥通過熱板試驗(yàn)測得呋喃芬太尼的ED50為 0.02 mg/kg[4]。本實(shí)驗(yàn)采用小鼠熱板法通過皮下注射給藥研究呋喃芬太尼的鎮(zhèn)痛效應(yīng)并與芬太尼進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，呋喃芬太尼與芬太尼一樣，均可劑量依賴性對小鼠產(chǎn)生明顯鎮(zhèn)痛作用。但與芬太尼相比較，呋喃芬太尼熱板鎮(zhèn)痛效應(yīng)曲線右移；芬太尼鎮(zhèn)痛效應(yīng)的ED50為0.08 mg/kg，呋喃芬太尼的ED50為0.13 mg/kg，為芬太尼鎮(zhèn)痛效價的0.62 倍。此外，芬太尼給藥劑量為0.32 mg/kg 時的最大鎮(zhèn)痛百分率可達(dá)到100%，鎮(zhèn)痛時效至少可以維持40 分鐘，而呋喃芬太尼給藥劑量為 0.48 mg/kg 時的最大鎮(zhèn)痛百分率才達(dá)到100%，鎮(zhèn)痛時效最多只能維持20 分鐘。說明呋喃芬太尼的鎮(zhèn)痛作用強(qiáng)度和持續(xù)時間均弱于芬太尼。提示為達(dá)到相同的鎮(zhèn)痛效應(yīng)，呋喃芬太尼的用量將是芬太尼的1.63 倍，也間接部分說明了呋喃芬太尼的濫用量增加以及與呋喃芬太尼有關(guān)的意外死亡原因。有文獻(xiàn)報道在[35S]GTPγ 功能分析實(shí)驗(yàn)中呋喃芬太尼對μ 受體的EC50為（2.52±0.46）nmol/L，低于芬太尼的（17.9±4.3）nmol/L，提示相比芬太尼，呋喃芬太尼對μ 受體有更高的親和力[4]。影響藥物鎮(zhèn)痛效應(yīng)的除了與阿片受體親和力大小有關(guān)外，還與受體配體結(jié)合/解離速率常數(shù)有關(guān)[6]，為了更加全面客觀的評估呋喃芬太尼與芬太尼的鎮(zhèn)痛效應(yīng)，還需要結(jié)合親和力大小、受體結(jié)合/解離速率以及脂溶性等多種數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷與評估。

3.2 痛覺過敏現(xiàn)象

阿片類藥物除了具有明顯的鎮(zhèn)痛作用之外，在特定劑量和時間內(nèi)還可導(dǎo)致外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)傷害性刺激感受通路敏化，從而使機(jī)體對疼痛的敏感性增高，即阿片類藥物誘導(dǎo)的痛覺過敏 （opioid-induced hyperalgesia, OIH）。OIH 作用機(jī)制尚未明確，目前研究發(fā)現(xiàn)主要與神經(jīng)元NMDA 受體、內(nèi)源性神經(jīng)肽等有關(guān)[7-8]。目前臨床使用的阿片類物質(zhì)如芬太尼、瑞芬太尼、嗎啡等均可以引起痛覺過敏[1，9-10]，但呋喃芬太尼是否引起痛覺過敏目前還沒有公開報道。曾有報道提示動物熱痛敏的產(chǎn)生與給藥時間有一定關(guān)系，且熱痛敏陽性多是長時間反復(fù)注射阿片類藥物所致，短時間或單次給藥的動物僅顯示機(jī)械痛敏而未出現(xiàn)熱痛敏[11]。但也有文獻(xiàn)報道低于 1 mg/kg 的嗎啡可以在嚙齒動物上誘發(fā)急性痛覺過 敏[12]。Amanda 等[7]研究發(fā)現(xiàn)芬太尼急性（0.25 mg/kg）和慢性（持續(xù)輸注，累積每日劑量10 mg/kg）給藥均可引起小鼠痛覺過敏，且與阿片受體活性無關(guān)。

值得注意的是，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示低劑量的芬太尼（0.02 mg/kg）與呋喃芬太尼（0.03 mg/kg）單次給藥均可引起小鼠痛閾值的顯著降低，能誘發(fā)急性痛覺過敏現(xiàn)象，且呋喃芬太尼誘發(fā)痛覺過敏的時間較芬太尼更長。高劑量的芬太尼與呋喃芬太尼則主要產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用，不能誘發(fā)小鼠痛覺過敏。芬太尼與呋喃芬太尼低劑量單次給藥引起的小鼠急性O(shè)IH 的發(fā)生機(jī)制尚不清楚，可能涉及受體、離子通道、信號通路和細(xì)胞因子等多方面。

關(guān)于阿片類物質(zhì)引起急性痛覺過敏的報道較少，我們的研究結(jié)果首次發(fā)現(xiàn)低劑量單次給藥的呋喃芬太尼和芬太尼可以誘發(fā)小鼠短時間的痛覺過敏，但誘導(dǎo)痛覺過敏的規(guī)律和具體作用機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

呋喃芬太尼與芬太尼一樣，可劑量依賴性地對小鼠產(chǎn)生明顯的鎮(zhèn)痛作用，但鎮(zhèn)痛作用強(qiáng)度和鎮(zhèn)痛時效持續(xù)時間均弱于芬太尼。首次發(fā)現(xiàn)芬太尼與呋喃芬太尼低劑量單次給藥均能誘發(fā)短時間的痛覺過敏，但具體作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。