中獸藥創(chuàng)新研發(fā)與實驗動物模型應(yīng)用

魏媛媛張艷楠樊藝萌尕 玉王惠茹韓俊成郝智慧*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院中獸藥創(chuàng)新中心,北京 100081；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院, 烏魯木齊 830000)

中獸藥在動物保健、食品安全、公共衛(wèi)生安全等方面起著重要作用。 應(yīng)用中獸藥防治動物疾病保障動物健康已有兩千年的歷史,隨著當(dāng)前規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化健康養(yǎng)殖的快速發(fā)展和人們生活水平的提高,與人類健康密切相關(guān)的獸醫(yī)公共衛(wèi)生安全問題的凸顯,其所關(guān)注的減少動物源細(xì)菌耐藥、保障動物源性食品安全、防控動物疫病都需要更好的發(fā)揮中獸藥的作用。 如今,國內(nèi)外越來越多的人開始認(rèn)識、研究和應(yīng)用中獸藥[1]。 而實驗動物在中獸藥的創(chuàng)新研究尤其是現(xiàn)代中獸藥的研究中扮演著重要的作用。 實驗動物應(yīng)用于中藥研究已有兩千多年的歷史,早在公元前《國語》中就有用狗來驗烏頭毒性的記載[2-3]。 縱觀中醫(yī)藥實驗動物認(rèn)知和使用的發(fā)展歷程,先后經(jīng)歷了古代時期的學(xué)科萌芽階段、隨著現(xiàn)代科學(xué)實驗方法體系的建立與發(fā)展的方法探索階段、隨著現(xiàn)代科學(xué)實驗方法的融入、中醫(yī)藥特色實驗動物方法建立的理論總結(jié)階段以及中醫(yī)藥實驗動物模型建立為標(biāo)志的廣泛應(yīng)用階段這4個階段[4]。 綜上,建立中獸藥相關(guān)的動物模型對中獸藥作用機制等相關(guān)問題的系統(tǒng)研究至關(guān)重要。下面本文將就中獸藥創(chuàng)新研發(fā)中相關(guān)動物模型的發(fā)展與用途做一綜述。

1 中獸藥發(fā)展歷史

中獸藥起源,應(yīng)追溯到一萬年以前的原始社會,人們把野生動物馴化成家畜后,便逐漸將“神農(nóng)”嘗百草治療人病的經(jīng)驗,引用于家畜。 唐代《司牧安驥集》卷二記載:“昔神農(nóng)皇帝,創(chuàng)制藥草八百余種,留傳人間,救療馬病”,這是獸醫(yī)古籍中有關(guān)獸醫(yī)中藥起源的最早記載。 獸醫(yī)中藥方劑的發(fā)展,是隨著人醫(yī)中藥方劑不斷積累而發(fā)展,在先秦時期很多古籍如《周禮》、《詩經(jīng)》、《山海經(jīng)》均有人畜通用藥物記載,如《山海經(jīng)》就記載了120 多種,如“流赭(代赭石)以涂牛馬無病”等。 《神農(nóng)本草經(jīng)》初步奠定了人醫(yī)中藥和獸醫(yī)中藥(學(xué))的理論基礎(chǔ),有“牛扁,殺牛虱小蟲,又療牛病”、“柳葉,主馬疥痂瘡”、“桐花,主付豬瘡”等獸醫(yī)用藥的明確記載[4]；《流沙墜簡》和《居延漢簡》有十幾篇記載著治馬牛病的醫(yī)方,并已有了湯劑、膏劑和丸劑應(yīng)用。 隨著中國獸藥典的頒布,中獸藥材與人用藥真是分離開來,并對其靶動物及使用劑量有了明確規(guī)定。

2 中獸藥產(chǎn)品研發(fā)現(xiàn)狀

基于中獸藥在動物疾病防治方面的有效性、應(yīng)用前景與需求,新中獸藥研發(fā)也在加快推進(jìn)中。 近十年來獲批的中獸藥用于防病治病已有百余種。基于中獸藥在動物促生長、保健方面的可行性和有效性,可在飼料中長期添加使用的中獸藥近年來也有獲批,有單方類和復(fù)方類,如博落回提取物、山花黃芩提取物散、女貞子提取物散、裸花紫珠末等。

通過對2011 年到2020 年這10 年間中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部獲批的中獸藥產(chǎn)品分析可以發(fā)現(xiàn),中獸藥產(chǎn)品的研發(fā)獲批數(shù)量從2011 年到2016 年呈上升趨勢,其中2016 年獲批產(chǎn)品數(shù)最多,有15 項,從2016年到2018 年獲批中獸藥產(chǎn)品數(shù)量略有下降,而在2019 年到2020 年期間,中獸藥產(chǎn)品數(shù)量有上升趨勢。 在這10 年間,獲批的中獸藥產(chǎn)品數(shù)量是曲折而上升的趨勢(圖1)。

圖1 2011～2020 年中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部獲批中獸藥品種的時間分布統(tǒng)計結(jié)果Figure 1 Statistical results of time distribution of veterinary drug varieties approved by the ministry of agriculture and rural areas of China from 2011 to 2020

2011 年到2020 年間獲批的中獸藥產(chǎn)品用于提高動物免疫力的產(chǎn)品最多,有28 種,占總產(chǎn)品數(shù)25.93%,其次是治療雞大腸桿菌病,有12 種,占比11.11%；仔豬白痢病8 種,占比7.41%(圖2)。 對這期間獲批的108 種中獸藥產(chǎn)品的中藥組成進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)黃芪使用最為頻繁,出現(xiàn)頻次27 次,占比25%,其次分別是黃芩(20,18.52%)、 板藍(lán)根(15,13.89%)、黃連(14,12.96%)、甘草(13,12.04%),均高于平均頻次(12.8)水平(圖3)。 可見,目前中獸藥研發(fā)中,補氣類和清熱類中藥較常作為研發(fā)對象。

圖2 2011～2020 年中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部獲批新獸藥品種用途分布前10 名統(tǒng)計結(jié)果Figure 2 Top 10 statistical results of application distribution of new veterinary drug varieties approved by the Ministry of agriculture and rural areas of China from 2011 to 2020

圖3 2011～2020 年中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部獲批新獸藥品種中藥分布前10 名統(tǒng)計結(jié)果Figure 3 Top 10 statistical results of traditional Chinese medicine distribution of new veterinary drugs approved by the Ministry of agriculture and rural areas of China from 2011 to 2020

3 中獸藥創(chuàng)新研發(fā)中常用實驗動物

實驗動物主要用于急性毒性實驗和長期毒性實驗,也有極少部分的新藥開發(fā)過程中將實驗動物用于藥效學(xué)實驗和藥理學(xué)實驗[5]。 為了解近年來中獸藥創(chuàng)新研究中實驗動物模型的應(yīng)用情況,筆者分別以近20 年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部獲批中獸藥名稱為關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)(CNKI)進(jìn)行檢索,共檢索到358 篇文獻(xiàn),排除靶動物及藥學(xué)相關(guān)研究,從中得到與實驗動物相關(guān)的47篇有效文獻(xiàn)。 從檢索結(jié)果來看,新中獸藥新藥研發(fā)過程中最常用的試驗動物為小鼠和大鼠,此外,比格犬、家兔、SPF 雞和貓也有少數(shù)的使用。

3.1 小鼠

嚙齒類動物是新獸藥研發(fā)過程中毒性實驗的首選實驗動物,這其中小鼠因其性狀穩(wěn)定,且價格便宜,被廣泛應(yīng)用[6]。 幾乎所有中獸藥新藥研發(fā)的急性毒性實驗均是使用小鼠完成[7-16],部分中獸藥新藥也用其進(jìn)行長期慢性毒性實驗,但由于其壽命較短的原因,在慢性毒性實驗中的應(yīng)用不如大鼠廣泛。 此外,小鼠還被應(yīng)用于胃腸蠕動實驗、腹瀉實驗、抗炎實驗和鎮(zhèn)痛實驗等多種藥效學(xué)和藥理學(xué)的實驗中[11,14,17-25]。 具有代表性的應(yīng)用見表1。

表1 實驗動物小鼠在新獸藥研發(fā)中的應(yīng)用情況Table 1 Application of experimental animals and mice in the research and development of new veterinary drugs

3.2 大鼠

大鼠作為嚙齒科類的實驗動物,因為其體型合適,給藥容易,采樣方便,廣泛用于中獸藥的新藥開發(fā)過程中的安全性評價研究,以及藥效和藥理學(xué)研究[29]。 而與小鼠不同的是大鼠價格較貴,但是壽命比小鼠長的多,因此,更多的適合用于長期的慢性毒性實驗研究。 同樣,大鼠也被用于抗炎抗菌藥理實驗和解熱鎮(zhèn)痛等相關(guān)藥效學(xué)實驗。 具有代表性的應(yīng)用見表2。

表2 實驗動物大鼠在新獸藥研發(fā)中的應(yīng)用情況Table 2 Application of experimental animals and rats in the research and development of new veterinary drugs

3.3 其他

除了嚙齒類實驗動物在中獸藥新藥研發(fā)中廣泛應(yīng)用,其他實驗動物也可用于獸藥研發(fā)過程中,但因為其價格比較昂貴,且遺傳穩(wěn)定比較差而受到限制。 不過也有少數(shù)中獸藥研發(fā)過程中用到了其他實驗動物,例如,比格犬,貓等就被用于呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)毒性實驗,以及部分藥代動力學(xué)實驗[45-47]；而家兔也可用于藥代動力學(xué)的研究[48]。此外,SPF 雞和SPF 豬可作為實驗動物用于各種禽病和豬病的造模實驗中[49-53],其具體情況見表3。

表3 其他實驗動物在新獸藥研發(fā)中的應(yīng)用情況Table 3 Application of other experimental animals in the research and development of new veterinary drugs

4 討論和小結(jié)

中獸藥研究的進(jìn)展依賴于使用實驗動物模型作為臨床假說的實驗基礎(chǔ)。 因為各種動物疾病的發(fā)生發(fā)展是非常復(fù)雜的,而直接使用靶動物探討其發(fā)病機理及獸藥療效機理常會受到操作方面或者經(jīng)濟方面等的限制。 可以通過對實驗動物的研究,進(jìn)而推用到相應(yīng)靶動物,以控制動物疾病發(fā)生及進(jìn)展過程,降低畜牧業(yè)損失。

實驗動物在中獸藥研發(fā)中的應(yīng)用可見于主要藥效學(xué)研究,安全藥理學(xué)研究以及毒性研究,其中毒性研究包括一般毒性實驗(急性毒性實驗、長期毒性實驗)和特殊毒性實驗(致突變實驗、生殖毒性實驗、致癌實驗,特殊安全性等),目前中獸藥研究中,多應(yīng)用大小鼠模型進(jìn)行藥物毒性實驗,藥效學(xué)實驗和藥理學(xué)實驗,其藥理機制研究也多圍繞于抗炎,抗氧化應(yīng)激及凋亡相關(guān)方面[6],近些年研究者對各類細(xì)胞死亡方式,比如自噬、炎性壞死、焦亡等也有一定關(guān)注。 因為研發(fā)成本的問題,其他大型的實驗動物很難應(yīng)用到新型中獸藥的開發(fā)中去。 而隨著中獸藥的深入研究,其他實驗動物的應(yīng)用也更加完善。 此外,獸藥開發(fā)應(yīng)用的實驗動物多用于實驗,而藥理實驗中實驗動物模型的選擇和評價仍存在以下問題:缺乏各種造模因素之間的對比研究,難以明確造模因素的選擇。 研究者根據(jù)各自的理解,基于同一理論選擇的中獸藥、途徑和強度差異較大,造模方法尚不成熟,存在“一因多證”。 模型評價主觀性強,多數(shù)模型評價簡單以動物表現(xiàn)出來的癥狀為依據(jù),導(dǎo)致建立的模型認(rèn)可度不高,各個實驗間缺乏可比性。 實驗動物模型與臨床疾病變化表現(xiàn)并不完全相同,造模后多種表現(xiàn)交疊出現(xiàn)而難以明確區(qū)分,增加了模型評價的難度。 實驗動物模型種類不足,相對于臨床復(fù)雜多樣的證候而言,現(xiàn)階段能復(fù)制的實驗動物模型,不能滿足中獸藥研究的需要。

目前中獸藥的研發(fā)需要進(jìn)一步深入研究動物模型評價方法,為病證結(jié)合動物模型提供一些客觀化標(biāo)準(zhǔn),突破目前的瓶頸,造模評定標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)范化,真正做到指標(biāo)量化、客觀化、宏微觀相結(jié)合,不斷發(fā)展。 構(gòu)建出更加貼近臨床實際符合統(tǒng)一規(guī)范的國際公認(rèn)的實驗動物模型。