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药理学治疗作用

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药理学治疗作用范文第1篇

【关键词】 药理;冠心病;高脂血症;阿托伐他汀;辛伐他汀

作者单位:277011 山东枣庄矿业集团中心医院药剂科 冠心病是血脂异常引起冠状动脉粥样硬化的一种常见慢性疾病。早期应用血脂调节药物纠正血脂代谢紊乱,对冠心病有较好的逆转作用。近年部分临床证实,他汀类药物能降低血脂水平并延缓或阻止动脉硬化发展,具有较好的抗炎、抗氧化应激等作用[1]。此类药通过对HMGCoA还原酶的特异性竞争性抑制作用,阻碍了胆固醇的合成,从而达到降低血胆固醇水平的目的,可明显降低TC、LDLC,主要适用于高胆固醇血症。B型钠尿肽(BNP)又称脑钠素或脑钠肽,是钠尿肽(NP)家族中的一种,它是一个含32个氨基酸的多肽,主要来源于心室;其临床检测对急性冠状动脉综合征(ACS)的早期诊断、危险分层和预后判断有重要意义[2]。本文采用阿托伐他汀治疗冠心病高脂血症,旨在探讨其疗效和机制,现将临床资料报道如下。

1 资料与方法

11 临床资料 120例患者均为2009年1月至2012年10月我院门诊和住院接受治疗的冠心病高脂血患者。均符合世界卫生组织(WHO)冠心病诊断标准[3],符合高脂血症的诊断标准:空腹总胆固醇(TC)≥572 mmol/L,三酰甘油(TG)≥170 mmol/L,低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)≥336 mmol/L,高密度脂蛋白胆固醇(HDLC005)。

药理学治疗作用范文第2篇

关键词:抗精神失常药 药理学 讲解 技巧

中图分类号:R74 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)10(a)-0239-01

精神失常是由多种原因引起的以精神活动障碍为特征的一类疾病。治疗这些疾病的药物统称为抗精神病药。“抗精神病药”是药理学“中枢神经系统药物”中较为复杂的一个章节。

1 学生反映的难点

1.1 章节跨度较大

药理学是医学基础课中较难掌握的一门课程[1-2],在学习本章时,发现较多学生对外周神经系统药物里重点提到的概念如“多巴胺”、“胆碱受体”、“α受体”等已经生疏,提问时大部分学生不能准确回答相关作用,而本章的特点就是与“外周神经系统药物”相关概念有较多联系。

1.2 精神病的概念较为抽象

大部分同学对精神病比较熟悉,但是对于精神病的具体症状并不了解,甚至不能分清I型精神分裂症和II型精神分裂症。

1.3 抗精神病药的临床应用和不良反应与药理作用的联系

在学习本章节时,学生主要以死记硬背为主,而忽略了药理作用与临床应用及不良反应之间的联系,如对氯丙嗪出现的不良反应:口干、便秘、视力模糊、性低血压等发生的原因并不了解。

2 讲解要点

2.1 引起兴趣讲症状

讲解精神病患者的一些典型症状能够引起学生的浓厚兴趣。精神分裂症患者的症状主要为:思维障碍、知觉障碍、情感障碍、行为障碍。举一些有趣的例子可以吸引学生的注意力,比如思维障碍又分为联想障碍和妄想,而妄想又可以分为夸大妄想、疑病妄想、被迫害妄想、嫉妒妄想、被钟情妄想、关系妄想等等,以各种事例解释这些妄想的具体症状,往往会收到良好的课堂效果。

2.2 分析原因讲机制

当学生对精神病的各种症状产生浓厚兴趣的时候,可将症状引申到其发病机制上。有关精神分类症发生的机制有很多假说,一般公认的是“多巴胺亢进学说”。这个学说牵扯到大脑内的四条多巴胺神经通路:黑质纹状体通路、中脑边缘系统通路、中脑皮层通路和结节漏斗通路。该学说认为精神分裂症发生的机制为中脑边缘系统通路、中脑皮层通路多巴胺神经功能过强所引起的,所以我们可以引导学生明白:常见的抗精神药物都是一些多巴胺受体的阻断剂。而这些药物不但能够阻断中脑边缘系统通路、中脑皮层通路的多巴胺受体产生治疗作用,还可以阻断黑质纹状体通路、结节漏斗通路的多巴胺受体产生不良反应。

2.3 及时复习相关内容

当学生了解抗精神分裂症药物的本质多为多巴胺受体阻断药后,开始复习相关的“外周神经系统药”的内容。在讲解过程中要着重提到:氯丙嗪(抗精神病药)不但对多巴胺受体有阻断作用,它对M受体和α受体也具有阻断作用。在这里简单的复习激动和阻断M受体和α受体所产生的生理作用,这样为下一步介绍氯丙嗪的药理作用及不良反应做好铺垫。

2.4 药理与临床

2.4.1 氯丙嗪的中枢作用

在介绍药理作用前首先要强调氯丙嗪的别名“冬眠灵”,这个名字反应了药物与体温的调节有明显影响。其次要说明氯丙嗪为“强镇静药”表明其对中枢神经系统的影响。在前期的铺垫下进入正题后,再依次介绍其药理作用。氯丙嗪的药理作用主要为:中枢神经系统的影响,包括抗精神病作用、对体温的影响、镇吐作用、加强中枢抑制药的作用等。介绍其中枢药理作用时注意强调:(1)氯丙嗪对刺激前庭和胃肠道所引起的呕吐无效,这样为介绍临床应用做铺垫(不能治疗晕动症);(2)强调氯丙嗪对体温的影响特点:对正常人和发热病人都有降温作用,为下一章与解热镇痛药物的对比做铺垫。

2.4.2 氯丙嗪的其他作用

氯丙嗪其他的药理作用为:对外周神经系统的影响、对内分泌系统的影响。其中外周神经系统的药理作用主要包括了阻断M受体和α受体的作用,因为这些作用已经在前期进行了复习,所以学生容易接受。这部分应该强调的是,(1)氯丙嗪的阻断M受体作用是其产生阿托品样不良反应的基础;(2)氯丙嗪的阻断α受体的作用可以使“肾上腺素的升压作用发生反转”,从而引申到氯丙嗪的中毒不能使用肾上腺素升压,必须使用去甲肾上腺素。

2.5 药理与不良反应

氯丙嗪的不良反应也与其药理作用密切相关,介绍其不良反应时应该先复习氯丙嗪作用到的受体,即氯丙嗪阻断多巴胺、M、α受体。其中阻断M、α受体主要表现为一般的不良反应,如:口感、便秘、鼻塞、性低血压等等。阻断多巴胺受体既可以产生治疗作用也可以产生不良反应,如阻断结节漏斗通路的多巴胺受体可影响到内分泌系统,引起肿大、生长抑制、排卵延迟、闭经等现象。阻断黑质纹状体的多巴胺受体则产生氯丙嗪最重要的不良反应――锥体外系不良反应,然后从解剖学的角度解释为什么叫做锥体外系不良反应,并介绍其种类:帕金森综合症、急性肌张力障碍、静坐不能、迟发型运动障碍。可以依次介绍这些不良反应容易发生的时间和年龄及相关症状。重点强调前三种不良反应主要由于给药剂量过大或给药速度过快所引起的,一旦发生,应立即减量或停药,并使用中枢抗胆碱药物治疗(联系抗帕金森病药一章讲解)。而迟发型运动障碍的机制与前3者不同,其是由于用药时间过程所引起的多巴胺受体密度上调或敏感性增加所致,并没有好的治疗方法。

总之,通过章节之间的配合讲解,一般能够使学生对章节产生兴趣,并帮助学生对已学章节的复习和巩固,能够取得较好的教学效果。

参考文献

药理学治疗作用范文第3篇

【摘要】对应临床用药,护士不仅仅要熟悉和了解相关的药理知识,同时要具体分析工作中实际情况,解决现实中问题。个人认为,护士在掌握药理学的基本知识外,尚须注意几点:(1)要坚持以严谨的态度,科学的方法执行给药方案;(2)针对个体,要十分注意药物的疗效和副作用;(3)根据药物的特性,必须注意药物的禁忌,注意用药时间及食物对药物疗效的影响。

由于社会不断发展,人类医疗水平的提高,医药事业的迅速发展,掌握临床药学知识是护理工作的迫切需求,作为一名优秀护理人员除必须具备热爱专业、忠于职守、同情病人、热情真挚的基本素质外,还应该有丰富的医药知识和精湛的护理技术。因此,护士在学习药理学的过程中,如何根据护理工作的实际情况,合理用药是提高业务水准的重要内容之一。笔者认为,护士在学习药理学中,在认真掌握药理学基本知识的同时,还必须注意解决好如下问题

1 必须按照实事求是、科学的态度执行给药方案

通常情况下,护士通常在医师制订治疗方案后,按医嘱用药。如医师要求给予某病人肌注庆大霉素注射液8万单位,每日三次。护士在执行医嘱时考虑到临床的治疗习惯和作息时间上的方便,于是给病人的注射时间分别安排在8∶00, 14∶00, 20∶00点各注射一次,这一安排,从表面上看,护士已经完全按医嘱执行了给药方案。但笔者从药物动力学理论分析,认为庆大霉素的最佳血药浓度为2-8ug/ml,如果血药浓度高于12ug/ml,容易引起毒性反应;若低于2ug/ml,则药物达不到治疗效果。因此,护士在执行医嘱时,安排的三次注射时间是不合理的。这一注射时间安排,导致在注射间隔时间低于有效血药浓度所持续的时间分配不均匀。倘若将肌注时间改为8∶00,16∶00,24∶00点各注射一次,就完全符合医师的用药意图,而且亦是一种最佳治疗方案。由上可见,药物的合理应用,不仅取决于医师制订的给药方案是否合理,而且还依赖于护理人员在执行医嘱时的科学态度。

2 必须注意药物的疗效的副作用

护士在临床应用药物时,除了要认真观察药物的疗效外,尚需注意药物的副作用。如对于水肿病人应用大剂量利尿剂(速尿),护士除要观察水肿有无减轻,即体重有无减轻,尿量有无增多,腹围有无减小等外,尚需注意有无出现脱水及电解质紊乱,即低钾、低氯血症。而对老年人与小儿和肝肾功能不全者,其药物动力学特性与中青年不同,对药物的反应有很大差异,有必要对他们实行特殊护理。所以,注意药物的疗效的副作用,是护士在临床应用药物过程中不可忽视的一个问题。

3 要十分注意药物的配伍禁忌

在临床实践中,为了提高药物的疗效,减少毒副作用的发生,医生采取联合用药的方法通常可见。值得注意的是,医师在根据病情和诊断给病人选择药物时,往往仅注意了药物的治疗作用,即对症和对因治疗,而对药物之间可能发生的相互作用常常忽略遗忘,以致某些药物配伍后不仅得不到所期望的疗效,有时疗效还反而减弱,甚至无效。如青霉素与庆大霉素合并使用后就致使青霉素疗效降低。因此,笔者建议,护理人员在执行医嘱的药物治疗前,应注意药物的理化性质、药理作用、医疗要求等因素,必要时查看常用药物配伍禁忌表。此外药物对化验室检验结果的干扰也应该引起护理人员的关心和注意。有许多药物能不同程度地影响血液、生化等检测值,而得出错误的诊断,如青霉素、维生素C等可使还原法尿糖定性试验产生假阳性。能引起肝细胞损伤的药物(如氯霉素、抗癌剂),可以干扰血清转氨酶的检测结果。维生素A、口服避孕药使胆固醇测定值升高。因此,护理人员在抽血或取检品送检前,应查对患者是否在使用能影响该项检验结果的药物,遇到此类问题时应及时与医师联系,以确保疾病的诊断和治疗的准确性。

4 要根据药物的性质注意用药时间及食物对药物疗效的影响

药理学治疗作用范文第4篇

[关键词] 药理学;教学;人文思想教育

[中图分类号]R96 [文献标识码]B [文章编号]1673-7210(2008)05(c)-096-02

传统医学教育在相当长的时间里过分注重医学生的专业知识教育而忽视人文思想的培养,造成医学生医德情感的缺失。随着医学模式的转变和医学社会化的加剧,加强人文思想教育已成为医学教育改革的强劲趋势。在药理学教学实践过程中有意识地加强对学生进行人文思想教育,使学生在接受专业知识的同时,潜移默化地接受人文精神的培养,对提高学生的人文素质,树立高尚的医德理想会起到举足轻重的作用。

1 药理学教学中人文思想教育的现状

长期以来,我国的医学教育过分注重学生的专业知识教育而忽视了人文思想教育,突出知识的积累,轻视人文素质培养。由于人文知识的缺乏,使部分医学生追求物质享受,只讲实惠,不讲精神。在社会日新月异大发展的新形势下,医学教育仅仅教会学生精湛的专业技能已经远远不够,结果可能导致医学生良莠不分、急功近利。在药理学教学过程中,我们发现有相当一部分医学生对当前医疗活动中的“大处方”、“不选对的只选贵的”、卖药吃“回扣”等少数丑恶现象并不反对,认为这是医生高付出、低收入的一种补偿,医生收“红包”现象比比皆是,自己不收是逆潮流的。当今医学模式由“生物-医学”模式向“社会-心理-医学”模式转变,疾病的病因日益复杂,医生如果本身没有健全的人格和良好的人文修养,就不可能起指导作用的;如果没有全心全意为病人着想的思想境界,只是一味为了赚钱,就不可能有不断充实自己、提高自己医疗能力的精神动力。正如古罗马医学理论家盖伦所讲:“作为医生,不可能一方面赚钱,一方面从事伟大的艺术――医学。”不良人文因素对临床合理用药的负面影响是肯定的,也是不可忽视的。正确的临床合理用药只有深深扎根在良好的人文土壤之中才能枝繁叶茂,开花结果。

2 在药理学教学中进行人文思想教育的重要性

“是药三分毒”,这是普通百姓都明白的道理。药品是一把双刃剑,既有治疗作用也有不良反应。如果用药不当或错误,药物的不良反应可致病人的病情加重,甚至导致残疾或死亡。来自WHO的资料显示,全球死亡病例中1/3与用药不当有关,有1/7的病死者是不合理用药所致。

药品是一种特殊的商品,对于病人,它具有治疗价值;对于医院或药厂,它具有经济价值。在保障药物安全性、有效性的前提下,还应选择质优价廉且数量较少的药物进行治疗,即能用常用药、国内生产的低价药达到治疗目的,就尽量不用贵重药、进口药;能用一种药物解决治疗问题,就不要用多种药物;特别是不要随便搭配一些非必需药,更不能开“搭车药”等,以便减轻病人的经济负担。

在药理学教学中有意识地结合医学人文思想教育,对于临床用药不当的行为进行分析和指正,一方面可以加深同学们的感性认识,提高学生的学习兴趣,另一方面能够对这些未来的医生们起到警示、预防作用,树立良好的医疗道德。因此,在药理学教学实践过程中有意识地加强对学生进行人文思想教育,可以使学生从中得到启迪,从而达到促进创造性思维能力的产生,获得教书育人的双重效果。

3 在药理学教学中加强人文思想教育的实践

3.1 加强师资培养,提高专业教师人文素质

“才者,德之资也;德者,才之师也”,教师的思想境界、学识修养、人格人品、言谈举止、气度风度直接影响着学生的价值取向,教师高尚的道德情操和健全的人格直接塑造着学生的灵魂。而目前药理学专业教师,极大多数只经过系统的医学、药学专业的教育培养,相对较缺乏或较忽视人文素质的教育。高校应采取多种方法和手段,如教师的岗前培训、有计划地选送教师到高等院校深造、加强院校间的交流、鼓励教师取得第二学位、定期进行任职资格考核等,提高专业教师的自身人文素养,使药理学专业教师不仅具有渊博的药理学理论知识,还具备应有的教育学、心理学、伦理学、社会学等人文科学知识,并能有意识地把人文思想教育渗透到专业课教学中,融会贯通地运用于教学活动,让学生在“润物细无声”中逐步提高人文素养。

3.2 结合药理学教学,开展多种形式的人文思想教育

3.2.1针对某些社会现象开展剖析自勉教育在药理学理论教学过程中针对某些社会现象开展剖析自勉教育,让学生自己去思考自己该怎么做。强调学生要始终记住医生的职责是“健康所系,性命相托”,使他们通过自己的实践和理性思考做出自己的道德判断和决策,从而促进自身人文素质的提高。在人文思想教育过程中可以讨论与医德有关的案例,这些案例是现实中的,学生在以后的工作中可能会遇到的。如讲到细菌耐药性急剧增多的原因时,针对目前少数医生为了多拿药品回扣,“不选对的只选贵的”、“大处方”等不合理现象造成的滥用抗生素的不良后果,可以在分析“滥用抗生素”的实质、“滥用抗生素”产生的背景、“滥用抗生素”导致的后果的基础上,让学生就这个问题发表自己的意见。通过讨论,可使学生认识到未来职业的道德规范,提前接触到在以后工作中可能遇到的一些难题,帮助学生在教师的引导下最终找出合理或比较合理的解决方法。在这个过程中,医学生的道德推理能力得到了发展,在职业道德的范畴内解决这类问题的能力得到了提高。这种尊重医学生自身发展的职业道德教育使医学生能自主地根据自己的认知、判断来选择一定的社会道德规范和准则,并在教师指导下,按照自身的方式进行道德实践,获得一定的道德判断能力与实践能力,从而达到人文思想教育使医学生全面发展的目标。

3.2.2将人文思想融入用药安全性教育、法制观念教育在药物治疗中,应密切关注药物的毒副作用,防止用药不当或错误,保障病人的用药安全,不能因为经济利益而违背这个基本原则。如基层医务人员为了经济利益对病毒性感冒的初期使用大量的抗生素,而抗生素不但难以发挥药效,而且还可能给病人带来严重危害。有些基层医务人员对发热病人,即便是感冒所致,流行使用“三素一汤”(即抗生素、维生素、激素和葡萄糖),这样不但给病人带来较重的经济负担,而且还可能因药物的毒副作用或配伍不合理给病人带来危害。适当联系现实医疗卫生实践中出现的医疗事故,通过对实际案例的分析,教育学生要加强法制观念,同时告诫学生要加强人文素质的培养。只有这样,才能有力地抵制社会上不正之风的侵蚀,有效地防止走上违法道路。在抨击不法和不良行为的同时,又要热情颂扬医德高尚的模范医务工作者,激励学生向他们学习,自觉地遵守法律和职业道德。

4 实施效果及意义

为了保证教学效果评价的客观性和准确性,我们以问卷调查表及召开座谈会的形式来听取学生意见,了解实施效果。从反馈的信息来看,这种教学方式很受学生的欢迎。主要原因有以下几点:①活跃了课堂气氛,生动了教学法,对课堂理论知识的灌输起到积极的促进作用,提高了学习兴趣;②巩固了学生专业思想,树立了救死扶伤,实行人道主义精神,增强了对病人的责任感和同情心;③使学生对药物不良反应引起重视,树立了谨慎态度,起到了警示、预防作用,为树立良好的医疗道德产生了深远影响。所有被调查学生都希望这种教学方式能坚持下去,并希望在其他的课程也能开展。

一个合格的医务人员应该是一个身心健康的人、一个具有现代医学理念的人、一个具有医学人文精神的人,这是现代医学模式对医学人才素质的必备要求。医学生只有成长为合格的医务人员,才能在医疗卫生服务过程中把服务对象看成是整体的人、社会的人,而不是当作一个单纯的生物人,才能真正懂得尊重人的生命、尊重人的权益、尊重人的价值。因此,医学教育工作者必须更新观念、确立现代医学教育理念,真正认识到医学教育的任务应该是把医学生培养成为具有科学健康观念、适应“社会-心理-医学”医学模式要求的医疗卫生技术服务人才。目前医学界出现的一些有悖于现代医学文明的现象,使我们更进一步认识到在药理学教学中加强人文思想教育的重要性。

当代大学生思想活跃、追求个性发展,单纯的说教及空洞的思想教育往往达不到教育的目的,有时还会适得其反,使学生产生抵触情绪。但学生对知识都有一种求知的欲望,当我们将人文思想教育融入到药理学专业教学过程中时,生动具体的事例取代了枯燥的说教,学生在不知不觉中心灵受到了震撼,思想得到了启迪。不仅有助于提高教学效果、提高学生学习的兴趣,而且对学生的人生观、价值观、道德水准乃至为人处世的态度都有着巨大的影响。

[参考文献]

[1]李本富.药物治疗的伦理原则与要求[J].中国医学伦理学,2001,15(2):6-7.

药理学治疗作用范文第5篇

1网络药理学的理论基础

网络药理学的产生离不开基因组学、蛋白质组学、代谢组学等组学技术以及高通量、高内涵筛选等现代新药发现技术的发展,也离不开生物信息学、系统生物学、网络生物学及计算生物学等相关学科的基础理论和研究技术的发展,可以说,网络药理学是生命科学发展到系统生物学阶段的产物,是生物学、医学、计算科学、生物信息学等多学科基本理论和研究技术综合集成的结果。

1.1系统生物学

美国科学院院士莱诺伊•胡德(LeoryHood)最早提出了系统生物学的概念和研究体系,按照他的定义,系统生物学就是一门研究生物系统中所有组成成分的构成,以及在特定条件下这些组分间相互关系的学科[4]。系统生物学认为生物体是一个包含多个个体和多个层次相互作用的复杂系统,系统生物学研究就是要在细胞、组织、器官和整体水平对结构和功能各异的所有组成成分(如基因、蛋白、mRNA、小分子代谢物等)的相互作用关系,以及在特定条件下(如遗传、环境因素变化时)这些组成成分间相互作用关系的变化进行研究,同时还要通过生物信息学来定量阐明和预测生物功能、表型和行为。生物系统具有涌现性(emergence)、复杂性(complexity)和鲁棒性(robustness)的特点[5-7]。生物系统由若干个子系统构成,每个子系统中又涉及到不同种类的生物大分子,研究时需着眼于将这些所有的分子、子系统放入整个生物系统的大环境中去考察其所有的相互关系;系统生物学不是用单一的方法同时研究成千上万个基因或蛋白质的“水平”研究,而是要将“水平”研究和“垂直”研究统一起来,成为一种“高维”的研究,既要同时考虑多个层次、多种类型的生物信息,还要考虑时间因素;“部分之和大于整体”是系统科学的核心思想,系统特性是由于不同组成部分、不同层次间相互作用而“涌现”的新性质,如果只是针对组成部分或低层次的分析并不能真正准确地预测高层次的行为。系统生物学的发展带给药理学工作者的启示是“分子到药物”的简单模式将逐渐被“生物学到药物(biologytodrug)”的模式所取代,药物靶点将从单一分子扩展至分子组合、某个信号转导通路甚至几个通路的组合。对新药研发工作者来说,则认识到那些“dirtydrug(不纯的药物)”尽管对单个靶点的亲和性和选择性可能都不高,但因为可作用于疾病网络的多个靶点,或对各靶点的作用可以产生协同效应,使其总效应大于各单效应之和,从而达到比单靶点药物更佳的治疗效果[8-9]。

1.2网络生物学和生物网络

网络生物学(networkbiology)的概念是Barabasi和Oltvai[10]于2004年提出的,他们提出可以利用网络学科的语言,将复杂生物系统的相互作用抽象表达为网络,建立网络模型,进而通过研究代表生物体的复杂网络的成分关系和特性来揭示生物体的原理和本质。采用数学领域图论的研究手段,借助网络的概念、属性和复杂网络的研究方法,将生物体中各种生物分子及其相互作用加以抽象(将构成系统内的各个组分如生物分子抽象成节点,它们之间的联系或相互作用关系如分子间的相互作用描绘成边,由节点和边构成的图就是网络),组成一个包含多个体、多层次相互作用的复杂网络,称为生物网络(biologicalnetwork)[11]。度分布(degreedistribution)、小世界效应(small-worldeffects)、聚集性(clusterness)和鲁棒性(robust-ness,也称稳健性或弹性)等是描述生物网络性质的基本参数(表1)[12-13]。从网络生物学角度来讲,当生物网络为稳态和平衡态时,机体处于健康状态。网络平衡被扰乱或破坏时即可导致病理或疾病状态。药物对疾病的治疗作用其本质在于重建生物网络的平衡或减轻平衡被破坏的程度[10,14]。

1.3生物网络平衡理论

勒夏特列原理(LeChatelier''''sprinciple)又称平衡移动原理,是一个定性预测化学平衡点的原理。该原理认为化学平衡是动态平衡,如果改变影响平衡的一个因素,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,以抗衡该改变。该原理体现在生物网络上就是生物网络具有鲁棒性,表现在拓扑结构的鲁棒性、功能的鲁棒性和动力学的鲁棒性,这是由于生物分子的功能冗余性和替代补偿性信号通路的存在造成的[15]。生物网络的鲁棒性反映了机体或网络对错误和攻击的容忍能力。生物网络的勒夏列特原理,即如果一个系统(生物网络)的平衡(健康状态)经历了一个改变(疾病状态),那么有效药物的作用将使平衡向能够减弱这种改变的方向移动。网络药理学是基于网络生物学和生物网络平衡理论提出的,它为新药发现提供了新的思维体系(anewframework)和研究策略,同样也为研究和理解药物作用方式(作用机制)提供了新的思路和途径[1,3]。生物网络保持平衡的能力或鲁棒性带给药理学和新药研发工作者深刻的启示就是要干扰“致病网络(disease-cau-singnetwork)”,寻求“扰动(perturbations)”而不是寻找“致病基因(disease-causinggene)”,可能才是药物作用机制研究和新药发现的有效途径,这也正是网络药理学的核心[10,16]。

2网络药理学在药理学研究和新药发现中的作用

建立在系统生物学和网络生物学之上的网络药理学能够在系统的分子水平上更好地理解细胞以及器官的行为对功能表型的影响,推动对药物作用机制的重新认识,为药物重定位(drugrepositioning)提供理论依据和技术支撑,为临床合理用药及多药组合使用提供科学依据,并系统的预测和解释药物相互作用、优化药物的使用,预测及发现影响药物有效性和安全性的因素,加速药物靶点的确认以及发现生物标志物。

2.1对认识药物作用机制及指导临床合理用药的意义

过去几十年间,药理学科将研究重点主要放在分子药理学研究方面,对体内大量单个分子靶点及其与许多疾病和药物的关系有了较为深入地认识,但从系统生物学角度深入研究药物作用及作用机制的研究当时还非常有限。网络药理学的重要任务之一就是从整体网络的角度认识药物的作用机制,指导临床合理用药。已如前述,从系统的角度来看,疾病的本质在于生物网络失平衡,药物治疗疾病的本质在于重建生物网络的平衡或减轻平衡被破坏的程度[14,17]。因此,从整体生物网络稳态的角度来讲,理解单个生物分子在生物体系中的生物学地位和动力学过程要比理解单个生物分子的具体生物功能更为重要。同样,对于药理学和新药研发工作者来说,理解药物在生物体系中的地位和动力学过程要比理解药物在个别靶点或组合靶点上的有效性更为重要。寻找那些作用于生物网络中多个构件(而不是网络中的单一构件)、恢复或改善生物网络平衡的药物才是突破目前新药尤其是治疗多因素复杂性疾病药物研发瓶颈的出路。生物网络具有鲁棒性,即对于内外干扰的承受能力。鲁棒性关系到生物体的生存,是生物体承受内外环境变化的一种能力。然而,这种鲁棒性在多个扰动因子的作用下则变得非常脆弱。如对酵母的基因敲除与化学干预、环境影响的合成致死(syntheticlethality)实验结果表明,酵母中只有34%的单个基因敲除可引起死亡或疾病,但是单基因敲除叠加一个小分子化合物或一个环境因素干预,则可对63%的单基因敲除产生增强效应,如死亡或疾病;若单基因敲除、一个小分子化合物、一个环境因素三者同时干预,则可对97%的基因敲除产生预期的缺陷,如死亡或疾病。该结果表明,尽管大多数基因在任何一种环境下可能是冗余的,但是通过遗传扰动结合化学干预的各种条件谱实验,说明这些基因似乎很少是冗余的[18]。这充分体现了生物网络鲁棒性的容错和抗攻击能力,也从反面说明了具有多向药理学(或多靶标)性质的药物在临床上将更为有效。在临床药物治疗学中,基于具有多向药理学性质的药物对多个靶点的低亲和力相互作用,或平衡调节与疾病相关且具有内在联系的多个靶点,或许将产生更好的疗效和更小的副作用,从而达到最佳治疗效果。而且药物对各靶点的作用可能产生协同(协同有效或协同毒性),使总效应大于各单效应之和[19]。在给定剂量(配伍比例)的药物在联用时,其联用的顺序可对网络产生不同的扰动,并可能对功效产生巨大的作用[20-21]。因此,在临床上,无论是多药联用,使用同一药物载体中含多组分配伍药物还是使用基于设计的可选择性作用于多靶点的单一药物,除了关注这些药物的协同作用所产生的显著疗效外,不可忽视其同样的对表型的改变作用(毒性作用)。在目前临床药物治疗中,抗药性(如肿瘤药、抗菌药)的产生已然成为常态。这是因为目前所用药物多为基于单靶点设计的药物,而靶点蛋白的一个单独的氨基酸突变通常就足以导致药物抗性,因此,许多有效的抗生素通常是通过同时靶向多个蛋白而不是单个蛋白来发挥作用的[22]。如β-内酰胺类(β-lactams)的抗菌作用依赖于多青霉素结合蛋白(multiplepenicillin-bindingproteins,PBPs)中的至少2个来发挥抗菌作用的,这主要基于多PBPs缺失而对表型无变化的事实[23]。氟喹诺酮(fluoroquinolone)抗生素是蛋白ParC和GyrA蛋白的双靶标抑制剂[24]。而基于网络药理学的药物,可以同时调节疾病网络系统中的多个环节,不易产生抗药性。

2.2对新药发现的影响

网络药理学与传统药理学一样,其重要任务之一就是新药的发现和新药作用评价,并开发新药。但网络药理学却为新药研发提供了全新的视角,首先,药物靶点并不是随机分布在网络中,而是具有靶点分布的特点和一定的规律,因此,可通过网络药理学的研究来寻找、优化或确认靶点;为多靶点药物设计和优化提供重要信息;预测和分析药物毒性作用产生的可能性。

2.2.1加速治疗靶点的发现和确认

传统的药物靶点发现研究是一种“垂直式”的研究,即以个别分子为研究对象,采用多种手段研究其生物学性质。这种将分子靶点孤立起来的研究不但耗时长、投资大,而且很难对靶点的功能建立全面的认识,以该模式开发出的新药进入临床后通常会因药动学或毒性作用而终止。而以整体性和系统性为特征的网络药理学则具有强大的预测能力,而且着眼于靶点分子或靶点分子组合或子网组合在整体生物网络中的定位和生物动力学以及调节动力学,并注重研究其扰动后所“涌现”的表型。因此,对于药物治疗靶点的发现和确认会更加迅速,以其为模式进行新药的研发其临床成功率会更高。网络药理学研究结果告诉我们,在靶点发现中需考虑以下基本事实:①多靶标的成药能力在根本上优于单靶标。②对于生物体,靶标不必要是唯一的,或在宿主中是缺失的。尽管许多基本的看家酶在宿主和传染原之间是共同的,但是药物在宿主和传染原之间的选择性即在结合位点水平上是不相同的。③组合靶标(作用于多靶点)的作用是致死性,但在单个基因敲除研究中却被忽略为非必要的靶标(单靶点敲除对表型无作用)。④被预测为有可能和相同化合物结合的靶标群优于单个可药性靶标[2]。在药物靶点发现中,各种不同的网络被构建和不同的模型算法被开发以用于建立连接、分析拓扑结构和定量优先位次,如使用多种药物-靶点数据库如Drugbank,SuperTarget,TDR,TTD,Matador,Pdtd和STITCH等,利用多种靶点预测工具如CellDesigner,COPASI,iPATH,SABIO-RK,SYCAMORE和Tide等,在构建均相的(homogenous)和异质的(heterogeneous)蛋白质相互作用网络、信号转导网络、代谢网络、基因调控网络、miRNA网络[25]等上进行靶点的预测和发现[26]。如使用与疾病相关的生理通路联合其已知的药物和药物靶点构建网络,预测生物药过程-药物相关性(biologicalprocess-drugrelationships),所建立的模型预测的2078个相关性中有401(18.1%)个已经进入临床试验[27]。聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1〔poly(ADPribose)-polymer-ase-1,PARP〕抑制剂对有BRAC1或BRAC2缺陷的细胞具有高致死性,因而PARP抑制剂作为BRAC1和BRAC2突变携带者肿瘤患者的有效治疗药物而进入临床。PARP抑制剂合成致死siRNA筛选结果表明,许多激酶的沉默(或敲低)对PARP抑制剂具有强烈的敏感性,包括CDK5,MAPK12,PLK3,PNKP,STK22c和STK36。尤其是CDK5对于非神经元细胞的DNA损伤反应、细胞周期的内-S(intra-S)和G2/M期检查点(checkpoints)是必需的[28]。分析乳腺癌基因表达数据揭示了4个基因:COX2,MMP1,MMP2和表皮调节素(epiregulin)对于肺癌迁移是必需的[29-30]。在小鼠模型中,这4个基因的遗传和药理学抑制皆可导致肿瘤迁移进程的停止[29]。

2.2.2指导新药研发

网络药理学的发展使得新药研发从指导思想上发生了根本的改变,这主要归结于以下4个事实:①针对单一靶点的高选择性药物似乎呈现出更低的临床有效性和成功率[2];②多靶点药物在临床上已经成功,特别是是双重或多重激酶抑制剂[31],如2005年批准的索拉非尼(sorafenib)、2006年批准的达沙替尼(dasatinib)、2007年批准的舒尼替尼(sunitinib)和拉帕替尼(lapatinib);③许多被批准的药物其选择性比最初预想的要差[32],如肿瘤治疗药物(伊马替尼imatinib)和舒尼替尼可与多个激酶的结合[9];④生物网络的鲁棒性说明药物-靶标网络具有无标度性质[14,33],则意味着单个蛋白具有功能障碍的补偿机制,抑制单个通常在治疗上是无效的[2]。在具体的新药研发实践中,已有研究表明,在基于多靶点设计合成具有多向药理学性质的药物时,片段或分子量相对小的化合物成药性更好[33]。药-靶相互作用呈现化合物分子结构和靶蛋白氨基酸序列成对碎片相互嵌入,因此,建立分子的子结构和序列片段对(subgraph-subsequencepairs)进行药物的研发就是可行的。而且已批准药物的75%药物-靶点相互作用符合显著的亚结构对,而且这些亚结构对的聚类具有高度排他性,提示着每个聚类有其对应的独特的多向药理学类型。同时,说明基于序列片段的药物设计方法在网络药理学指导下的新药研发实践中一样具有使用价值[34]。

传统的虚拟筛选方法关注药物分子与靶点结合的亲和力,而不是药物分子对疾病系统的表型数据,这远离了复杂性疾病的本质特性。基于网络药理学的药物评价则会给出不同靶点在生物途径中的权重,并能给出多个靶点部分抑制后的显著有效性证据。如将多靶点对接(multi-targetdoc-king)研究的亲和力预测与生物网络有效性分析进行整合,来评价化合物的抗凝血活性。人类凝血级联网络效率的计算结果表明,在人类凝血级联系统中,因子Ⅹa和凝血酶是两个最脆弱的酶,而复合体ⅨA∶ⅧA所介导的催化反应和复合体ⅧA∶ⅨA的形成是两个最脆弱的生物物质。实验数据和网络有效性降低的相关性(r=0.671)表明基于网络的多靶点药物评价方式是有效的[35]。

目前,基于网络药理学进行新药研发中,药物联合应用和多组分药物使用的策略需要研究药物彼此间发生相互作用而产生的不良反应,证明所用药物组分无论是在单独应用还是联合应用都是安全的。基于靶向设计合成的有选择性的非选择性化合物(selectivelynon-selectivedrugs)的策略需要找到选择性地作用于多个靶点的药效团且化合物具有平衡生物网络系统的活性和所能接受的药动学特征。

3网络药理学的研究方法

网络药理学目前的研究思路一是根据公共数据和公开发表的已有数据,建立特定疾病及其防治药物靶点预测网络模型,预测所研究药物的作用靶点,进而构建所研究药物-靶点-疾病网络,解析所研究药物的网络药理学机制,并通过相应的实验进行机制的验证。二是利用组学技术以及高内涵高通量技术,观察药物对模型(细胞和动物)的作用或模型对药物的作用,针对所产生的大量数据,采用生物信息学的手段分析和构建药物-靶点-疾病网络,进而解析在研药物的网络药理学机制。当然,这两个思路也可并行发展、综合分析。其所涉及的主要研究技术如下述。

3.1网络构建以及可视化方法构建疾病网络、疾病-疾病网络、疾病-药物网络、药物-药物网络、药物-靶点网络、靶点-疾病网络、药物-靶点-疾病网络等,用于药物的快速重新定位和药物靶点或作用途径的确证以及药物新的临床适应证预测等。目前常用的网络构建以及可视化工具主要有三类:使用直接编程语言或工具,例如Java,C,Perl等;使用半编程性质的脚本性软件,例如Matlab,Rproject等;使用专门用于构建网络的工具,主要有Cytoscape,GUESS,Pajek,Osprey,MultiNet,UCINET,NetMiner,NetworkX等。

3.2网络分析方法通过网络拓扑结构及网络平衡或鲁棒性分析,可以客观、准确地找出具有特定生物功能的关键节点、亚结构,明确药物干预的主要靶点、次要靶点和协同靶点,理解网络达到平衡状态涉及的亚网络间关系,为预测干预药物提供理论计算的参考。网络分析通常包括:网络拓扑学信息计算(如Cytoscape中的NetworkAnalysis)、随机网络生成和比较(如Cluster)、网络分层和聚类(如AllegroMCODE)。网络比对方法通常包括:基于图模型的启发式搜索方法(如MaWISH,Network-BLAST,Grmlin)、基于目标函数的约束优化方法(如IsoRank,MNAligner)、基于分治策略的模块化比对方法(如Match-and-Split,BiNA,DivAfull)。

3.3预测网络模型建立方法通过整合网络搜索算法、数据标准化算法和生物活性预测算法以及相关软件等,建立网络预测模型,能够迅速且较稳定地筛选出具有较强的结构相关性及功能相关性的靶点或靶点组合或子网,进行网络药理学的研究。常见的有最小二乘法(leastsquare)、偏最小二乘法(partialleastsquare)、布尔网络(Booleannetwork)模型、线性组合模型(linearmodeling)、加权矩阵模型(weightedmatrixmodels)、贝叶斯网络(Bayesiannetwork)模型、径向基神经网络(RBFNetwork)、随机森林法(RandomForest)、随机游走算法(Randomwalk)、PRINCE算法以及微分方程等。

3.4网络药理学实验方法网络的基本特性就是当网络被扰动时,蛋白就会“涌现”一定的功能。因此,网络药理学的具体实验方法通常通过调节网络的节点来进行,如缺失节点、调节节点的浓度。缺失是完全去除了一个网络节点的所有相互作用和功能。调节则为衰减或增强。衰减(如拮抗剂)仅仅是部分去除了一些相互作用(比如降低代谢产物的浓度)而不是移除所调节节点的整体的连接(比如蛋白-蛋白相互作用)。相反,增强(如激动剂)可加强网络中的特异连接。这样基于连接而不是节点的研究思路与药物作用的具体情况更为接近。但是研究表明,一个网络中仅仅大约有15%的蛋白节点可能是由小分子药物化学可控的[36],因此,除了工具药筛选方法之外,药物混合物、化学工具和RNAi/过表达等联合筛选方法非常重要。同时,基于具有系统性和整体性的系统生物学和网络生物学之上的网络药理学,其根本的要求就是要搞清楚节点和节点组合、通路和通路组合或子网和子网组合的可药性(druggability)和多向药理学相互作用在整体的生物学网络中的定位、作用动力学(dynamics)和生物动力学(kinetics),由此也要求网络药理学研究的方法应该是高通量、高内涵的技术。网络药理学实验方法通常有组学(基因组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组等)技术、生物芯片(核酸、蛋白和细胞芯片等)技术、高通量酵母双杂交技术、高通量/高内涵基因过表达技术、基于siRNA和miRNA文库的高通量反义核酸/RNAi技术、报告基因检测技术、转基因和基因敲除技术、高通量/高内涵细胞表型筛选技术,如进行基因过表达,进行信号转导通路筛选、多通路协同筛选、细胞表型变化筛选等,进行基因敲减和抗体封闭以及药物调节等。

4网络药理学目前所面临的挑战

网络药理学作为药理学的一门新兴学科,是建立在基于海量组学数据的系统生物学和网络生物学之上的,其发展面临的挑战除了来自于基础医学理论知识、系统生物学和网络生物学理论知识的限制以外,主要还有以下几点。

(1)靶点或靶点组合的鉴定:一方面,生物网络分析和比对研究是生物学、数学、信息学和计算机科学等学科综合交叉领域的研究问题,另一方面,由于生物网络的无尺度特性,使得理想的网络模型算法、结果的评价与比较标准难以界定。而且还有来自于具体实验技术方面的限制,使得通过扰动其即可导致理想的治疗功效的节点或节点组合的鉴定困难重重。

(2)多向药理学药物的发现:尽管多靶标策略高于单靶标策略的生物学原理是不容置疑的,但优化多活性药效团的同时需要平衡成药性所具备的特性以及控制不想要的脱靶效应依然是一项困难的工作。药物分子均是以特定的立体结构在生物体内与立体的靶点蛋白产生相互作用,这种药物与靶点间基本的分子作用机制也使得基于多靶点抑或是子网的具有多向药理学性质的药物发现举步维艰。

(3)数据库数据的扩充:网络药理学依据现有数据库和已有实验数据,进行网络的建模,进行药物药理学性质的预测和评价。尽管目前的数据能够反映一些生物体内真实的细胞网络的特点,但其肯定不能反映全部,或者其中一些被反映出的特点可能并非是真实的,因为大部分原始实验数据、图谱信息来源于不同的实验条件,相关性差,数据的假阳性率和假阴性率都较高;已经评价的小分子化合物及其作用靶点数量均有限;公用数据库的信息有限,且存在不同程度的局限性。因此,供作网络分析的数据库数据的完整性,已成为制约这类网络分析与客观真实相接近的关键。对数据库加以完善,才能完成均一、无偏见的网络的构筑,这是确保网络分析可靠、客观的重要手段。