新型模式生物斑马鱼在AD药物研究中的应用探讨

新型模式生物斑马鱼在AD药物研究中的应用探讨

李颖，荣大佑，张萌，乔峰，李明亮，董亦鸣，侯雪芹

李颖，荣大佑，张萌，乔峰，李明亮，董亦鸣，侯雪芹*泰山医学院药学院，山东泰安271016

摘要：中药及中药复方是一个复杂的有机体系。研究发现，药效不等于单体和单味药的机械总和，中药药效物质才是中医药发挥临床治疗作用的基础。对于药理研究不能局限于整体复方，应深入分析各种要素的作用及其相互关系，这样才能深刻全面地把握复方药物。近年来，随着中药药效筛选和评价方面的新技术新方法的引进，斑马鱼作为新型模式动物的优势正在逐渐被人们所认识，应用的领域也越来越宽广。本文通过介绍国内外斑马鱼模型在中医药领域中的应用概况，揭示斑马鱼在中药复药效物质基础研究和临床前研究的独特应用前景，文章对此进行了展望。

关键词：斑马鱼；疾病模型；中药药理学

模式生物在药理研究中的应用已有百年历史，具有不可替代的作用。大多数生命过程在长期的进化过程中具有高度的保守性，模式生物也因此成为研究人类发育、系统功能、疾病发生等的重要工具。斑马鱼作为一种新型的脊椎模式生物的应用已逐渐拓展和深入到生命体的多种系统（例如，神经系统、心血管系统、免疫系统等）的发育、功能和疾病（例如，帕金森氏症、遗传性心脏病、白血病、糖尿病等）的研究中，并已广泛用于研究人类疾病和高通量药物的筛选[1]。因此，斑马鱼为继小鼠之后的又一个重要的模式脊椎动物。本文就斑马鱼在中医药领域中的应用概况和斑马鱼作为现代生物技术与传统中医药研究相结合的新型模式动物在中药药理研究领域的应用前景两方面进行阐述。

1.中药及中药复方药理学研究现状

中药及中药复方是一个复杂的有机体系，但涉及问题复杂，重复性研究较多，突破性进展较少。近年来，随着我国复方应用广泛，复方的多靶点、多途径、多系统的优势日益突出，复方药理不仅在中医药研究中起到举足轻重作用，也已成为国内外学者研发的新热点之一。复方药物对治疗疾病的认识，突出的是多层次、多脏器、多水平调理过程，其药理学的研究应尽量采用新的技术和方法，才能揭示复方药效的物质基础和作用机理，揭示药物配伍的深刻内涵及规律。

*通讯作者：侯雪芹，女（汉），讲师，博士学历，主要从事中药药理学研究。E-mail：houxueqin09@163.com

2．斑马鱼模型在药理研究中所具有的优势

斑马鱼（Daniorerio）是一种亚热带淡水鱼类，具有其他模式脊椎动物(如小鼠)所不具备的体外授精,体外发育,性成熟快,繁殖力强,饲养成本低，空间场地小等优势[。作为一种相对简单的脊椎生物，其在生理学方面和基因遗传学方面与人类具有很高的同源性，可以模拟很多人类疾病，如肿瘤、糖尿病、帕金森综合征、阿尔茨海默病，能为研究人类疾病的发病机制和临床治疗提供了工具和途径。斑马鱼与人类重大疾病的成因和治疗相结合，成为药理学研究中重要的模型生物之一。

3.斑马鱼模型在中药药物筛选研究中的应用

中药及中药复方成分非常多，理化性质复杂，在常规的细胞学筛选体系和分子筛选体系中，采用中药进行新药筛选时常常难以避免非特异性影响，从而产生假阳性或假阴性结果。斑马鱼胚胎和幼鱼作为整体模型具有体积很小，胚胎透明、体外发育、易于遗传操作等众多优点，可用微孔培养板培养，故其适合于药物先导化合物的筛选及高通量筛选研究[。Fleming等[2]利用斑马鱼建立了一种可在6天内快速高通量筛选促进骨骼形成的化合物的方法。发现VD3和PTH两种化合物可增加斑马鱼骨骼矿质化，并存在剂量依赖性。Lam等[3]用当归抽提物处理fli-1EGFP血管转基因斑马鱼可抑制其血管生成；研究中还发现，当归抽提物是通过参与血管生成的相关过程而达到抑制血管生成的作用。由此可见，应用斑马鱼活体筛选可能加快人类疾病信号通路相关新药的发现。该方法的快速经济，易于操作，成为哺乳动物模型的强大辅助方法。

4.斑马鱼模型在中药药物代谢研究中的应用

中药体内代谢化学研究成为中药物质基础、作用机制、质量控制等关键领域的有效手段。当前的中药代谢研究方法主要借助于化学药物代谢的基本理论和方法，虽取得了瞩目成就，但也存在不足。从中药整体观出发，中药作用具有多靶点、多环节的特点，建立中药代谢研究新模型，有利于丰富中药代谢研究的思路与方法，有利于促进中药现代化进程。在药物代谢方面，斑马鱼不仅具有上述作为模式动物的一般优点，同时作为体内(invivo)模型,相比于体外(invitro)模型，其实验结果更具有预测性。近年来已有数个斑马鱼中药代谢模型建立的报道，韦英杰等[4]曾以复方丹参方为研究对象，探索了斑马鱼对方中三七皂苷类、丹参二萜醌类和丹参酚酸类活性成分的代谢规律。斑马鱼自身的生理特点和基因特点，以及斑马鱼与哺乳动物及其他模式生物相比的独特优势[5-6]，为斑马鱼中药代谢模型的建立提供了合理性依据。

5.马鱼模型在中药药理毒研究中的应用

斑马鱼也可用来对药物毒性进行评价。许多药物就是由于有较大的毒性副作用不能用于临床。在毒性评价实验中，依据斑马鱼在受试药物作用下表现出的各种特征，包括IC50、死亡、发育异常、形态改变、色素消失等，可知测试药物的毒性及其对哪些组织、器官存在毒性作用。很多药物具有心脏毒性，从而引起服用者心率失常。斑马鱼心脏和人类心脏有很大的相似处，特别表现在心电图特征上在斑马鱼之前，通常用猪来做毒性实验，且用药量大、操作繁琐。如在雷公藤红素对斑马鱼胚胎的心脏毒性试验中[7]，发现只有在雷公藤红素1?mol/L浓度下才未出现心瓣膜出血、血循环异常等中毒症状。同时雷公藤红素引起斑马鱼胚胎心率下降的EC50为1.78?mol/L。目前，斑马鱼已成为国际上药物安全性评价中重要的模式生物之一，应用范围从一般毒性评价到发育毒性、心脏毒性、肝脏毒性、神经毒性的评价，甚至到耳毒性、软骨毒性、胃肠毒性的评价[8]。

6.展望

斑马鱼在其生命的各个阶段都可作为人类疾病模型，与传统的动物模型相比，斑马鱼在药物筛选方面能够更便捷地得到实验数据，且能够得到传统模型不能够得到的结果[9]。尽管斑马鱼的研究技术和方法还有很大提升和完善的空间，比如需要将CRISPR-Cas介导的基因定点突变系统介绍到斑马鱼并评估其特异性（脱靶几率）[10]。毋庸置疑，模式生物斑马鱼在药物筛选、毒理研究、疾病模型和作用机制等方面发挥着越来越重要的作用，甚至改变了新药发现的策略。相信在不久的将来，通过国内外科研工作者的研究，斑马鱼终将在新药发现中发挥重要作用，也将为人类疾病的研究提供更多具有临床应用价值的有效信息[11]。

参考文献

[1]LessmanCA.Thedevelopingzebrafish(Daniorerio):avertebratemodelforhigh-throughputscreeningofchemicallibraries.BirthdefectsResCEmbryoToday.2011;93(3):268-280.

[2]FlemingA,SatoM,GoldsmithP.High-throughputinvivoscreeningforboneanaboliccompoundswithzebrafish.JBiomolScreen,2005,10(8):823-831

[3]LamHW,LinHC,LaoSC,etal.TheangiogeniceffectsofAngelicasinensisextractonHUVECinvitroandzebrafishinvivo.JCellBiochem,2008,103(1):195-211

[4]韦英杰．复方丹参方的化学成分和代谢成分分析[D]．南京：中国药科大学，2007．

[5]GoldsmithP．Zebrafishasapharmacologicaltool：thehow,why，andwhen[J]．CurrOpinPharmacol，2004，4：504-512．

[6]SumannasS，LinS．Zebrafishasamodelsystemfordrugtargetscreeningandvalidation[J1.DDT：Targets，2004，3(3)：89-96

[7]王思锋,刘可春,王希敏,等.雷公藤红素对斑马鱼胚胎心脏毒性的初步研究.中国药理学通报,2009,25(5):634-636

[8]张廷芬,夏静,彭双清.模式生物斑马鱼在药物安全性评价中的应用[A].中国实验动物学会、中国药理学会、中国毒理学会.实验动物与药理学、毒理学研究学术交流会论文汇编[C].中国实验动物学会、中国药理学会、中国毒理学会:2009:3.

[9]李乙根,黄文瑾,黄诚.斑马鱼在新药发现中的应用[J].生命科学,2011,03:273-278.

[10]HwangWY,FuYF,ReyonD,MaederML,TsaiSQ,SanderJD,PetersonRT,YehJRJ,JoungJK.EfficientgenomeeditinginzebrafishusingaCRISPR-Cassystem.NatBiotech,2013,doi:10.1038/nbt.2501.

[11]方薇,曾静,王付利.模式生物斑马鱼在人类疾病研究中的应用[J].医学信息(中旬刊),2010,02:337-338.