对缺血性脑卒中恢复药物药效学研究的考虑

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2005-10-24

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审评八室王庆利

摘要：缺血性脑卒中药物在在开始大型的、长时间的、昂贵的临床试验前，应进行严格的、有力的、详细的非临床评估，否则取得成功的可能性很小，但目前尚无相关的指导原则。在1999年，由脑卒中治疗学术企业圆桌会议（Stroke Therapy Academic Industry Roundtable，STAIR(Stroke. 1999;30:2752-2758.)）上，由科研人员和企业代表共同讨论了用于促进急性缺血性脑卒中后康复的药物非临床研究的问题。本文主要参考该圆桌会议的情况，对脑卒中恢复药物药效学研究进行了一些思考，希望对国内研发所有参考。
关键词：恢复药物，脑卒中，药效学
1、前言
缺血性中风的患者可能会获得明显的自发性恢复，通常为一些神经系统损伤，如语言能力、平衡能力和步态等。恢复的程度可能与脑梗塞的大小、位置以及发病时功能障碍的程度有关。在缺血性卒中后促进功能恢复的机制尚不清楚，但很有可能依赖于剩余的健全脑部的功能和/或结构重建的情况。人脑卒中研究显示，在卒中后至少3个月内功能恢复是主要的，其后也可能有进一步的恢复。这种延长的时间窗可直接影响卒中康复的进程，也为药物开发提供了机会。在动物模型中，一些单胺激动剂和神经营养生长因子显示了促进功能恢复的潜力。功能恢复药物的开发依赖于合理的动物模型和临床试验设计。
2 、动物模型研究进展
2.1 大鼠模型
尚未建立脑卒中后恢复研究的标准啮齿类动物模型。由于全脑缺血（Global ischemia）的组织病理学和所观察到的行为障碍显著不同，因此主要推荐局灶性脑缺血模型。在急性脑卒中神经保护研究中采用的动物模型，如动脉内线栓塞模型（Intra-arterial suture occlusion models），往往导致半球大面积梗塞，动物存活时间较短。对于脑卒中恢复研究，应产生更为局限的梗塞面积，一般通过直接手术结扎近端MCA（即所谓的“Tamura”法）制备模型。该手术可在大鼠背外侧大脑皮层及其下层的纹状体产生相当的梗塞面积，而存活时间较长。该皮层区域与前肢和后肢功能有关，可控制对侧肢体感觉运动行为。有关在啮齿类动物中检测局灶性缺血后动物行为障碍及其功能恢复的标准方法尚未建立，但目前有许多测试感觉运动功能的方法。评估四肢感觉运动功能恢复的方法包括paw-placing tasks。该试验用于评估将动物爪置于桌面上对视觉、触觉、胡须和本体感受刺激的反应性，该试验具有较高的主观性和观察员依赖性，其结果可能难以重复。此外，该试验主要依赖于动物的活跃状态；高度激动状态的动物不能很好地通过该方法进行测试。其他评估大鼠感觉运动功能恢复的方法包括foot-fault test、beam walking和beam-balance tests。通常情况下，这些行为学方法显示了脑卒中后对侧前肢和后肢功能的明显障碍。根据所使用的测试方法，在1个月左右后功能出现缓慢、稳定、不完全的恢复。根据所使用的模型，安非他明或神经营养因子可加速功能恢复的速率，并增加功能恢复的最大程度。
除了测试大鼠感觉运动能力的方法外，还有多种认知功能测试方法。标准试验方法为Morris水迷宫试验，可评估动物的学习记忆功能。
2.2灵长类动物模型
在脑卒中恢复研究领域中，灵长类动物具有重要作用。由于啮齿类动物的大脑与人和非人灵长类动物的大脑有许多不同，对于相同的缺血损伤的反应可能不同。因此，难以明确怎样将动物的给药方案扩大到人体，包括给药剂量和疗程。如上所述，啮齿类动物模型中在脑卒中后的第一周很快就恢复，而人脑卒中后恢复需要较长的时间，可能要几个月。故人体给药的时间和疗程难以从大鼠模型进行外延。给药剂量也有类似问题，一些全身给药的药物可根据体重进行校正，而一些蛋白质和生长因子，必须脑内注射给药，可根据大脑表面积或体积进行推算。如果没有灵长类动物模型以及建立患者非侵袭性给药机制的过渡步骤，从啮齿类动物向人体转换将很困难。
在非人灵长类动物（狒狒）中制备MCAO试验模型已经有几十年的经验，认为是一种学术和企业上基础研究、探索性研究和临床前工作的标准形式。但是，虽然在狒狒中有了一些经验，但与啮齿类动物相似，目前尚无标准化的、被广泛接受的灵长类动物脑卒中恢复模型。
检测中风恢复药物最佳的动物模型应包括一定程度的但不是完全性恢复，这可能接近人脑卒中的实际状况。在理想情况下，灵长类动物的卒中恢复研究应在与人类相似的多脑回动物种属中进行，如猕猴。另外，在其他较低级的缺脑回的灵长类动物中也有一些模型，如狨猴。最近报道，采用狨猴的行为学研究发现了神经保护药物氯美噻唑。
3 、对非临床研究的建议
根据目前的认知水平，针对脑卒中恢复药物的非临床前研究可参考以下建议。
3.1 动物模型
3.1.1 啮齿类模型
开发脑卒中恢复药物，应在可以获得明显恢复的啮齿类局部脑缺血模型中进行测试。应检查对侧肢感觉运动功能和认知功能的恢复情况。应至少在两个独立的实验室中进行重复试验，并以盲法、随机的方式进行试验。在行为学评价后，应对脑组织进行组织学分析和测定梗塞面积。这种研究应采用永久性结扎模型和再灌模型，应分别在雄性动物和雌性动物中进行。在脑卒中恢复研究中，在手术过程中监测生理学指标的重要性要低于急性脑卒中研究的情况。大鼠行为学研究应在梗塞至少1个月后进行测定。
3.1.2 灵长类动物研究
如果脑卒中恢复药物在大鼠试验中显示有效，随后应在灵长类动物模型进行研究是重要的。包括已经建立的狨猴或松鼠猴行为学模型，以及恒河猴或狒狒等较高等灵长类动物进行感觉运动和认知功能研究。
3.2 给药途径
在评估脑卒中恢复药时应慎重选择给药途径。许多认为有效的药物，如多肽类生长因子，不易通过血脑屏障，可能需要脑池内或脑室内注射途径，当然这些方法可能在临床上并不可行；相反一些小分子化合物如安非他明或其他单胺类激动剂，较易于通过血脑屏障，可适合于静脉注射给药。
3.3 毒理学
很明显，如果研究显示了药物的疗效和合适的给药途径，在药物的开发过程中应进行毒理学研究，包括正常动物和脑卒中模型动物。
3.4 剂量-效应研究
在脑卒中恢复药物开发过程中，有必要进行仔细的剂量-效应研究，以利于临床试验设计。
3.5 时间窗
与急性脑卒中研究相同，治疗的时间窗是临床前模型研究中的重要内容。脑卒中恢复药给药的时间窗可能要长于急性脑卒中治疗药物，约为脑卒中后几天。在设计临床试验时必须仔细考虑这种时间窗。