核医学技术方法
核医学技术主要包括核素和核射线的应用。医学上最常用的方法是“示踪”。核素具有一定的核特性,可以用专用仪器进行识别和测量。放射性核素发射的射线多种多样,可通过液体闪烁仪和固体闪烁仪进行测量,并对射线进行能谱分析和识别。利用质谱仪和核磁共振仪可以测量和识别不同质量的稳定核素。随着仪器的不断改进和发展,对核素测量的灵敏度比化学仪器的灵敏度提高了106~105倍,高达10-12~10-15g。
核医学技术在中医药研究方面取得了许多成就。核医学技术以其灵敏、快速和方便的特点,不仅使针刺麻醉原理的研究、中医“虚证”本质的研究、青蒿素抗疟机理的研究等工作更加深入。核素技术已广泛应用于一些中草药的筛选工作,如改善心肌营养的促血液循环药物以及促进骨愈合药物等,也应用于核医学技术。通过酶放射化学分析、竞争放射分析和放射自显影等方法测定人体内许多极微量的活性物质,如内分泌激素、神经递质和cAMP,使中药的研究深入到细胞和分子水平。核医学技术涉及范围广,仅对其在中医药研究和应用中的一些方面做简要介绍。
(一)核素标记技术方法
随着中药研究的广泛深入,利用核素标记中药的有效成分,研究其体内代谢和药代动力学具有重要意义。最常用的放射性核素是3H和14C,此外还有35S、59Fe和131I等。常用的方法有生化法、化学合成法和交换法。目前,中药中有标记的化合物仅仅60多种,而中药多达2000多种,已知有效成分的也有400多种,核素标记中药的研究有巨大潜力。上述方法可用于中药有效成分的标记,在药物代谢研究、阐明中药的作用机理、指导临床合理用药、寻找新药等方面发挥积极作用。例如,正常大鼠和肿瘤小鼠体内3H莪术醇的代谢表明,口服3H莪术醇后,胃肠道对3H莪术醇能完全吸收,提示临床上可以用口服药代替静脉注射。靛玉红是治疗慢性粒细胞白血病的有效药物,其抗癌作用已成为一系列研究的课题。在研究靛玉红对实验性肿瘤W256核酸代谢的作用时,比色法没有发现其对DNA含量有任何影响,但发现靛玉红通过3H-TdR掺入显著降低了人W256肿瘤细胞的DNA含量,结果表明靛玉红能抑制肿瘤组织的DNA合成。建立86Rb法测定小鼠心肌营养血流量,研究活血化瘀药等防治冠心病方剂对心肌营养血流量(NBF)的影响,结果表明,丹参、赤芍、川芎、当归、益母草、淫羊藿、鸡血藤、黄精、苍术、山楂、三棱、茯苓、柿树叶、白茅根、木通、羌活和保元汤等水煎剂及其提取物含量较高,都能增加小鼠NBF,本研究为中药筛选提供了一种简单可靠的实验方法。
放射性核素标记中药活性成分研究中应注意的几个问题。首先,标记化合物的稳定性要求标记的核素不易通过简单的交换而分离,并能在体外保温振荡,体内观察和体外实验对比。其次,标记物必须达到一定的纯度,最好达到95%,必要时必须多次分离纯化,并及时使用。此外,分析和判断示踪实验的结果要慎重。如有可能,应鉴定排泄物和组织中的放射性,以区分放射性是原生质还是代谢物,并对测定的总放射性进行基本评估。还必须指出的是,大多数示踪剂实验是在大鼠和小鼠身上进行的,不同物种之间的药物代谢存在差异。随着测量技术和稳定核素标记的发展,将稳定核素标记的中药有效成分直接用于人体药代动力学的研究具有重要价值。
(二)放射免疫分析方法
结合核素分析的高灵敏度和抗原抗体反应的特点,建立了放射免疫分析方法。该方法灵敏度高,特异性强,操作简单,样品量小,不受核素照射。它可以检测到l0-3~10-12g,甚至10-15g水平。
在药物影响下,PFC与cAMP、cCMP及cAMP/GMP比值变化分别呈逆相关、正相关和逆相关,说明药物对免疫反应的调节作用与它对免疫细胞中环核苷酸含量的影响是有关的。
关于放射免疫分析在中医药研究中的应用,已有许多报道,如“虚证”和cAMP研究。“虚证”与内分泌系统的关系一直备受关注。目前有关下丘脑-垂体-甲状腺、性腺和肾上腺皮质功能的研究,多采用放射免疫分析方法检测一系列内分泌激素,如心钠肽和内皮素等。由黄芪、白术和防风组成的玉屏风散的研究表明,玉屏风散和黄芪双向调节溶血空斑试验等免疫应答反应。当免疫功能低时,药物可以改善免疫反应,反之则降低免疫反应。这种作用可能是中医“扶正”的特征表现。黄芪对环磷酸腺苷、环磷酸鸟苷含量及环磷酸腺苷和环磷酸鸟苷的比值也有双向调节作用。说明药物对免疫反应的调节作用与其对免疫细胞cAMP含量的影响有关。
(三)放射受体分析方法
放射受体分析的基本原理和放射免疫分析相同,只是特异性结合的物质不同,用受体代替抗体。受体是一种高度特异的蛋白质活性中心,可以分离纯化。利用标记配体作为示踪剂的放射性受体分析已被开发用于定量分析包括药物在内的多种生物活性物质,或用于受体的定位、定量和分型。受体激动剂和拮抗剂的分子药理学研究对阐明药物作用机理和设计新药具有重要意义。
例如,从半夏鲜汁中提取的半夏蛋白具有抗早孕和抗胚胎着床的作用,半夏蛋白与脂肪细胞的特异性结合,证明了脂肪细胞膜上存在半夏蛋白受体。刀豆蛋白A对半夏与其受体的结合有明显的抑制作用,部分解离半夏的受体复合物,提示脂肪细胞上的半夏受体和刀豆球蛋白A受体可能相似但不完全相同。在糖尿病的研究中,胰岛素抵抗是糖尿病的主要病理机制。当机体胰岛素受体处于减少或失活状态时,发生胰岛素抵抗,中药降糖药可以改善胰岛素受体的功能,从而降低血糖,治疗糖尿病。
(四)活化分析技术方法
活化分析方法是利用中子中的带电粒子或γ射线照射样品,使样品的某些普通元素和稳定核素发生核反应,产生放射性核素。根据每种元素特定放射性核素的形成情况,通过分析放射性元素的光谱特征、半衰期和强度,对样品中的放射性元素进行定性或定量分析。在中医学研究中,活化分析主要用于分析人体和药物中微量元素的活性部位和有效成分,它在机体代谢中起着重要作用。如动脉粥样硬化患者血清铬的降低;心肌梗死患者血清锌的降低;钠和锰的升高以及铬的缺乏导致糖尿病;过量的镉与高血压有关等。实验研究中,有报道探讨了中医虚证和微量元素的关系。采用质子诱导X线分析方法,研究了阴虚证和阳虚证患者血清中微量元素的变化。发现“虚证”患者的血清锌和铜的比值下降。有人对48种补益中药的微量元素进行了分析。根据补气、补血、补阴和补阳分类,发现补阳中药和补阴中药的锌铜比值较高,其变化趋势与“虚证”患者血清锌铜比值的变化趋势相反。中药微量元素分布图谱的研究和分析,对中药的四气五味、中药品种和品质的鉴定以及药物活性和疗效的分析具有重要意义。
另外,放射性同位素自显影、放射层析技术、多标记技术、微生物核素测定和辐射育种等方法在中药研究中的应用,都具有一定的意义。