生物技术制药实验教学论文

【摘要】生物技术制药是一门发展日新月异的综合性应用学科。本学科实验技术要求 较高、但是实验教学相对滞后,尚需改进。教师在实验教学过程中通过突出理论教学中的实 验内容、预习以往的实验技术、重点突出制药工艺密切相关的实验、以及加强各种实验技 术的相互结合等多种改进方法,可以达到加强实验教学、提高学生专业素质的目的。本文介 绍上述几种实验教学改进方法在生物技术制药教学中的应用以及一些个人体会,从而提高教 学质量。 【关键词】实验教学生物技术制药 生物技术制药是一门集生物学、医学、药学基础理论和先进技术为一体综合性学科,同 工业生产联系紧密。自 1971 年世界第一家生物技术制药公司(Cetus)Cetus))成立至今,现代生物 技术制药已走完了近四十年的路程,已有近百种生物技术药品陆续完成临床试验,投产上市。 二十一世纪又将是生物技术制药蓬勃发展的重要历史时期。但是,同生物技术制药产业形成 巨大反差的是生物技术制药的基本知识普及较差,教学活动相对滞后。虽然国内已有数十家 高校开展生物技术制药课程,普及相关的基本知识,培养生物技术制药专业人才,但是教学效 果并不十分令人满意。造成上述问题的主要原因是由生物技术制药学科本身的特点所造成 的。生物技术制药是一门综合应用学科,实验技术所占比重较大。而相关技术,像分子生物 学、免疫学、药物化学等基本技术已在上述学科教学中有所涉及。这就造成相应的实验技 术在生物技术制药教学中的脱节。学生相关的基本技术已经了解,但是同生物技术制药的具 体内容联系不上,更无法谈到后期的产业化应用。所以,在生物技术制药教学中应该重视实 验教学,在实验教学中应该重视同药物生产的联系。为了实现上述目标,我们可从如下方面 着手。 1 理论教学中强调相应实验方法的基本原理、影响因素及注意事项 生物技术制药是一门应用学科,所以在理论教学中也要体现“实用”这个原则。生物技术 制药主要分为基因工程制药、抗体制药、酶工程制药以及后期的发酵工艺和纯化工艺。由 于是一门产业化的综合工程,所以涵盖内容多、涉及面广,每个分支工程都可以作为一门独 立学科。在实际的教学中,对于刚刚入门的大学本科药学专业学生,让他们在较短时间内掌 握一门制药工艺的基础理论和基本技术不切实际。所以在实际教学中,我们可以从浩如烟海 的基础理论中精选出同各种主要工艺密切联系的实验方法作为教学重点,结合多媒体手段主 要阐述相应方法的基本原理、影响因素及注意事项。比如讲述基因工程制药的基础知识时, 我们可以重点讲述基因工程制药的基本原理、影响因素及注意事项。其基本原理可以用分、 切、接、转、筛这五个字进行概括,简单明了、便于记忆。同时结合动态的 flas)h 课件加深 学生的感官印象,便于理解。学生会在短时间内对基因工程制药的基本原理有一个简明的概 念。当讲述基因工程制药的影响因素和注意事项时,我们可以联系平时药物的生产过程。比 如阐述诱导程序对基因工程药物产量的影响时,我们可以介绍工业生产中采用高热气体瞬时 升温,这样可以避免大量热休克蛋白的产生,利于提高目标蛋白的产量和后期纯化。同时结 合常人洗澡时,高温造成体内热休克蛋白增加这一事实加深学生的理解。这样既可以使学生 从浩如烟海的枯燥理论知识中摆脱出来,增加学生的学习兴趣,还可以为后期的实验教学做 好铺垫,一举两得。 2 实验教学前预习已往的实验技术 预习是诸多教学中的基本环节,生物技术制药实验教学中的预习尤其重要。由于生物技 术制药所涉及的很多技术,比如分子克隆操作、杂交瘤制备、细菌发酵培养等都是分子生物 学、免疫学或者细胞生物学的基本技术,所以在生物技术制药的实验教学中其基本原理和基 本技术将不会赘述。但是很多学生对其相关内容掌握不够,这就造成在讲述生物技术制药实 验时,学生对以往知识未免生疏,而对新知识又疏于理解。所以在进行生物技术制药的实验 教学前,应该对以往学过的相关技术的基本内容进行简要复习,巩固学生对相关知识的理解, 同时也起到导课的作用,利于后续药物生产相关实验教学的开展。比如当讲授发酵工艺这一 部分时,我们可以预先复习一下细菌的基本特性、生长周期、生长代谢特点等一系列微生物 学知识,这样既引起学生的共鸣、复习以往知识,还可以很自然的过渡到发酵工艺学教学部 分,讲述发酵工艺学的基本原理以及诸多对细菌发酵的影响因素。可见预习对生物技术制药 的实验教学至关重要。 3 重点学习同各种制药工艺密切相关的实验技术 同理论内容一样,生物技术制药涉及的实验内容同样庞大。在平时的实验教学中同样需 要精挑细选,重点突出。介绍每一分支的制药工艺时,精选 1 到 2 个主干的实验技术,这样既 为学生理清生物技术制药实验教学的脉络,还可以使绝大部分学生在有限的教学时间内对生 物技术制药的实验操作有一基本了解,达到教学目的。而素质较好的学生还可以此实验教学 为主干,继续进行扩充学习。 4 注意各种实验在生物技术制药中的横向联系,相互结合 实验教学的最终目的是为了加强对相关知识的理解,从而更好的应用于实践。而实际的 生物制药往往是众多生物制药技术的有机结合,单独的一门技术无法完成从药物生产到后期 的鉴定这一综合过程[4]。这就需要我们在掌握各种实验技术的基础之上,了解各项技术的 适用范围、优势和劣势,从而能够在实际的药物生产过程中将各项技术有机结合、灵活应用。 这一概念我们在实验教学之初就应灌输给学生,使他们在掌握知识过程中有针对性的思考, 去发现问题、解决问题,加深对知识的理解。比如进行生物药物纯化工艺的实验教学时,我 们重点介绍各种纯化技术的原理、适用条件以及操作技术,同时提醒学生高质量的纯化效果 需要各种纯化技术的有机结合。常规实验教学完成之后,我们将会增加各种纯化技术的结合 应用这一部分。让学生合理应用已经学过的各种纯化技术设计实验,分离相同的目标蛋白。 最后对比不同设计方案的纯化效果,组织学生进行讨论。这样既能培养学生的动手能力和统 筹能力,又能加强学生对相关纯化技术的理解和应用,使其在未来工作中更有竞争力。可见 各种实验技术的相互结合是生物技术制药从实验教学到实际应用的一个重要环节,是培养学 生实际动手能力的一个必备手段。 总之,生物技术实验在生物技术制药教学中占有十分重要的地位,通过突出理论教学中 的实验内容、预习已知的实验技术、重点学习制药工艺密切相关的实验、以及加强各种实 验技术在生物技术制药中的相互结合等多种方法,可以达到培养基础牢、素质高、能力强的 生物制药专业人才的目的。 【摘要】:文章在阐述麻醉与细胞因子平衡的功能及内涵的基础上,结合现状从不同角 度分析了麻醉中细胞因子平衡的应用状况。 【关键词】:麻醉;细胞因子;平衡 前言 目前被广泛应用于临床麻醉诱导及维持、局部麻醉辅助镇静、门诊短小手术麻醉和 ICU 病人镇静等领域。大量研究表明,异丙酚对围术期心、肺、脑、肝脏以及肾脏等重要器 官均有一定的保护作用。近年随着神经生理学、分子生物学的发展,关于异丙酚脑保护及对 细胞因子平衡调节的作用机制的研究正不断深入。 1.麻醉与细胞因子平衡的功能及内涵 细胞因子是由活化的巨噬细胞、单核细胞、淋巴细胞、内皮细胞、纤维母细胞、血小 板等产生的一组具有高度生物学活性的小分子多肽。白细胞介素是细胞因子中重要的一类。 多数细胞因子以单体形式存在,作为细胞间信号因子介导免疫应答和炎症反应,亦参与造血 功能的调节。细胞因子通常以旁分泌或自分泌的形式作用于附近细胞或细胞因子产生细胞 本身,少数炎症情况下某些细胞因子也可通过内分泌样的形式作用于远隔部位的靶器官,少 数细胞因子以跨膜形式(Cetus)如 TNF-α)α))和膜结合形式(Cetus)如 IL-α)8))直接作用于相邻的靶细胞。 细胞因子与激素、神经肽、神经递质共同组成细胞间信号分子系统,在信号转导、受体 调节和生物学效应等多个水平上发生协同或拮抗性质的相互作用,形成细胞因子网络,主要 通过以下几种方式发挥作用:① 一种细胞因子诱导或抑制另一种细胞因子的产生;② 调节同 一种细胞因子受体的表达;③ 诱导或抑制其他细胞因子受体的表达。细胞因子可分为促炎性 细胞因子和抗炎性细胞因子两种类型。促炎性细胞因子包括:白介素-α)1、白介素-α)2、白介 素-α)6、白介素-α)8) 和肿瘤坏死因子-α)α) 等;抗炎性细胞因子则包括:白介素-α)4、白介素-α)10、白 介素-α)1 受体拮抗剂、肿瘤坏死因子结合蛋白和可溶性肿瘤坏死因子受体等。前炎性细胞因 子属于促炎性细胞因子类,主要包括 TNF-α)α),IL-α)1,IL-α)6,IL-α)8) 等,主要介导免疫和炎性反应。促 炎性因子和抗炎性因子相互影响作用的结果形成体内的一种平衡机制,即细胞因子平衡。 机体在遭受强病理性应激后,受损局部组织细胞发生损伤、缺血,其代谢、免疫功能也 随之发生变化,免疫系统对外来抗原异物和自身被破坏组织细胞进行识别清除即产生免疫应 答和炎性反应。适当的炎性反应具有保护作用,但当处于机体重症感染导致脓毒症或非感染 性损伤如外科大手术、创伤等情况下,过度的炎症反应可造成自身组织器官结构和功能的严 重而广泛的损害,即所谓全身炎症反应综合症,甚至诱发多脏器功能障碍。机体的这种过度 炎性反应与体内单核-α)巨噬细胞源性的炎性介质诱导的瀑布样级联反应密切相关,细胞因子 在介导这种反应的过程中起重要作用。机体损伤后为避免 SIRS 甚至 MODS 的发生,一方面 限制促炎性因子的释放,更主要的是生成抗炎性因子与其抗衡。而抗炎性因子的反应一旦过 度,则容易诱发代偿性抗炎症反应综合症,导致免疫功能低下,加重组织损伤。因而纠正细胞 因子失衡,调节炎症反应强度对维持患者内环境稳定有重要意义,而且有研究表明,机体损伤 后细胞因子能否恢复平衡与临床预后密切相关。 2.麻醉中细胞因子平衡的应用探讨 近年来,麻醉的免疫调节作用在现代麻醉中越来越受重视。患者围手术期免疫功能的变 化是手术创伤和麻醉共同作用的结果,以往的研究大多仅重视手术而忽略了麻醉的影响,越 来越多的研究显示麻醉亦影响机体免疫功能和细胞因子反应,对于某些大手术和高危手术, 这种影响更有临床意义。一些麻醉药物通过影响细胞间的信号交流来来调节机体对损伤、 应激等所产生的免疫应答,对围术期机体内环境的稳定和预后起一定的作用。静脉麻醉药异 丙酚应用于临床以来,随着对其研究的不断深入,发现其可通过调节细胞因子平衡而起到器 官保护作用,具体机制仍在不断探索中。 1.IL-α)6 与异丙酚 人成熟 IL-α)6 分子为 18)4 个氨基酸残基,分子量 26kDa。IL-α)6 原被确定为 B 细胞生长因 子,由激活的巨噬细胞、淋巴细胞及上皮细胞分泌,能被 IL-α)1β 和 TNF-α)α) 诱导。当炎症刺激 时,由单核细胞、巨噬细胞和内皮细胞所释放,是急性期反应的主要细胞因子之一。IL-α)6 在 急性炎症反应中的作用主要表现为对多种细胞的促炎作用和诱导肝细胞产生免疫球蛋白和 急性期反应蛋白,催化和放大了炎性反应和毒性作用,造成了组织细胞的损害,可作为反映机 体炎症与疾病严重程度的重要指标。在前炎性细胞因子中,IL-α)6 是最强的内源性启动全身性 炎性反应的炎症介质,是产生急性期蛋白和集聚炎症细胞的主要效应物。Shimaoka 等证实 IL-α)6 与手术应激所致的炎症反应直接相关,其增高的幅度和持续的时间与创伤程度相一致, 是组织损伤的敏感标志,能够反映炎症反应的严重程度,因而可作为术后转归的评估指标。 Butler 等发现,开胸手术在劈开胸骨不久,患者血浆 IL-α)6 水平就开始升高,4 小时后达峰 值,48) 小时后平均浓度仍能维持在较高水平。 Joris) 等在通过研究开腹胆囊切除手术患者体内的细胞因子变化后已得出了类似的结果。 外周血 IL-α)6 的水平还被用于一些脓毒血症诊断和治疗的一个相关指标。在大鼠内毒素诱导 的休克模型中,异丙酚可明显抑制 IL-α)6 和 TNF-α)α) 的产生,内毒素注射后 1h 给予异丙酚大鼠 的死亡率为 9%,内毒素注射后 2h 再给予异丙酚大鼠的死亡率为 36%,而单独给与内毒素的 大鼠死亡率高达 73%,提示异丙酚通过减少促炎性因子的产生减轻炎症反应,降低内毒素休 克动物的死亡率,越是早期给与异丙酚这种效果越明显。Kotani 等用异丙酚 5~9mgkg-α) 1h-α)1 速度对患者进行麻醉维持,在不同时间段收集患者肺泡中的巨噬细胞,提取处理后发现 IL-α)6 的基因表达低于术前,说明异丙酚具有减少 IL-α)6 释放的作用。 2.IL-α)8) 与异丙酚 IL-α)8) 又称为中性粒细胞激活蛋白 1,分子量 8).3kDa,是一种强而有力的 PMN 趋化和活 化因子,由单核细胞、上皮细胞、表皮细胞、纤维母细胞及 T 淋巴细胞在 IL-α)1、TNF 和外源 性因子细菌酯多糖的刺激下合成和分泌,主要生物学作用是趋化并激活 PMN 改变其外型,促 使其脱颗粒;激活 PMN 并使其产生呼吸爆发,促进 PMN 的溶酶体酶活性和吞噬作用;对嗜碱 性粒细胞和 T 细胞也有一定的趋化作用。目前认为,TNF、IL-α)1、IL-α)6 诱发的炎症反应在很 大程度上是通过诱导产生以 IL-α)8) 为代表的趋化因子所介导而产生的,在炎症反应中起第二 介质的作用,且与病灶的大体炎症程度呈正相关。Yamas)aki 等发现 IL-α)8) 能促进白细胞浸 润、积聚及细胞黏附,产生大量自由基,促进脂质过氧化和细胞因子释放失调。IL-α)8) 对神经 组织早期炎症中的 PMN 有趋化活性和激活作用,导致氧自由基大量释放和细胞膜损伤,其降 解产物的瀑布效应可迅速导致严重的组织损伤。Ott 等研究表明脑室内注射 IL-α)8) 能明显增 加脑氧耗,升高体温,在与应激相关的神经内分泌、神经免疫中发挥一定作用。临床研究发 现重度颅脑损伤患者脑脊液中 IL-α)8) 含量均明显升高,其升高程度与患者死亡率呈正相关,提 示 IL-α)8) 也可作为反映疾病预后的一项指标,患者血清 IL-α)8) 升高则预后不良。Kotani 等亦证 实 CPB 后 IL-α)8) 水平升高和心功能恶化呈正相关。近年来发现 IL-α)8) 与某些恶性肿瘤生长与 侵袭密切相关,其机制可能与 IL-α)8) 促进肿瘤内血管生成和细胞增殖、抑制肿瘤细胞凋亡及 促进胶原酶活性提高肿瘤的侵袭力等义素有关。 3.IL-α)10 与异丙酚 手术创伤后的抗炎性保护效应自 IL-α)10 开始。IL-α)10 是一个相对分子量为 35~40kDa 的非共价结合的同源二聚体多肽,最初发现 IL-α)10 是由大鼠 Th2 细胞分泌,并能抑制 Th1 细 胞合成、分泌细胞因子,所以最初被称为细胞因子合成抑制因子。IL-α)10 可以由多种细胞合 成,包括:T 细胞、B 细胞、单核细胞、巨噬细胞、肥大细胞等,并在炎症、免疫等方面均有 调节作用。IL-α)10 主要功能是限制和最终终止炎症反应,对免疫应答主要起抑制作用,还可以 调节 B 细胞、NK 细胞、细胞毒 T 细胞和辅助 T 细胞、肥大细胞、PMN、树突状细胞、角 化细胞和内皮细胞的生长和分化。IL-α)10 作为一种抗炎因子,是一种多功能的细胞因子,能抑 制肾小球系膜细胞及其炎症因子的分泌,作为辅助 T 细胞及单核巨噬细胞所产生的重要因子, 能抑制多种免疫活性细胞因子 mRNA 的转录,能抑制激活的单核细胞巨噬细胞产生其他的 细胞因子如 TNF-α)α)、IFN-α)γ、全血培养中,分别加入临床血药浓度 10 倍浓度的不同麻醉药, 发现硫喷妥钠、依托咪酯和异丙酚显着增加 IL-α)10 的生成,说明异丙酚可通过调节抗炎因子 的生成发挥器官保护作用。IL-α)1β 等,从而发挥其抗炎作用。Lars)en 等在加有 LPS 的人全 血培养中,分别加入临床血药浓度 10 倍浓度的不同麻醉药,发现硫喷妥钠、依托咪酯和异丙 酚显着增加 IL-α)10 的生成,说明异丙酚可通过调节抗炎因子的生成发挥器官保护作用。 【摘要】:中药被称为中国的国药,长久以来,人们对中药毒副作用了解很少,甚至错误地 认为中药没有毒副作用。然而近年来,因使用中药而产生的不良反应甚至中毒致死的临 床报道日渐增多。因此,为了减少中药不良反应的发生,提高用药安全,首先应了解中药 产生毒副作用的原因。 【关键词】:中药;不良反应;原因 1.药物自身的毒性及用量不当 《神农本草经》根据药物的有无毒性将药物分为上中下三品。上品为延年益寿药,无毒; 中品为防疾补虚药,有毒无毒根据药量而定;下品为治病预疾的药物,多有毒性,不可久服。 某些药物若使用不当会中毒甚至死亡。《中国中药杂志》曾报道过 1 例马钱子治疗椎 间盘突出而致死亡的病例。患者前后三次口服含制马钱子的中药粉末,其中制马钱子的 含量分别为 1g、1.5g、2g,前两次口服后未有任何不适症状,第三次口服后出现心慌、 胸闷、抽搐、心率加快等症状,继而心搏骤停,经抢救无效死亡。马钱子主含生物碱,生 品含士的宁[C21H22N2O2],约 1.20%~2.20%,成人 1 次服士的宁 5~10mg 即可 发生中毒现象,30mg 可致死亡,而且其治疗剂量与中毒剂量十分接近。但在上例中,患 者 3 次的用药量已超出了中毒量。由此可见,在临床应用时对某些有毒的中药应严格控 制剂量。另外尽可能使用其炮制品,以马钱子为例,经油制(Cetus)200℃~300℃)后,士的宁 的含量即减低为 0.58)%,而经砂烫(Cetus)200℃~300℃)后,即减为 0.8)9%,制碳后则全部破 坏。经研究表明,砂烫和油炸的炮制品总生物碱含量与生品相比只下降了 7.9%和 8).4%,而毒性却下降了 48).5%和 52.2%。因此,进行科学的炮制,可以达到减毒增效的 目的,确保临床用药的安全。 2.品种混用 中药来源广泛、品种繁多、成分复杂,而不同科属的同名中药在毒性上也有差异。20 世纪末,比利时一家开业十多年的重要减肥中心因在药方中使用了木通、防己,结果出 现了急性肾衰竭的病例,在西欧引起了极大震动。国内一些学者也指出木通等药材中含 马兜铃酸,有导致急性肾衰并发展为终末期肾衰的危险,提出注意该药的肾毒性。但实 际上,这是木通的科属不同造成的,关木通为马兜铃科植物,东北马兜铃酸亦称木通甲素, 是关木通的主要成分之一,实验证明,人体静脉给药量大于 1mg/kg 可导致肾损害,长时 间低剂量给药可在体内蓄积。而川木通为毛茛科植物小木通或绣球藤的干燥藤茎,主要 成分为绣球皂苷和糖苷等;木通来源于木通科植物木通或其同属植物的干燥藤茎,主含 木通皂苷,有利尿作用,无肾毒性。《中药大辞典》和由国家中医药管理局主持编纂的 《中华本草》认证其为正品,目前尚未见到后两类木通毒性的临床报道。由此可见,木