中医药微生态学的研究现状[1].ppt

一 纳米技术的概念纳米科学技术 nanoscalescienceandtechnology 是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技 目前 美 德 日 法和我国以将纳米技术列入国家重点发展领域 纳米科技的诞生是以扫描道电子显微镜和原子力显微镜的发明为先导的 纳米科技的概念是指在100nm以下尺寸水平上对物质和材料进行研究处理的技术 是一种通过直接操作和安排原子 分子 创制新物质的科学技术 纳米科技的出现标志着人类改造自然的能力已经延伸到原子 分子水平 表明人类科学技术已经跨入了一个新时代 纳米科技时代 专家预测 纳米科技必将成为21世纪的主导新技术之一 纳米科技是一门多学科交叉的基础研究和应用研究密切相联系的高新科技 如纳米材料学 纳米电子学 纳米机械学 纳米化学和纳米生物学等 纳米不仅是一个空间尺度上的概念 而且是一种新的思维方式 即生产过程越来越细 以致在纳米尺度上直接由原子 分子排布制造具有特定功能的产品 检索了美国专利中涉及纳米科技的专利 发现与生物医学相关的占总数的80 以上 从一个侧面说明纳米科技在生物学领域有着十分广阔的前景 纳米科技应用于中药研究是现代中药发展的重要方向之一 二 纳米中药2 1纳米中药的概念华中科技大学徐辉碧教授 首先提出纳米中药是指运用纳米科技制造的 粒径小于100nm的中药有效成分 有效部位 原药及其复方制剂 中药防治疾病的物质基础来自生物活性成分或活性化学组分 但不容忽略的是 生物机体对药物的吸收 代谢 排泄是一个及其复杂的过程 中药制剂产生的药理效应不能唯一的归功于药物特有的化学组成 还与该制剂的物理状态密切相关 改变药物的单元尺寸是改变药物制剂的物理状态十分有效的方法 当颗粒尺寸进入纳米量级时 由于量子尺寸效应和表面效应 纳米粒子呈现出新奇的物理 化学和生物学特性 纳米中药不是简单的将中药材进行粉碎至纳米量级 而是针对组成中药方剂的某味药的有效部位甚至有效成份进行纳米技术加工处理 赋予传统中药以新的功能 2 2纳米中药的功能 1 提高生物利用度 减少用药量由于纳米中药颗粒直径越小 比表面积就越大 粒径尺寸比表面积10nm90m2 g5nm180m2 g2nm450m2 g比表面积越大 其表面原子数也越多 从而导致表面能迅速增加 提高药物活性和生物利用度 药物溶解速率和吸收程度 随着药物颗粒缩小而提高 一些水溶性小及难溶性中药 纳米化后 即可提高机体吸收度 减少用药量 一般常态中药的细胞壁是完整的 在细胞内的有效成分 只能有一部分穿透细胞壁 被人体吸收利用 而纳米中药细胞壁则完全破裂使更多有效成分释放出来被吸收 显著增加药效 2 提高药物作用的靶向性药物靶向性是指药物能高选择的分布于作用对象 药物作用靶向性可以通过纳米载体完成 以纳米粒子作为载体 与药物形成复合物后 根据不同的治疗目的 选用不同的方式进入体内的目标部位 达到治疗的目的 虽然中药的 使药 具有导向作用 但中药的有效成分 有效部位或复方中药的提取物很难自动送到人体的病患部位 只有利用特定技术才可能有效地将中药运送到疾病部位发挥药物效果 纳米粒子的体内靶向主要包括脾靶向 肝靶向 肺靶向 肿瘤靶向和骨靶向等 单核巨噬系统 mononuclearphagocyticsystem MPS 对侵入机体内的 小到纳米级的粒子有着强大的识别功能 纳米药物进入体内后 大部分被MPS摄入 MPS的最主要功能细胞是肝脏的枯否细胞 kupffercells 有研究证实 毫微粒 1 1000nm 载药系统可使给药量的80 的药物集中在肝脏 并可进入肝细胞 中药制成纳米粒子后 当然也具备类似性质 所以 可利用纳米中药的这一被动靶向作用来治疗肝脏疾病或MPS疾病 3 缓释功能将中药纳米粒子进行一定的表面修饰后 可使中药具有缓释作用 可避免 暴释效应 Muller等通过测定固体脂质纳米粒 solidlipidnanoparticle SLN 溶液的浊度和游离脂肪酸 发现SLN的降解速度取决于所用脂质载体和表面活性剂的性质 中药纳米因非常小而易于被包裹 从而可以进行表面修饰 也可控制其表面电荷 以达到缓释的目的 4 呈现新的药效 拓宽原药的适应症中药加工至纳米尺寸时 由于其量子尺寸等效应而导致其物理 化学性的改变从而可使中药呈现出新功能 徐辉碧教授研究发现 不同粒径的矿物中药牛黄对肿瘤细胞S180 上皮细胞ECV 304等细胞毒性和诱导细胞凋亡作用呈现出明显的尺寸效应 显著提高了中药牛黄的清热解毒 息风止痉 化痰开窍的疗效 还有人在研究灵芝抗肿瘤作用时发现 将灵芝一般加工粉碎时由于不能把孢子破壁 则无法将其中的脂质活性成分及功能因子提出 因此灵芝疗效也无法充分表达 而将其加工到纳米级后 孢子完全破壁 即可成功地提出其脂质活性物质 使灵芝具有明显的抗肿瘤作用 5 丰富中药的剂型选择如何将中药制成高效 速效 长效 剂量小 低毒 服用方便的现代制剂 一直是中药现代化中要解决的问题 采用纳米技术即可将中药制成纳米微囊 复方纳米粉针剂 也可制成高效透皮释放制剂和口服控释片 含片 干粉吸入剂 鼻喷雾剂等 2 3纳米中药的制备纳米中药的制备是研究纳米中药最基础的 也是最重要的问题 制备纳米中药时 必须考虑中药组方的多样性 中药成分的复杂性 因此 针对不同的药物 在进行纳米化时必须采用不同的技术路线 纳米材料的制备已进行大量研究 这些方法为制备纳米中药提供了基础 如化学合成法 球磨法 电镜下纳米中药的粒径 x100K 三 纳米中药对正常菌群影响的实验研究 3 1筛选对正常菌群有扶植作用的中药我们研究纳米中药对正常菌群的影响 是从筛选出原中药对正常菌群具有扶植生长作用的基础上进行的 经过近20年的试验研究 已发现一部分复方及单方中药对正常菌群有良好的扶植生长作用 对正常菌群有扶植生长作用的复方中药 对正常菌群有扶植生长作用的单方中药 党参 灵芝 败酱草 茯苓 当归 石斛 水团花 人参 猪苓 五味子 枸杞子 刺五加 黄芪 女贞子 熟地 黄精 何首乌等 党参 灵芝 败酱草 茯苓 当归 石斛 水团花 人参 刺五加 枸杞子 猪苓 五味子 黄芪 女贞子 黄精 何首乌 3 2纳米中药与常态中药对正常菌群扶植作用的比较将具有扶植正常菌群生长 调整菌群失调作用的常态中药 应用球磨法制成纳米中药 观察其在肠道菌群失调的调整作用是否优于常态中药 经过 纳米中药对抗生素脱污染及激素造成小鼠肠道微生态失调的调整作用 的实验研究 结果发现纳米中药治疗组双歧杆菌增长与常态中药组和丽珠肠乐组比差异有极显著性 p 0 001 纳米中药治疗组乳杆菌增长与c常态中药组和丽珠肠乐组比差异也有显著性 p 0 05 说明纳米中药 在调整肠道菌群失调方面明显优于常态中药组和丽珠肠乐组 见下表 纳米中药组与常态中药组对正常菌群的比较 X SD N g 注 纳米中药组与常态中药组相比 P 0 05 P 0 001 四 纳米中药控制细菌及内毒素移位的实验研究定位转移是正常微生物群由原籍转入外籍或无微生物生长的位置上的一种微生态学现象 因免疫功能低下或长期大量应用抗生素 激素 放化疗等破坏微生物的屏障结构 正常菌群及其内毒素穿过肠壁侵入肠系膜淋巴结 肝 脾及血液 进而激发全身性炎症反应 导致多脏器感染 甚至多脏器功能衰竭 危及人的生命 因此 研究细菌及其毒素移位对控制内源性感染和内毒素血症具有重要意义 进年来发现纳米中药对细菌和内毒素移位有很明显控制作用 李海燕在应用中药2022对D 氨基半乳糖致急性肝损伤伴发菌群失调和内毒素血症进行治疗时 观察到细菌及内毒素移位到肝脏的数量比对照组明显减少 P 0 01 刘霞用60Co辐射致使小鼠菌群失调 损害肠粘膜 造成肠菌群与内毒素移位 用中药2021合剂后具有明显地调整菌群失调 修复肠粘膜 抑制细菌及毒素移位的作用 鞠宝玲 将上述中药制成纳米中药 观察了纳米中药对抗生素脱污染小鼠造成肠道微生态调节的调整作用 结果发现纳米中药不仅具有扶植肠道正常菌群生长 促进肠粘膜损伤修复 控制细菌和内毒素移位 而且其生物学效应远比常态中药及双歧杆菌制剂显著 p 0 05 张涛应用雷公藤免疫抑制小鼠导致小鼠微生态失调 应用0411纳米中药和0411常态中药进行调整 观察了双歧杆菌 乳酸杆菌等正常菌群变化和细菌移位至肝脏的数量及肠粘膜损伤修复情况 结果发现纳米中药和常态中药虽然均有使双歧杆菌 乳酸杆菌数量增加 细菌移位数量下降和肠粘膜修复作用 但纳米中药明显优于常态中药 治疗组与自然恢复组肝脏细菌移位结果 注 各治疗组与恢复组比较 P 0 01 P 0 05 五 纳米中药对肠道细菌及内毒素移位相关性疾病防治的实验研究临床微生态学研究发现 有些疾病并非是因正常菌群失调引起的 而是因原发病导致菌群失调 免疫功能低下 肠粘膜屏障功能遭到破坏 肠通透性增加 促使肠道细菌或内毒素移位 造成多器官或组织感染 形成内毒素血症 导致疾病恶化甚至死亡 临床上也称此为第二次打击 我们称之为 肠道细菌或内毒素移位相关性疾病 因此类疾病在临床上颇为多见 医生又多采用大量广谱抗生素进行防治 往往由于大量应用广谱抗生素破坏了定植抗力 更易形成自身感染 加之由于不断的大量杀菌 释放的内毒素越来越多 内毒素血症也日趋严重 由此形成了恶性循环 不仅影响治疗效果 还给患者带来巨大痛苦 所以从微生态学角度研究应用微生态疗法 尤其是研究纳米中药做为微生态调节剂来防治此类疾病是十分必要的 具有极其重要的价值 1 肝脏疾病 业已证明严重肝脏疾病 如重症肝炎 慢性活动性肝炎 肝硬化及急性肝功能衰竭等存在着内毒素血症 其发生率约为58 100 而且容易继发细菌性感染 内毒素血症即可加重原来的肝脏损害 又可诱发全身性代谢及血液动力学紊乱 程春玉研究了应用大黄 黄芪 人参 甘草等复方制剂制成的纳米中药0409通过调整肠道菌群失调对急性肝衰大鼠肠源性内毒素血症 IETM 的调节作用 结果发现纳米中药0409具有非常显著调整急性肝衰大鼠肠道菌群失调 控制其内毒素血症 减轻内毒素血症造成的 第二次打击 改善了相应症状的作用 各组大鼠内毒素定量检测结果 高玲娟 研究了 纳米锁阳对实验大鼠肝性脑病肠道菌群及免疫功能的调整作用 首先以ccl4引起实验大鼠肝硬化 在腹腔内注入内毒素造成肝性脑病模型 然后以纳米中药锁阳及常态中药锁阳进行治疗 结果观察到中药锁阳具有扶植正常菌群生长 调整菌群失调 改善免疫功能 控制内毒素血症 减少血氨含量的作用 而且纳米锁阳比常态锁阳效果更显著 这一研究成果证明应用纳米中药锁阳治疗 可以缓解肝性脑病病情 降低死亡率 为该病治疗开辟了一条新途径 2 急性坏死性胰腺炎急性坏死性胰腺炎并发感染 内毒素血症所造成的第二次打击 是导致病情恶化甚至死亡是主要原因 许多学者研究发现 继发性胰腺感染为肠道细菌移位所致 故肠道是胰腺继发感染的重要来源 王春慧以大黄 柴胡 芒硝 黄芩 甘草等复方制成的纳米中药对急性坏死性胰腺炎大鼠肠道细菌移位影响进行了研究 结果发现纳米中药对防治急性坏死性胰腺炎时的继发感染 调整菌群失调 控制肠道细菌移位及内毒素血症的形成均有良好作用 且优于常态中药组 p 0 05 3 动脉粥样硬化我国动脉硬化的发病率逐年上升 严重危害着人们健康 此病是多因素疾病 其发病机制学说很多 最被认可的是高胆固醇血症及机体的抗氧化能力降低 微生态学研究发现人体肠道正常菌群 特别是双歧杆菌 乳酸杆菌 粪肠球菌等可以促进胆固醇的排泄 提高机体的抗氧化能力 房建伟将丹参 草决明 甘草等制成纳米中药0454 通过调节肠道菌群防治动脉粥样硬化取得了满意效果 高峰以中药0407治疗肾病综合征大鼠 观察了肠道菌群 血脂变化 结果证明纳米中药0407具有明显扶植正常菌群生长 调节肾病综合征引起脂质代谢紊乱的作用 4 肿瘤肿瘤疾病对人类的危害人所共知 每年全世界约有700万人死于癌症 因此肿瘤的防治与研究已成为科学家关注的重点课题 近年来微生态学家发现肿瘤可引起肠道菌群失调 机体免疫功能下降 免疫功能下降加重菌群失调 菌群失调使免疫功能进一步降低 二者互为因果 可见肿瘤 菌群和免疫三者关系极为密切 正常菌群对肿瘤的防治在国内外已有报道 双歧杆菌和乳酸杆菌等人体正常菌群均有抗肿瘤作用 王笑颜 以枸杞 山查 刺五加 黄芪 绿茶等制成纳米中药0406对S180肉瘤小鼠肠道菌群和免疫功能进行观察 结果发现小鼠移植S180肉瘤后 可导致肠道菌群失调和免疫功能下降 纳米中药0406 常态中药 均有调整菌群失调和提高免疫功能作用 但纳米中药优于常态中药 对S180肉瘤小鼠具有良好的防治作用 5 癫痫癫痫是一种常见 反复发作不易彻底治疗的疾病 传统的抗癫痫药物 具有明显的副作用 对机体副损伤很大 近年来科学家们发现该病与机体正常菌群有关 施忠凯 采用大鼠腹腔注射青霉素制成癫痫模型 然后通过纳米中药2041对实验性大鼠进行抗癫痫治疗 结果表明纳米中药2041通过扶植正常菌群生长 提高机体免疫功能 增加了脑内抑制性神经递质r 氨基丁酸 GABA 含量 治疗了癫痫 达到了标本兼治的目的 6 糖尿病糖尿病是一种常见的内分泌代谢疾病 近年来糖尿病激增 已成为继肿瘤和心血管病之后的第三大疾病 在糖尿病中2型糖尿病患者占95 以上 目前认为胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷是2型糖尿病的发病基础 因此改善胰岛素抵抗是对2型糖尿病的治疗具有重要意义 近年研究发现正常菌群与糖尿病有一定联系 一方面 糖尿病患者均伴有微生态失调 严重者出现细菌移位和继发感染 甚至危及生命 另一方面于1981年DLeroitn等发现正常菌群中 大肠杆菌K12能够产生一种胰岛素的分子类似物 拟胰岛素pseudoinsulin 该物质虽无胰岛素的生理作用 但其免疫活性与胰岛素类似 它可封闭胰岛素受体 起到胰岛素抵抗的作用 从而引起2型糖尿病 徐春阳 以 纳米中药对大肠杆菌K12引发胰岛素抵抗大鼠肠道菌群失调的调整作用 为题研究纳米中药防治2型糖尿病 结果发现大肠杆菌K12菌悬液持续灌胃12周 对大鼠肠道正常菌群有明显影响 并引起大鼠红细胞胰岛素受体数目减少 亲合力下降 应用纳米中药可调整肠道菌群失调 促进红细胞胰岛素受体数目增加 亲合力上升 初步研究提示 正常菌群与糖尿病的联系 可能是由于大肠杆菌K12所产生的拟胰岛素物质进入血液循环后 封闭胰岛素受体 竞争性抑制胰岛素作用 使机体产生抵抗 进而诱发糖尿病 六 纳米中药微生态调解剂研究展望纳米中药的研究属于中医药微生态学的重要内容 中医药微生态学是我国微生态学的重要组