药物发现史在药理学课堂教学的运用

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药物发现史在药理学课堂教学的运用

[提要]药理学是医学、药学本科生学习过程中较难学习和掌握的课程。随着教学改革的全面推进,药理学的教学方法应该进行适当调整。为激发学生学习兴趣,提高药理学的课堂教学质量与效果,作者将药物发现史中部分代表药物的经典案例融入课堂,收到较好效果。

[关键词]药理学;教学改革;典型案例;药物发现史

1通过药物发现史了解药物/机制发现的真实故事,激发学习兴趣

在药理学课堂教学中,如果只讲授教材上的知识,学生往往感觉知识点抽象难懂,进而失去学习兴趣。因此,授课教师需要在课堂中向学生讲述一些历史上药物/机制发现的真实故事,将故事渗透于知识点的讲解当中。例如,在药理学总论部分提到的“受体”概念:受体是一类存在于细胞膜或细胞内的,能与细胞外专一信号分子结合,进而激活细胞内一系列生物化学反应,使细胞对外界刺激产生相应效应的特殊蛋白质。这个概念抽象难懂,学生刚接触这一知识点时不容易理解,此时,给学生讲述一个关于“受体学说”的故事,就能引起学生的兴趣,提高其理解能力。1878年,英国生理学家兰格利在研究毛果芸香碱对猫的唾液分泌影响时,发现阿托品可以阻断毛果芸香碱的作用[2]。因而,他假定在神经末梢或腺体细胞中存在着一种物质,这种物质既可以与阿托品结合,又能与毛果芸香碱结合,而一旦阿托品与这种物质结合,毛果芸香碱就无法与其结合而发挥作用了。1905年,兰格利在研究烟碱与箭毒对肌肉的作用时,发现烟碱对肌肉有兴奋作用,而箭毒则阻断这种兴奋作用。由此,他认为这2种药物既不是通过影响神经传导,又不是直接作用于骨骼肌细胞而发挥作用,应该是通过细胞膜上某一专一的作用部位来改变细胞反应,他将这种专一的作用部位称为“接受物质(recep-tivesubstance)”。真正首先提出受体概念的是著名学者埃利希(德国,1854-1915年),时间在1908年[3]。此时设置疑问,激发学生的好奇心:“大家猜猜埃利希是怎样想到‘受体’这一概念的呢?”然后,继续讲解:当时他正在研究抗寄生虫药物的作用,他发现如果将药物的化学结构稍加改变,其抗虫效力就会发生很大变化。具有相同抗寄生虫效力的药物对宿主毒性差异却很大。抗体对抗原具有高度特异性,在肌肉或腺体细胞中也应该有特殊的点或面,使药物与相应的“受体”结合而产生作用。于是,他把原生质中能与化学药物起作用的假想特殊化学基团称为“受体”。药物与受体结合,就好比“锁”和“钥匙”一般。通过上述故事的讲述,学生立即能理解“受体”这一概念,并由此感受药理学学科的魅力。

2通过药物发现史中的典型案例理解代表药物,增强知识点记忆

通过讲述药物发现史中的典型案例,将有助于学生理解一线药物的药理作用、作用机制、不良反应等。例如,当教师讲解药物阿托品时,先介绍阿托品的药品性质:阿托品是一种无臭、味微苦的无色结晶或白色结晶性粉末的生物碱,干燥空气中易风化,分子式C17H23NO3;接下来,可以介绍阿托品的来源:其可从颠茄或其他茄科植物中提取而得。由此引起后面的一个故事:著名的植物分类学家林奈以能够切断命运之线,掌控生死的命运女神阿特罗波斯,为一种植物命名,这就是著名的茄科植物,颠茄(atropobella-donn)[4]。“belladonna”是个俗称,在意大利文当中,“bella”是美丽的意思,而“donna”则是女郎,合起来就是“美丽的女郎”。因为用煮过颠茄根的水来滴眼睛的话,就可以使瞳孔扩大,眼睛就会显得很漂亮,该俗称由此得来。如果仅仅是外用,那还不足以置人于死地。要是将颠茄的根内服,其毒性极强,以至于中世纪的谋杀者纷纷用颠茄作为毒药来毒杀他人。1831年,德国药剂师曼恩开始对颠茄进行精确的研究,并从颠茄的根中分离得到一种生物碱,以命运女神阿特罗波斯为其命名为阿托品[4],由此可见阿托品这个药物的重要性。当今,阿托品作为M受体阻断药,可松弛内脏平滑肌(缓解内脏绞痛),抑制腺体分泌(全身麻醉前给药,以防止因分泌物过多而阻塞呼吸道),扩张瞳孔、升高眼内压(验光、检查眼底、治疗虹膜睫状体炎),加快心率(治疗缓慢型心律失常),改善微循环(抗感染性休克),并可用于解救有机磷酸、酯类药物中毒等[5]。学生通过了解阿托品的来源,加深对其药理作用特点的理解,就能轻松掌握这一药物的药理作用及临床应用。

3通过药物发现史及新药开发领域前沿内容启发学生的创新思维

李时珍编制的《本草纲目》(1596年)在药物发展史上有巨大贡献,是我国传统医学的经典著作[6];瑞士医生PARACELSUS(1493-1541年)批判了古希腊医生GALEN恶液质唯心学说,结束了医学史上1500余年的黑暗时代;后来英国解剖学家HARVEY(1578-1657年)发现了血液循环,开创了实验药理学新纪元[7]。随着当代科学技术的日新月异、生物合成技术的创新,药理学进入快速发展时期,药理学与相关学科相互渗透,彼此借鉴和促进,已衍生出许多分支学科,包括生化分子药理学、药物代谢药理学、药检药理学、网络药理学[8-11]和生物信息学[12]等。这些分支学科的发展将影响药物发现的过程:一方面,技术和方法的革新将催生新药产生;另一方面,过去的药物也会发现新用途,所以对药物作用机制的认识也不是静止的。科技的快速发展增强了人们从分子层面对疾病的理解,相应地,与药物开发相关的科学、技术和法规内容变得复杂,研发新药的难度和时长在增加。真正意义上的新药,是指拥有全球专利或在全世界都未上市的新药,创新药还包括针对某一靶点第一次研发出的新药,或者针对某一靶点虽已有药物、但新分子与原来药物属于不同结构类型的新药。目前,与国外比较,我国新的化学实体开发数量很少,现在进入临床的药品数量也很少,获得批准的更少。新药的开发是一个耗时长、复杂和严格的过程。每个步骤都以将有效的药物尽快带给患者为目标,同时确保最高水平的安全性。其中,药理学研究是必不可少的关键步骤。创新的研究设计和方法学正在改变临床研究的方式。例如,在适应性临床试验中,研究人员可使用积累的数据来修改研究的各个方面(如剂量、样本大小、患者数量),而不损害试验的有效性和完整性,不必重做试验或进行额外的研究。很多临床试验新方法使用了新颖的药物开发工具(如生物标记物)来鉴别患者可能对药物有反应。创新的试验设计正在利用科学的快速进步为研究人员提供缩短试验的可能性,同时提高成功率及临床研究的效率。不断发现和提供安全、高效、适应疾病谱及质量可控的新药,对于保护人民健康、发展国民经济具有重要的意义。在教学内容中应及时反映出国内外药理学科的新进展、新动态及新药开发领域前沿的新内容,启发学生学习药理学时要重视自身创新思维的培养,鼓励学生积极探索,为祖国的药理学事业添砖加瓦。

4小结

医学类、药学类专业的学生今后从事的工作任务决定了其既是药物治疗的实施者,又是药物疗效和不良反应的观察者,还是患者用药咨询与合理用药的指导者,在确保药物治疗的安全性和有效性方面发挥着十分重要的作用。研究者对人类生物学和疾病理解的进步正在为潜在的新疗法提供机会。虽然科学的复杂性和研发挑战在不断增加,但药物研究人员正在适应和创新,加速医疗的进步。在课堂教学中,向学生介绍真实而生动有趣的药物发现故事,扩展课本的教学内容,能激发学生的学习兴趣,引导和强化学生的自由探索精神,加深学生对药理学知识的理解和应用,真正实现教学相长,培养学生自主学习能力、分析解决问题能力和创新能力,同时也有助于提升任课教师的教学水平、教学能力与自身的综合素质。

作者:毛竹君 阮叶萍 单位:浙江中医药大学药学院药理教研室