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芬太尼与布托啡诺联合镇痛机制的药理学评价
目的：探讨芬太尼与布托啡诺联合镇痛的药理学性质为独立或相关联合作用及其药效学评价。
方法：制备大鼠疼痛模型，采用累积疼痛评分法测定大鼠疼痛行为，以序贯法分别测定芬太尼与布托啡诺的半数有效剂量（ED50）；然后将两药的半数有效剂量同时应用于50只SD雄性大鼠，以累积疼痛评分小于对照组50%为镇痛有效指标，根据Finney公式：Pe= P1+ P2- P1 P2 (P 1与P2分别代表第一药与第二药的质反应率；Pe为两药合并应用后的期望质反应率)，求出两药物观察质反应率（P0），用期望质反应率Pe和观察质反应率P0差异的显著性检验来判断和分析两药对镇痛效应联合作用为独立联合作用或相关联合作用；最后以芬太尼的1/4、1/2、3/4 的ED50分别与布托啡诺联合应用，测得合并药为ED50时的布托啡诺剂量，以此制定两药的等效曲线判断两药联合应用的药效性质（相加、协同或拮抗作用）。
结果：由概率单位回归法计算得出芬太尼镇痛的ED50是3.9 μg/kg（95%CI：2.5-4.9μg/kg），布托啡诺镇痛的ED50为292 μg/kg（95%CI：198-373μg/kg）。
芬太尼与布托啡诺的ED50合并应用的联合质反应率（P0）为84%，与期望质反应率(P e=0.75)差异无统计学差异（P＞0.05）。芬太尼的1/4 、1/2 、3/4的 ED50分别与布托啡诺联合应用，测得合并用药为ED50时布托啡诺的剂量分别是152 μg/kg（95%CI 116, 185 μg/kg）、109 μg/kg（95%CI：84，133 μg/kg）、93 μg/kg（95%CI 52,125 μg /kg），并由此得出两药的Loewe等效曲线图，表明两药在一定的剂量匹配范围内呈现出协同作用，随着芬太尼剂量的加大，两药呈现出拮抗作用。
结论：芬太尼与布托啡诺联合镇痛时，可独立发挥作用，两药联合应用的药理学机制为独立联合作用。根据Loewe等效曲线图，芬太尼与布托啡诺对镇痛联合作用的药效学性质（协同、相加或拮抗）与两药的剂量匹配可能存在相关。
关键词：芬太尼；布托啡诺；独立联合作用；相关联合作用；质反应率；
Pharmacological evaluation of the combined analgesic effect of fentanyl and butorphanol
【Abstract】Objective To assess the pharmacological properties of combined analgesic effects of fentanyl and butorphanol.Methods Cumulative pain scores were used to evaluate pain behavior in rats. The ED50 values for fentanyl and butorphanol were obtained. Then, 50 SD male rats were treated simultaneously with both drugs and the objective quantal response rates (P0) for the combination were derived by the Finney formula: Pe= P1+ P2- P1 P2 (P1 and P2 represents the quantal response rates of first and second drug, respectively).The differences between Pe and P0 were used to determine the analgesic properties of the combination. Loewe isobologram was used for assessing the combination’s nature (synergistic or antagonistic interactions).Results
ED50 values for fentanyl and butorphanol were 3.9 μg/kg (95% CI: 2.5-4.9 μg/kg) and 292 μg/kg (95% CI: 198-373 μg/kg), respectively. The combination’s P0 at ED50 values was 84%. When fentanyl at 1/4, 1/2 and 3/4 ED50 was combined with butorphanol, the doses of the latter at combination’s ED50 were 152, 109, and 93 μg/kg, respectively. Interestingly, the Loewe isobologram indicated that fentanyl and butorphanol exhibited synergistic interactions at doses within a certain range. However, antagonistic interactions were obtained with increased fentanyl doses. Conclusion The analgesic effects of fentanyl and butorphanol were jointly independent. In combination, the drugs might be synergistic, additive, or antagonistic, depending on doses.
不管是在药理实验中或在临床实践中，药物的联合应用均十分普遍，如果A、B两药为异源性药物，则两者的作用机理不同，且各自独立发挥作用，凡满足Finney公式的质反应率称为独立联合作用；如果受试动物对A、B两药引起的的质反应在联合作用时存在相关，则称为相关联合作用[1]。有较多临床报道布托啡诺和其它纯μ激动型阿片药联合应用于各类术后PCIA，有着显著的镇痛效果，且不良反应明显减少[2-5]。但从药理角度而言，是否应该把一个纯μ配体药和阿片激动剂-拮抗剂混用，因为激动-拮抗型阿片类药物的疼痛缓解作用也许会削弱了纯激动型阿片类药物的镇痛作用[6]。本实验拟以芬太尼和布托啡诺分析两药对镇痛效应联合应用的药理学机制。
材料与方法
药物与材料 枸橼酸芬太尼注射液（宜昌人福药业有限责任公司，生产批号：2110203），酒石酸布托啡诺注射液（江苏恒瑞医药股份有限公司，生产批号：11062334），异氟烷（上海朗源化工有限公司），2390 ELECTROVONFREY测痛仪（购自美国ⅡTC公司）、SD 雄性大鼠体重100-140g（温州医学动物中心提供）。所有药物用0.9%生理盐水稀释，大鼠尾静脉注射剂量在0.5-1ml/kg之间。
动物入选条件 将大鼠放入8×8mm钢丝网为底的格子中，安静休息15min。用电子刺激针，垂直向大鼠左后爪缓慢逐渐用力，当大鼠出现缩足反应时，电子测痛仪上显示的数值(g)记为此大鼠的机械性痛阈(PWPT)，每只大鼠足底取3个不同位点，共测量3次，每次间隔5min，取各次测量值的均值代表PWPT。设置cut-off值为50g，超过50g无反应，则记痛阈值为50g，以避免对大鼠后足造成损伤。将术前30min机械痛阈小于15g（约体重1/10）和术后15min大于15g的大鼠排除。
切口疼痛模型的建立 大鼠吸入2%浓度的异氟烷麻醉后，将其左后爪进行消毒，按Brennand等法[7]从足底近端0.5 cm处向趾部作一长约1 cm的切口切开皮肤，用眼科镊挑起足底肌肉并纵向切割保持肌肉的起止及附着完整，按压止血，用4-0细线缝合两针。
观察累积疼痛评分 根据大鼠两后爪着地及负重情况，如后爪切口被压迫发白或有压痕表示负重，计 0 分。如后爪切口着地但不负重，计 1 分。如后爪其切口翘起不着地，计 2 分。每 5 min观察 1 次，每次观察 1 min，以 1min内最常采取的姿势为标准, 共观察 l h( 计 0 ~ 24 分) ，术侧足评分减去非术侧足评分即为所得累积疼痛评分[7]，设定实验组大鼠累积疼痛评分比对照组大鼠累积疼痛评分减少50%为镇痛有效指标。评分采用单盲法。
动物分组与实验步骤 首先以70只SD 雄性大鼠体重100-140g（温州医科大学动物中心提供）随机分成三组：对照组（N组，n=10），芬太尼组（F组，n=30），布托啡诺组（B组 ，n=30），采用序贯法分别测定芬太尼与布托啡诺的ED50值，即实验组大鼠均从预实验中得出的最大有效镇痛剂量开始，若镇痛有效则下一只大鼠用低一级的剂量，若无效则下一只大鼠用高一个级别的剂量，上下级别的剂量为等比，如此序贯进行，直到实验达到设计需要的数量为止[8]。根据得出的对照组累积疼痛评分值17.9±1.6，确定实验组大鼠积累疼痛评分小于9分为镇痛有效指标，以及预试验得出的尾静脉给予枸盐酸芬太尼注射液对切口疼痛大鼠镇痛作用的ED50值范围可能在2-6 μg/kg，采用等比系数(r) 为1.316，设5个剂量组，即 2.0μg/kg、2.6μg/kg、3.5μg/kg、4.6μg/kg、6.0μg/kg；而酒石酸布托啡诺注射液对切口疼痛大鼠镇痛作用的ED50值范围可能在200-600μg/kg，采用等比系数(r) 为1.316，设立5个剂量组，即200μg/kg、260μg/kg、350μg/kg、460μg/kg、600μg/kg 。通过统计软件，由概率单位回归法分别计算芬太尼、布托啡诺镇痛的半数有效剂量。然后再用50只SD 雄性大鼠体重100-140g（温州医科大学动物中心提供）为联合组，将两药的ED50合并应用，即根据两药的ED50，将两药各自的半数有效剂量联合，采用尾静脉注射的方法，同时应用于50只SD雄性大鼠，确定联合应用后的药理学机制。最后以90只SD 雄性大鼠体重100-140g（温州医科大学动物中心提供）随机分成三组：1/4芬太尼ED50组（组1，n=30）, 1/2芬太尼ED50组（组2，n=30），3/4芬太尼ED50组（组3 ，n=30），分别与布托啡诺联合应用，测得合并药为ED50时的布托啡诺剂量，作Loewe等效曲线图[9]，判断两药联合作用的药效性质为协同、相加或拮抗。
统计学方法 所有数据采用统计软件SPSS17.0进行处理，各指标以均数±标准差(`x±s)表示；一般资料采用单因素方差分析。序贯资料采用Probit检验,计算ED50和95%可信区间；两药联合应用后为独立或相关联合作用的判断根据Finney公式：Pe= P1+ P2- P1 P2 (P 1与P2分别代表第一药与第二药的质反应率；P e为两药合并应用后的期望质反应率)，用期望质反应率Pe和观察质反应率P0差异的显著性检验来确定，两个质反应率比较采用Z检验，P值＜0.05为有显著性差异。用概率单位回归分析法计算出合并药ED50时的布托啡诺剂量和95%可信区间。
结 果
芬太尼与布托啡诺的ED50值测定：三组大鼠体重和不同时间的机械痛阈组间比较差异无显著统计学差异（P>0.05），见表1。由序贯法所得各序贯组见 图1、图2。由概率单位回归法计算得出芬太尼的ED50为3.9 μg/kg（95%CI：2.5-4.9μg/kg），布托啡诺镇痛的ED50为292 μg/kg（95%CI：198-373μg/kg）。
芬太尼与布托啡诺联合作用的药理学性质：两药的ED50联合应用于50只大鼠，其中42只大鼠评分小于9分，得出ED50的芬太尼与布托啡诺联合应用的观察质反应率（P0）为84%，而期望质反应率(P e ) 为0.75 ，计算标准正态偏离Z=0.7，P=0.3＞0.05，差异无统计学意义（P＞0.05）。两药对镇痛效应联合作用的药理学机制为独立联合作用而非相关联合作用。
芬太尼与布托啡诺联合作用的药效学性质：三组共90只大鼠体重和不同时间的机械痛阈组间比较差异无显著统计学意义（P>0.05），见表2。三组布托啡诺对芬太尼不同ED50值的反应见图3、图4、图5。根据概率单位回归分析法，得出芬太尼1/4、1/2、3/4ED50分别与布托啡诺联合应用时，布托啡诺的剂量分别是152 μg/kg（95%CI：116, 185 μg/kg）、109 μg/kg（95%CI：84，133 μg/kg）、93 μg/kg（95%CI 52,125 μg/kg），两药的Loewe等效曲线图，见图6。
表1. SD大鼠体重和机械痛阈（`x±s）
图1.芬太尼序贯组
图2.布托啡诺序贯组
表2.SD大鼠体重和机械痛阈（`x±s）
图3. 1/4 ED50芬太尼组
图4. 1/2 ED50芬太尼组
图5. 3/4 ED50芬太尼组
图6. Loewe等效曲线图
图注：A点表示减少75% ED50芬太尼，可用60% ED50布托啡诺代替，B点表示减少50% ED50芬太尼，可用43% ED50布托啡诺代替，C点表示减少25% ED50芬太尼，可用37% ED50布托啡诺代替。
分析与讨论
不同阿片类药对阿片受体的作用存在差异，其中芬太尼是临床应用最广泛的阿片类药物，镇痛的主要机制是μ受体激动，产生脊髓以上的镇痛效应，镇痛强度约为吗啡的75~125倍，而布托啡诺是一种阿片类激动-拮抗剂，主要激动κ受体，产生脊髓镇痛、镇静，而对μ受体有激动和拮抗双重作用[10]。有文献报道布托啡诺镇痛效应是芬太尼的1/15[11]，而本实验得出单独应用芬太尼或布托啡诺对于切口痛大鼠都有较好的镇痛效果，这与相关报道类似，而且根据ED50，芬太尼的镇痛强度明显优于布托啡诺，约是布托啡诺的75倍，这与以往报道有差异，可能是因为实验方法及观察对象不同引起，有待进一步的考证。目前临床上芬太尼联合布托啡诺应用较为普遍，但对两药的联合应用性质及能否联合应用却缺乏药理学依据，故本文通过临床药理生物统计方法及制备Loewe等效曲线图对其应用的合理性进行测定。
本实验首先依据Brennan法建立大鼠切口痛模型，该模型具有稳定、干扰因素少等优点，能较好模拟临床中的术后疼痛，是研究术后疼痛的理想动物模型[7,12]。然后以序贯法来求得两药半数有效剂量，序贯法是一种比较简便，快速而又能准确的求出半数有效剂量的方法，在此基础上根据Finney公式[13]得出芬太尼与布托啡诺联合应用时的性质为独立联合作用，即芬太尼与布托啡诺联合应用时的临床药理机制为各自发挥作用，而以往相关报道认为两种类型阿片类药物的镇痛效应是在不同的阿片类受体相互作用的情况下产生的，激动-拮抗型阿片类药物的疼痛缓解作用也许削弱了纯激动型阿片类药物的镇痛作用[6]，本研究结果与其并不相符，表明了布托啡诺激动κ受体和芬太尼激动μ受体，两者可以独立发挥作用。因此，本文从药理学角度确认了两药临床联合应用的可行性，比较以往根据单纯临床镇痛效应的报道更具科学性。
其次，有文献报道布托啡诺与芬太尼联合用于术后PCIA或PCEA，可有利于降低阿片类药物的副作用，以及两者合并应用后镇痛效果的临床观察[14,15]，但是均无法进一步指明两药联合镇痛的剂量匹配关系，也无镇痛的药理类型说明，而本研究通过制定两药的Loewe等效曲线图进一步明确其联合的临床镇痛效应是相加、协同或拮抗作用的药理学效应，结果表明在一定的剂量匹配范围内，两药联合的镇痛效应表现为协同作用，而随着芬太尼与布托啡诺剂量比值的加大逐渐表现出拮抗作用，我们推测可能是随着芬太尼其剂量不断增加，占据阿片类μ受体越多，则布托啡诺所占阿片类μ受体的量逐渐减少而表现出更为明显的μ受体拮抗作用，这与布托啡诺对μ受体有激动和拮抗双重作用相符合，所以有学者认为布托啡诺和纯μ受体激动剂在临床上合用不会产生镇痛增加效应，反而是逆转镇痛作用导致疼痛增加[16]，也有动物实验用布托啡诺来拮抗舒芬太尼的麻醉作用，因为布托啡诺对μ受体有部分拮抗作用[17]，而本研根据得出的等效曲线图究认为联合作用的药理效应与两药的剂量匹配是相关的，故推测两药与受体亲和力大小的关系不大，当体内大部分μ受体激动时，布托啡诺可能对μ受体拮抗作用多于激动作用。此外，根据Loewe等效曲线图，本研究得出当减少75% ED50芬太尼，可用60%ED50布托啡诺代替，当减少50%ED50芬太尼，可用43%ED50布托啡诺代替，当减少25%ED50芬太尼，可用37%ED50布托啡诺代替等剂量等效关系，为临床具体应用提供了科学依据。
综合上述，芬太尼和布托啡诺在临床可以联合应用镇痛，但是要注意两药物的剂量比例关系，值得注意的是芬太尼与布托啡诺剂量比值大于1.4时，要警惕布托啡诺可能减弱芬太尼的镇痛效应。因此，临床联合应用芬太尼与布托啡诺镇痛时并非是简单地复合，本研究为其临床合理应用提供了依据。
所要指出的是本研究尚局限于动物，所求的半数有效剂量只能用于判断两药联合作用的性质，还不能完全用于临床，得出的结论是在动物行为学水平测定并推断的，就是局限于“基于临床效应”的研究，没有从分子学水平来证明自己的结论。其次，实验只对镇痛效应进行评价，没有对不良反应，如呼吸抑制情况等进行观察，且观察仅局限于术后1小时，没有对更长时间的观察和不同时间段的观察，同时两药物也只是在同一时间点单次注射的镇痛效果，没有研究不同给药先后两者镇痛的效果。
参考文献
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方法：制备大鼠疼痛模型，采用累积疼痛评分法测定大鼠疼痛行为，以序贯法分别测定芬太尼与布托啡诺的半数有效剂量（ED50）；然后将两药的半数有效剂量同时应用于50只SD雄性大鼠，以累积疼痛评分小于对照组50%为镇痛有效指标，根据Finney公式：Pe= P1+ P2- P1 P2 (P 1与P2分别代表第一药与第二药的质反应率；Pe为两药合并应用后的期望质反应率)，求出两药物观察质反应率（P0），用期望质反应率Pe和观察质反应率P0差异的显著性检验来判断和分析两药对镇痛效应联合作用为独立联合作用或相关联合作用；最后以芬太尼的1/4、1/2、3/4 的ED50分别与布托啡诺联合应用，测得合并药为ED50时的布托啡诺剂量，以此制定两药的等效曲线判断两药联合应用的药效性质（相加、协同或拮抗作用）。
结果：由概率单位回归法计算得出芬太尼镇痛的ED50是3.9 μg/kg（95%CI：2.5-4.9μg/kg），布托啡诺镇痛的ED50为292 μg/kg（95%CI：198-373μg/kg）。
芬太尼与布托啡诺的ED50合并应用的联合质反应率（P0）为84%，与期望质反应率(P e=0.75)差异无统计学差异（P＞0.05）。芬太尼的1/4 、1/2 、3/4的 ED50分别与布托啡诺联合应用，测得合并用药为ED50时布托啡诺的剂量分别是152 μg/kg（95%CI 116, 185 μg/kg）、109 μg/kg（95%CI：84，133 μg/kg）、93 μg/kg（95%CI 52,125 μg /kg），并由此得出两药的Loewe等效曲线图，表明两药在一定的剂量匹配范围内呈现出协同作用，随着芬太尼剂量的加大，两药呈现出拮抗作用。
结论：芬太尼与布托啡诺联合镇痛时，可独立发挥作用，两药联合应用的药理学机制为独立联合作用。根据Loewe等效曲线图，芬太尼与布托啡诺对镇痛联合作用的药效学性质（协同、相加或拮抗）与两药的剂量匹配可能存在相关。
关键词：芬太尼；布托啡诺；独立联合作用；相关联合作用；质反应率；
Pharmacological evaluation of the combined analgesic effect of fentanyl and butorphanol
【Abstract】Objective To assess the pharmacological properties of combined analgesic effects of fentanyl and butorphanol.Methods Cumulative pain scores were used to evaluate pain behavior in rats. The ED50 values for fentanyl and butorphanol were obtained. Then, 50 SD male rats were treated simultaneously with both drugs and the objective quantal response rates (P0) for the combination were derived by the Finney formula: Pe= P1+ P2- P1 P2 (P1 and P2 represents the quantal response rates of first and second drug, respectively).The differences between Pe and P0 were used to determine the analgesic properties of the combination. Loewe isobologram was used for assessing the combination’s nature (synergistic or antagonistic interactions).Results
ED50 values for fentanyl and butorphanol were 3.9 μg/kg (95% CI: 2.5-4.9 μg/kg) and 292 μg/kg (95% CI: 198-373 μg/kg), respectively. The combination’s P0 at ED50 values was 84%. When fentanyl at 1/4, 1/2 and 3/4 ED50 was combined with butorphanol, the doses of the latter at combination’s ED50 were 152, 109, and 93 μg/kg, respectively. Interestingly, the Loewe isobologram indicated that fentanyl and butorphanol exhibited synergistic interactions at doses within a certain range. However, antagonistic interactions were obtained with increased fentanyl doses. Conclusion The analgesic effects of fentanyl and butorphanol were jointly independent. In combination, the drugs might be synergistic, additive, or antagonistic, depending on doses.
不管是在药理实验中或在临床实践中，药物的联合应用均十分普遍，如果A、B两药为异源性药物，则两者的作用机理不同，且各自独立发挥作用，凡满足Finney公式的质反应率称为独立联合作用；如果受试动物对A、B两药引起的的质反应在联合作用时存在相关，则称为相关联合作用[1]。有较多临床报道布托啡诺和其它纯μ激动型阿片药联合应用于各类术后PCIA，有着显著的镇痛效果，且不良反应明显减少[2-5]。但从药理角度而言，是否应该把一个纯μ配体药和阿片激动剂-拮抗剂混用，因为激动-拮抗型阿片类药物的疼痛缓解作用也许会削弱了纯激动型阿片类药物的镇痛作用[6]。本实验拟以芬太尼和布托啡诺分析两药对镇痛效应联合应用的药理学机制。
材料与方法
药物与材料 枸橼酸芬太尼注射液（宜昌人福药业有限责任公司，生产批号：2110203），酒石酸布托啡诺注射液（江苏恒瑞医药股份有限公司，生产批号：11062334），异氟烷（上海朗源化工有限公司），2390 ELECTROVONFREY测痛仪（购自美国ⅡTC公司）、SD 雄性大鼠体重100-140g（温州医学动物中心提供）。所有药物用0.9%生理盐水稀释，大鼠尾静脉注射剂量在0.5-1ml/kg之间。
动物入选条件 将大鼠放入8×8mm钢丝网为底的格子中，安静休息15min。用电子刺激针，垂直向大鼠左后爪缓慢逐渐用力，当大鼠出现缩足反应时，电子测痛仪上显示的数值(g)记为此大鼠的机械性痛阈(PWPT)，每只大鼠足底取3个不同位点，共测量3次，每次间隔5min，取各次测量值的均值代表PWPT。设置cut-off值为50g，超过50g无反应，则记痛阈值为50g，以避免对大鼠后足造成损伤。将术前30min机械痛阈小于15g（约体重1/10）和术后15min大于15g的大鼠排除。
切口疼痛模型的建立 大鼠吸入2%浓度的异氟烷麻醉后，将其左后爪进行消毒，按Brennand等法[7]从足底近端0.5 cm处向趾部作一长约1 cm的切口切开皮肤，用眼科镊挑起足底肌肉并纵向切割保持肌肉的起止及附着完整，按压止血，用4-0细线缝合两针。
观察累积疼痛评分 根据大鼠两后爪着地及负重情况，如后爪切口被压迫发白或有压痕表示负重，计 0 分。如后爪切口着地但不负重，计 1 分。如后爪其切口翘起不着地，计 2 分。每 5 min观察 1 次，每次观察 1 min，以 1min内最常采取的姿势为标准, 共观察 l h( 计 0 ~ 24 分) ，术侧足评分减去非术侧足评分即为所得累积疼痛评分[7]，设定实验组大鼠累积疼痛评分比对照组大鼠累积疼痛评分减少50%为镇痛有效指标。评分采用单盲法。
动物分组与实验步骤 首先以70只SD 雄性大鼠体重100-140g（温州医科大学动物中心提供）随机分成三组：对照组（N组，n=10），芬太尼组（F组，n=30），布托啡诺组（B组 ，n=30），采用序贯法分别测定芬太尼与布托啡诺的ED50值，即实验组大鼠均从预实验中得出的最大有效镇痛剂量开始，若镇痛有效则下一只大鼠用低一级的剂量，若无效则下一只大鼠用高一个级别的剂量，上下级别的剂量为等比，如此序贯进行，直到实验达到设计需要的数量为止[8]。根据得出的对照组累积疼痛评分值17.9±1.6，确定实验组大鼠积累疼痛评分小于9分为镇痛有效指标，以及预试验得出的尾静脉给予枸盐酸芬太尼注射液对切口疼痛大鼠镇痛作用的ED50值范围可能在2-6 μg/kg，采用等比系数(r) 为1.316，设5个剂量组，即 2.0μg/kg、2.6μg/kg、3.5μg/kg、4.6μg/kg、6.0μg/kg；而酒石酸布托啡诺注射液对切口疼痛大鼠镇痛作用的ED50值范围可能在200-600μg/kg，采用等比系数(r) 为1.316，设立5个剂量组，即200μg/kg、260μg/kg、350μg/kg、460μg/kg、600μg/kg 。通过统计软件，由概率单位回归法分别计算芬太尼、布托啡诺镇痛的半数有效剂量。然后再用50只SD 雄性大鼠体重100-140g（温州医科大学动物中心提供）为联合组，将两药的ED50合并应用，即根据两药的ED50，将两药各自的半数有效剂量联合，采用尾静脉注射的方法，同时应用于50只SD雄性大鼠，确定联合应用后的药理学机制。最后以90只SD 雄性大鼠体重100-140g（温州医科大学动物中心提供）随机分成三组：1/4芬太尼ED50组（组1，n=30）, 1/2芬太尼ED50组（组2，n=30），3/4芬太尼ED50组（组3 ，n=30），分别与布托啡诺联合应用，测得合并药为ED50时的布托啡诺剂量，作Loewe等效曲线图[9]，判断两药联合作用的药效性质为协同、相加或拮抗。
统计学方法 所有数据采用统计软件SPSS17.0进行处理，各指标以均数±标准差(`x±s)表示；一般资料采用单因素方差分析。序贯资料采用Probit检验,计算ED50和95%可信区间；两药联合应用后为独立或相关联合作用的判断根据Finney公式：Pe= P1+ P2- P1 P2 (P 1与P2分别代表第一药与第二药的质反应率；P e为两药合并应用后的期望质反应率)，用期望质反应率Pe和观察质反应率P0差异的显著性检验来确定，两个质反应率比较采用Z检验，P值＜0.05为有显著性差异。用概率单位回归分析法计算出合并药ED50时的布托啡诺剂量和95%可信区间。
结 果
芬太尼与布托啡诺的ED50值测定：三组大鼠体重和不同时间的机械痛阈组间比较差异无显著统计学差异（P>0.05），见表1。由序贯法所得各序贯组见 图1、图2。由概率单位回归法计算得出芬太尼的ED50为3.9 μg/kg（95%CI：2.5-4.9μg/kg），布托啡诺镇痛的ED50为292 μg/kg（95%CI：198-373μg/kg）。
芬太尼与布托啡诺联合作用的药理学性质：两药的ED50联合应用于50只大鼠，其中42只大鼠评分小于9分，得出ED50的芬太尼与布托啡诺联合应用的观察质反应率（P0）为84%，而期望质反应率(P e ) 为0.75 ，计算标准正态偏离Z=0.7，P=0.3＞0.05，差异无统计学意义（P＞0.05）。两药对镇痛效应联合作用的药理学机制为独立联合作用而非相关联合作用。
芬太尼与布托啡诺联合作用的药效学性质：三组共90只大鼠体重和不同时间的机械痛阈组间比较差异无显著统计学意义（P>0.05），见表2。三组布托啡诺对芬太尼不同ED50值的反应见图3、图4、图5。根据概率单位回归分析法，得出芬太尼1/4、1/2、3/4ED50分别与布托啡诺联合应用时，布托啡诺的剂量分别是152 μg/kg（95%CI：116, 185 μg/kg）、109 μg/kg（95%CI：84，133 μg/kg）、93 μg/kg（95%CI 52,125 μg/kg），两药的Loewe等效曲线图，见图6。
表1. SD大鼠体重和机械痛阈（`x±s）
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分组 |
体重（g） |
术前30min 机械痛阈(g) |
术后15min 机械痛阈(g) |
| 对照组（10） | 199.8±9.8 | 38.5±9.1 | 13.9±2.3 |
| 芬太尼组（30） | 120.1±9.1 | 37.6±8.7 | 14.2±2.1 |
| 布托啡诺组（30） | 120.0±10.0 | 38.1±9.0 | 12.9±3.0 |
图1.芬太尼序贯组
图2.布托啡诺序贯组
表2.SD大鼠体重和机械痛阈（`x±s）
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分组 |
体重 |
术前30min 机械痛阈 |
术后15min 机械痛阈 |
| 1组（10） | 122.8±8.2 | 38.5±9.1 | 10.2±2.3 |
| 2组（30） | 120.3±7.8 | 36.9±6.9 | 11.6±5.2 |
| 3组（30） | 117.3±8.6 | 39.1±7.7 | 13.2±2.5 |
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图3. 1/4 ED50芬太尼组
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图5. 3/4 ED50芬太尼组
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图6. Loewe等效曲线图
图注：A点表示减少75% ED50芬太尼，可用60% ED50布托啡诺代替，B点表示减少50% ED50芬太尼，可用43% ED50布托啡诺代替，C点表示减少25% ED50芬太尼，可用37% ED50布托啡诺代替。
分析与讨论
不同阿片类药对阿片受体的作用存在差异，其中芬太尼是临床应用最广泛的阿片类药物，镇痛的主要机制是μ受体激动，产生脊髓以上的镇痛效应，镇痛强度约为吗啡的75~125倍，而布托啡诺是一种阿片类激动-拮抗剂，主要激动κ受体，产生脊髓镇痛、镇静，而对μ受体有激动和拮抗双重作用[10]。有文献报道布托啡诺镇痛效应是芬太尼的1/15[11]，而本实验得出单独应用芬太尼或布托啡诺对于切口痛大鼠都有较好的镇痛效果，这与相关报道类似，而且根据ED50，芬太尼的镇痛强度明显优于布托啡诺，约是布托啡诺的75倍，这与以往报道有差异，可能是因为实验方法及观察对象不同引起，有待进一步的考证。目前临床上芬太尼联合布托啡诺应用较为普遍，但对两药的联合应用性质及能否联合应用却缺乏药理学依据，故本文通过临床药理生物统计方法及制备Loewe等效曲线图对其应用的合理性进行测定。
本实验首先依据Brennan法建立大鼠切口痛模型，该模型具有稳定、干扰因素少等优点，能较好模拟临床中的术后疼痛，是研究术后疼痛的理想动物模型[7,12]。然后以序贯法来求得两药半数有效剂量，序贯法是一种比较简便，快速而又能准确的求出半数有效剂量的方法，在此基础上根据Finney公式[13]得出芬太尼与布托啡诺联合应用时的性质为独立联合作用，即芬太尼与布托啡诺联合应用时的临床药理机制为各自发挥作用，而以往相关报道认为两种类型阿片类药物的镇痛效应是在不同的阿片类受体相互作用的情况下产生的，激动-拮抗型阿片类药物的疼痛缓解作用也许削弱了纯激动型阿片类药物的镇痛作用[6]，本研究结果与其并不相符，表明了布托啡诺激动κ受体和芬太尼激动μ受体，两者可以独立发挥作用。因此，本文从药理学角度确认了两药临床联合应用的可行性，比较以往根据单纯临床镇痛效应的报道更具科学性。
其次，有文献报道布托啡诺与芬太尼联合用于术后PCIA或PCEA，可有利于降低阿片类药物的副作用，以及两者合并应用后镇痛效果的临床观察[14,15]，但是均无法进一步指明两药联合镇痛的剂量匹配关系，也无镇痛的药理类型说明，而本研究通过制定两药的Loewe等效曲线图进一步明确其联合的临床镇痛效应是相加、协同或拮抗作用的药理学效应，结果表明在一定的剂量匹配范围内，两药联合的镇痛效应表现为协同作用，而随着芬太尼与布托啡诺剂量比值的加大逐渐表现出拮抗作用，我们推测可能是随着芬太尼其剂量不断增加，占据阿片类μ受体越多，则布托啡诺所占阿片类μ受体的量逐渐减少而表现出更为明显的μ受体拮抗作用，这与布托啡诺对μ受体有激动和拮抗双重作用相符合，所以有学者认为布托啡诺和纯μ受体激动剂在临床上合用不会产生镇痛增加效应，反而是逆转镇痛作用导致疼痛增加[16]，也有动物实验用布托啡诺来拮抗舒芬太尼的麻醉作用，因为布托啡诺对μ受体有部分拮抗作用[17]，而本研根据得出的等效曲线图究认为联合作用的药理效应与两药的剂量匹配是相关的，故推测两药与受体亲和力大小的关系不大，当体内大部分μ受体激动时，布托啡诺可能对μ受体拮抗作用多于激动作用。此外，根据Loewe等效曲线图，本研究得出当减少75% ED50芬太尼，可用60%ED50布托啡诺代替，当减少50%ED50芬太尼，可用43%ED50布托啡诺代替，当减少25%ED50芬太尼，可用37%ED50布托啡诺代替等剂量等效关系，为临床具体应用提供了科学依据。
综合上述，芬太尼和布托啡诺在临床可以联合应用镇痛，但是要注意两药物的剂量比例关系，值得注意的是芬太尼与布托啡诺剂量比值大于1.4时，要警惕布托啡诺可能减弱芬太尼的镇痛效应。因此，临床联合应用芬太尼与布托啡诺镇痛时并非是简单地复合，本研究为其临床合理应用提供了依据。
所要指出的是本研究尚局限于动物，所求的半数有效剂量只能用于判断两药联合作用的性质，还不能完全用于临床，得出的结论是在动物行为学水平测定并推断的，就是局限于“基于临床效应”的研究，没有从分子学水平来证明自己的结论。其次，实验只对镇痛效应进行评价，没有对不良反应，如呼吸抑制情况等进行观察，且观察仅局限于术后1小时，没有对更长时间的观察和不同时间段的观察，同时两药物也只是在同一时间点单次注射的镇痛效果，没有研究不同给药先后两者镇痛的效果。
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