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Vol.34，Issue 3
February，2009
第 34 卷第 3 期
2009 年 2 月
·综述·
微透析技术在医药领域的应用
宋文婷 1,2，徐 立 2，刘建勋 2*
（1. 北京中医药大学 基础医学院，北京 100029；
2. 中国中医科学院 西苑医院实验研究中心，北京 100091）
[摘要] 参考近期文献，综述了微透析技术在神经药理、药代等学科中的应用进展，通过分析其优缺点及与其他分析仪
器联用进行检测的特点，展望该技术在中医药研究领域中的应用前景。
[关键词] 微透析；内源性物质；药物

微透析(microdialysis)是灌流采样与透析相结合的新型
生物采样技术，诞生于 20 世纪 70 年代。1972 年微透析第
一次应用于恒河猴脑内神经递质释放的测量[1]，标志着这一
技术的初步形成，是其在神经药理和药物研究领域中广泛应
用的开端。30 多年来，经过科研工作者们的深入探讨和研
究，微透析技术不断完善，应用范围日益扩大，尤其在医药
研究领域的应用更显示出活体微创、动态观察、定量分析、
采样量小的特点，成为解决临床医疗和医药研究中一些关键
问题不可缺少的手段之一，引起了医药工作者的广泛关注。
作者综述近几年微透析技术在医药领域中的应用进展，同时
展望该技术在中医药领域中的应用前景。
1 微透析技术的应用
1.1 内源性物质研究
神经递质如多巴胺(DA)、5-羟色胺(5-HT)、去甲肾上腺
素(NE)、肾上腺素(E)、乙酰胆碱(ACh)，氨基酸如谷氨酸
(Glu)、天冬氨酸(Asp)、甘氨酸(Gly)、腺苷等体内小分子物
质以及在代谢过程中产生的特定基团如羟基等都是神经体
液内分泌所产生的内源性物质。这些物质的特点是含量低，
易受环境（如不良刺激）、运动、饮食、清醒状态及各种酶
的影响，瞬间变化快，个体差异大等，只有实时测定才能真
实反应细胞外液内源性物质的真实水平；由于这些物质在中
枢特定核团中分布不同，分离核团测定在实验中较难操作，
在临床监测中更是难以实现。微透析技术的出现为解决这些
问题提供了便利的方法和手段。

[收稿日期] 2008-09-05
[基金项目] 国家高技术研究发展计划（863）重大项目
（2002AA2Z346B）；科技部国际合作项目（2006DFA31750）
[通信作者] *刘建勋，研究员，博士生导师，研究方向为中药药理，
Tel：(010)62875599-6177，Fax：( 010)62874049，E-mail：liujx0324@sina.
com
[作者简介] 宋文婷，博士研究生，研究方向中药药理学神经药理，Tel：
（010）62875599-6422
1.1.1 神经递质研究 1999 年，Lameris 等[2]以微透析技术
采样，测定了麻醉猪心肌间质和血管内 NE 的含量，验证了
心肌间质的细胞外液中 NE 含量高于血液中浓度，认为心肌
内皮并非存在屏障样作用，而主要由心肌间质神经元的再摄
取机制决定。2000 年，Tsukada 等[3]运用微透析与电化学检
测器结合测定清醒状态下猴脑纹状体细胞间液的 DA 含量，
并运用高分辨正电子放射断层扫描技术(PET)间接测定 DA
合成率和 DA 转运体的利用率，论证了东莨菪碱在体内因加
快 DA 的循环率而使多巴胺 D2受体结合型增加，而非通过
增加突触间隙的 DA 浓度使受体的结合力增强。猪毛菜酚
（salsolinol）是由 DA 衍生而成的内源性生物碱，Jamal
等[4]运用微透析技术，结合高效液相-电化学检测器，在 5 min
内同时测定了大鼠脑纹状体中 DA，5-HT 和猪毛菜酚的含
量。Beyer 等[5]运用微透析手段研究了多种抗抑郁药对清醒
大鼠额叶皮质细胞外液中 NE 和 5-HT 水平的影响，实验分
析了选择性 5-HT重吸收抑制剂与NE/5-HT重吸收抑制剂的
不同作用环节和在抗抑郁作用上的不同点。孙晓芳等[6]以脑
线粒体损伤大鼠为模型，观察了钩藤、天麻为君药的天智颗
粒对纹状体细胞外的神经递质的影响，测定的物质有 Ach，
E，NE，DA，5-HT，3，4-二羟基苯乙酸（DOPAC），发现
该中药复方有延缓单胺类神经递质水平降低并促进其恢复
至正常水平的作用。
1.1.2 氨基酸研究 2002 年，Christopher 等[7]在大鼠第八胸
椎造成脊椎机械损伤模型，在第一腰椎处倾斜插入微透析探
针，研究脊椎损伤后氨基酸量的变化和损伤对膀胱功能的影
响，实验测得损伤后兴奋性氨基酸 Glu 和抑制性氨基酸 Gly、
牛磺酸释放均增加，在 40 min 左右释放量最大，且膀胱收
缩次数增加，有反射亢进样表现。John 等[8]向麻醉大鼠静脉
注射阿立新，并在杏仁核和小脑皮质区分别植入微透析探针
收集透析液，柱前衍生化后高效液相-荧光检测器（检测限
20 fmol）检测，计算 Glu 和 γ-氨基丁酸(GABA)的量，发现
静注阿立新后杏仁核中谷氨酸的释放持续增加，但在小脑皮


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质中兴奋性氨基酸释放的量没有变化，这不仅和神经分布有
关，亦与 Ca2+依赖的氨基酸释放调节机制有关。Hutchinson
等[9]将微透析应用到临床研究中，发现在人脑缺血过程中伴
随脑内谷氨酸含量的升高，且谷氨酸升高的程度与脑外伤或
蛛网膜下腔出血的恶化程度呈现相关性[10]。党红梅等[11]对
灌流中药前后的大鼠海马区做了微透析并比较了氨基酸含
量的变化，发现抑制性氨基酸的量显著增加，为解释治疗脑
血栓中药的机理提供了一些帮助。
1.1.3 腺苷、血糖及其他代谢产物研究 1999 年，Alam
等[12]应用微透析技术将腺苷转运抑制剂 s-(对硝基苄基)-6-
硫代肌苷[s-(p-nitrobenzyl)-6-thioinosine，NTBI]和选择性腺
苷 A1 受体拮抗剂 8- 环戊基 -1 ， 3- 二甲基黄嘌呤
（8-cyclopentyl-1，3-dimethylxanthine，CPDX）释放到基底
前脑区，并用植入式的微电丝束测定透析瞬间的神经元电位
变化，实验结果表明腺苷对自然清醒或睡眠动物的基底前脑
区神经元有抵制作用，且其他神经递质和神经调质对这一脑
区的神经元在眠-醒电位的频率有一定调节作用。Bequet
等[13]研究了禁食或是运动大鼠继发性的糖代谢，作者以紫
外分光光度法测定外周血糖，1H-NMR 与皮质区微透析相结
合，测定大脑中细胞外液的糖浓度。在运动过程中，外周血
糖下降，而脑细胞外液中糖浓度却较高。Lange 等[14]比较了
微透析技术和经典的动-静脉浓度差比较法测定甘油的浓
度，评价运动时脂肪分解的速率，发现在相对静止的状态，
包括安静和长时间运动时两种测定方法测得值没有明显差
异，但在相对较短时的静止到运动初期（40 min）内，微透
析的测定值明显低于经典方法，其原因仍有待探索。
目前国内外资料都有微透析技术应用于监测脑外伤患
者脑细胞间液中葡萄糖(GLU)、乳酸(Lac)、丙酮酸(Pyru)、
甘油(Gly)、乳酸/葡萄糖(L/G)和乳酸/丙酮酸（L/P）以及兴
奋性氨基酸。Johnston 等[15]研究了 11 名脑外伤患者 NE 诱
导的颅内压升高，虽然脑血流的加快使脑内氧分压升高，但
PET 测定氧利用率下降，同时测定脑透析液中 GLU，Lac，
Pyru，Gly 的含量并无显著变化。
1.2 药代动力学研究
微透析技术由于具备单个动物的多个组织或器官同时
取样的特性，因而大大减少了实验动物的数目，自身给药前
后对照可排除个体差异带来的误差，为明确药物吸收、分布
和消除，比较不同给药途径的靶组织药物浓度以及分析药物
转运机制、速率等药代动力学研究提供了有力支持。特别是
在能透过血脑屏障的药物（包括抗抑郁药，抗精神病药，抗
癫痫药，抗病毒药等）以及抗肿瘤药物药代动力学、生物利
用度等的研究中使用微透析技术越来越广泛。在透析取样过
程中，由于与蛋白结合的药物不能穿过半透膜，所以微透析
样品中得到的游离型药物浓度更能体现与药理作用的相
关性。
1999 年，Clement 等[16]通过微透析给药和取样研究了
布比卡因和利多卡因分别在兔硬膜内给药和硬膜外给药后
脑脊液中药物的生物利用度和药代动力学特性。2000 年，
Mather 等[17]应用微透析技术，通过对比硫贲妥(thiopental)
的 2 种异构体在海马和纹状体中的含量，证明尽管异构体的
药物代谢速度不同，但入脑速率相同，且在中枢系统中含量
无差异。2006 年，Au-Yeung 等[18]研究了苯海拉明（DPHM，
H1 受体拮抗剂）在中枢神经系统中的药代动力学特征，通
过比较羊侧脑室、顶叶皮质区和血中的药物浓度，发现给药
后中枢系统的药物浓度明显高于血浆中非结合态的药物浓
度；而且脑内半衰期短，从中枢系统中消除的速率也远远大
于循环系统，提示该药物可能是被动转运入血，由载体介导
而消除。Yang 等[19]应用微透析方法结合高效液相-紫外检测
器系统测定了抗病毒药司它夫定经鼻黏膜给药和静脉注射
后大鼠额皮质区的药物浓度。实验证明，虽然鼻黏膜吸收入
脑的路径短，但这种略有极性且有一定膜通透性的药物，静
脉注射反而能达到较高的脑内药物浓度。Yeh 等[20]运用酶联
免疫标记的方法测定了阿莫西林（amoxicillin）给药后在鸽
子静脉血、胸部和大腿肌肉微透析液中的药-时曲线及半衰
期，开辟了微透析在禽类研究中应用的先河。
2 微透析技术的特点
2.1 微透析的联用技术
随着分析仪器的多样化，检测灵敏度的不断提高，将微
透析仪与不同的检测仪器联合使用可达到多种检测目的。对
于有氧化还原性质的物质可联用电化学检测器，对于含有不
饱和基团药物可联用紫外检测器，测定氨基酸可联用荧光检
测器，不稳定的样品还可实现在线检测，也可根据待测物质
的性质联用其他测定方法。Virag 等[21]运用微透析和高效液
相-电化学检测器研究了大鼠脑中 DA 的含量。这一检测方
法应用微孔柱达到 fmol 级别的检测限，这是微柱液相和毛
细管液相不能达到的。王巍等[22]用电化学检测器同时检测
大鼠脑透析液中羟自由基和 NE，DA，5-HT 等单胺类神经
递质及其代谢产物的含量。5-羟吲哚乙酸（5-HIAA）的检
测限可达到 11.2 pg。Fuh 等[23]将微透析取样-离子对液相色
谱分离-电喷雾质谱检测技术联用，测定了大鼠纹状体中非
结合态的安非它命的浓度，使得连续动态监测一次给药后的
药物浓度成为可能。
2.2 微透析技术的优点
第一，微透析可以用于实验动物的活体采样，且对动物
的伤害较小，属于微创手术。小型动物（大鼠、小鼠）在采
样过程中可以保持清醒活动状态，能使收集的数据较为真实
地反映动物的活体生物指标，不受大面积创伤、麻醉等激烈
刺激的影响。第二，微透析样品可以实时反映透析液中待测
物的变化情况，以浓度为纵坐标，时间为横坐标描绘待测物
的时-量曲线，可以真实地反映待测物量的变化趋势，若是
微量样品以微柱测定，时间间隔甚至可以缩短到 3 min，避
免待测物因降解所造成的测定不准确。第三，样品中无大分
子物质，基本不需处理可直接分析。由于微透析样品经对大
分子无通透性的半透膜透析得来，蛋白等大分子都被截留


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（可透过的相对分子质量约为 5×103～50×103），所以样品
可以直接由液相色谱，质谱等精密仪器分析，省时高效，避
免样品处理过程中损耗所造成的数据偏差。
2.3 微透析技术的局限性
首先，测定神经递质时，微创也会使动物的递质水平产
生一定的波动，导致结果不够准确可信；其次，微透析技术
用于测定脑中的药物代谢时，探针会对血脑屏障造成一定的
破坏，从而影响药物的分布。Morgan 等[24]通过测定蔗糖和
尿素等小分子非电解质的代谢，评价微透析探针的插入造成
局部血脑屏障的损伤，当探针植入后蛋白质分子的通透性先
升高然后较快恢复正常，但对极性小分子物质的通透性升
高，认为血脑屏障在一定程度上受损。再次，透析液经体内
或体外的回收率校正后，是否能确切反应体内的水平仍是一
个有争议的问题，且在不同的实验设计中影响回收率的因素
各不相同。Clough 等[25]以荧光素钠为小分子可扩散物质的
代表，研究不同血流速度时正常人手臂皮肤微透析的体内回
收率。激光多普勒成像测定荧光物质在血管缢缩处回收率为
(4.0±0.7) mg·L-1，相比选择的对照区血管回收率为（1.8±0.7）
mg·L-1，差异显著。证明血流速度是影响回收率的显著因素。
第四，微透析探针质地脆弱、不耐用，配套的仪器也比较昂
贵，若同时进行大样本量测定则实验成本较高。
3 微透析技术在中医药领域应用的展望
微透析作为一个活体微创的取样技术，据统计近年来在
医药研究中的应用呈上升趋势[26]。目前的应用集中在神经
递质测定及化学药物的分布和代谢动力学方面，也有作为给
药或治疗手段的应用[27-28]；在中医药研究领域中的应用尚不
够广泛，主要局限于测定中药或针灸对单胺类递质或兴奋性
氨基酸水平的影响[29]，所以该技术在中医药研究领域中的
应用大有潜力。中药对多种疾病有肯定的疗效，但是由于中
药含有水溶性、脂溶性、挥发性以及大分子、小分子等复杂
成分，加之其可定性定量的有效成分（或成分群）含量有限，
经吸收和分布后在体内更加微量，同时局限于现有的技术、
方法和手段，所以目前对究竟哪些物质能够达到病灶部位或
透过血脑屏障、血睾屏障、前列腺屏障等发挥作用，以及药
物吸收、分布、代谢以及靶器官浓度与药效之间有哪些相关
性等关键问题知之甚少，对中药的作用机制、代谢过程及
“中药归经”等中医药理论的解释尚缺乏说服力，影响了中
药在西方国家应用的认同度。微透析技术以其活体、微创、
实时等特点将会在上述问题的解答中得到广泛应用并显现
出优势。此外，应用微透析技术监测生理和治疗状态下不同
部位不同器官组织中间质体液的变化，观察肌群、组织、器
官乃至细胞之间信息有规律的流动或远程传递，也将从神
经-体液-内分泌角度进一步阐释中医理论中“经络”的概念。
总之，在中医药研究领域，微透析技术正处在应用的起步阶
段，但深信这个日趋成熟的技术将大有作为。
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Review on application of microdialysis in medicine study

SONG Wenting1,2，XU Li1，LIU Jianxun1*
(1. School of Preclinical Medicine, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China；
2. Research and Development Center, Xiyuan Hospital, China Academy of Chinese Medicine Sciences, Beijing 100091, China)

[Abstract] Recent publications are quoted to summarize multiple use of microdialysis in medical fields, especially in
pharmacology and pharmacokinetics. Microdialysis was coupled with HPLC-ECD, HPLC-MS and other detectors to study
endogenous substances and medicines, including neurotransmitters, amino acid, other endogenous metabolites and drugs as well as
Chinese medicines. Microdialysis is a relatively new sampling technique and its advantages as well as disadvantages are briefly
assessed. At the end of this review, an outlook to apply this technique in traditional Chinese medicine study is given forward.
[Key words] microdialysis; endogenous substances; medicines
[责任编辑 刘 ]


封面图片简介
东北红豆杉来源于红豆杉科红豆杉属植物东北红豆杉 Taxus cuspidata Sieb. et Zucc.，别名，紫杉、赤
柏松、紫柏松、宽叶紫杉、米树等。为常绿乔木，生于海拔 500～1 600 m 湿润肥沃的河岸、谷地、漫岗，
常成群或散生针阔混交林内。主要分布于中国东北、日本、朝鲜、俄罗斯（阿穆尔州、库页岛等）东北亚
地区。
全株以茎、枝、叶、根入药。主要成分含叶含槲皮素、桂皮酸、紫杉醇、紫松醇、紫松素等，茎皮中
含紫杉醇。有抗癌功能，并有抑制糖尿病及治疗心脏病的效用。研究表明，红豆杉的树皮、树根、树干等
泡水喝有一定的抗癌功能，不过提取的紫杉醇很少，仅能提取 50%左右，其中属东北长白山区野生的红豆
杉紫杉醇含量最高。
（周 繇）