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关键词:能源危机;博弈;秸秆回收
一、农户就地焚烧秸秆的原因
在我国农村,由于各方面条件的限制,对于秸秆变废为宝的观念并不成熟,且沿袭了传统的秸秆处理的方式,很多农户认为秸秆就应该就地焚烧,他们中的多数人环保意识并不强,也不懂得如何创新性的去寻求秸秆的更具有高效率的利用方式,总结来看,目前我国农村的秸秆处理过程中,存在着诸多因素,主要是资金不足,时间紧凑,技术的不全,没有一个合适的市场来支撑这一行业。
(一)资金约束
如果不就地焚烧,那么农户可利用秸秆的途径可能就是用秸秆来饲养牲畜,然而农村的经济发展水平并不高,如果农户要去采用秸秆来饲养牲畜,则购买牛犊等需要的资金将在农户收入中占据重要比例,而且秸秆饲畜还必须考虑到规模化养殖。因而,由于资金的短缺,用秸秆来饲养牲畜这一秸秆有效利用的途径在农村基本无法实现,在短期内,还存在极大的困难。
(二)时间约束
目前在我国的农村,一般农户家庭的劳动力很有限,而农作物的耕种的周期却非常短,到了农忙时节,农民几乎都在抢收抢种,几乎没有时间去更好地处理秸秆,另外,由于劳动力的成本一般比较高,所以雇佣劳动力就相对而言并不划算,故而,我们说要使秸秆高效的利用存在着时间的约束,农民只好选在就地焚烧。
(三)技术约束
秸秆制沼,是农户有效利用秸秆资源的途径。且是可以推广的有效利用秸秆的途径,然而,由于农民的文化水平有限,且没有技术,因此在沼气的管理上必然存在着技术的约束,这些约束主要表现在:由于季节不同出现的冬季产气问题以及沼气池出渣的清淘工作,对于我国政府而言,如何把沼气的技术普及给农户,将是一个难点,也必将是一个突破点。
(四)市场约束
作为农户,其快捷的处理秸秆的方式除了就地焚烧就是出售了,然而由于目前我国能处理秸秆的企业甚少,对于很多人而言,这是一个并不怎么值得投资的行业,而且企业还需要承担运输费用等等,所以农户虽愿意出售秸秆,但却没有合适的市场来支持这一交易行为,故存在极大的市场约束。如果政府能出台相应政策来扶持这一市场,也必将能带来秸秆处理的一个新的良好的突破口。
二、博弈模型
(一)构造模型的意义
在市场经济中,为了追求利益最大或是成本最小,每一个参与者都是理性的经济人,农民也不例外,农民作为理性人,无论他是“完全理性”,还是“有限理性”都把实现自身利益最大化或成本最小化作为最终目标。理性的农民为了寻求自身利益的最大化,不得不选择了秸秆的就地焚烧来作为秸秆处理的唯一方式。然而由于秸秆的就地焚烧不仅污染了环境,而且浪费了资源,故而政府是一直站在其对立面,每年,政府都会相应出台一些禁令来阻止这一行为,然而显然,农民站在自身的利益角度,必然会抵制这项禁令,从而使政府的政策失灵。现仅就短期做一个假设,并建立一个博弈模型,以期在政府与农户的博弈过程中,使得农户在选择秸秆还田的条件下,政府也可以成本最小化。
(二)博弈双方模型构建
A是理性农民,农民作为秸秆的拥有者,理论上是拥有对秸秆处理方式选择的一切权利。从自身利益出发,农民会选择一部分作为自身家庭的生活燃料,一部分直接就地焚烧。B是政府部门,政府部门作为监管部门,首先其明确秸秆是一种非常有用的能源,可以部分替代煤炭,可以作为工业原料,还田和饲料,因而为使秸秆能够更好的发挥其经济价值,政府部门更倾向于出台一系列政策来阻止秸秆的就地焚烧,这就构造了秸秆利用的博弈模型。在该博弈模型中,农民的所有策略集合为(焚烧,还田)政府的策略集合为(补贴,监管)模型的基本假设:假设博弈主体都是理性人,都会以自身利益最大化或成本最小化为目标。假设秸秆焚烧给农民带来的收益为C,还田给农民带来的收益为D,且A>B假设政府的策略集合互不相交,且假设政府进行的补贴为E,且E>A因为只有政府的补贴大于焚烧所带来的收益,农民才会放弃焚烧秸秆.政府监管的成本为F显然D
三、结论分析
从上述的表格可以看出,最优的决策集合应该是(D+E,-E)与(D+G,-G),即不焚烧加补贴,还有不焚烧加提高秸秆回收价格,秸秆作为农产品的最终废弃物,在农民眼里得不到重视,但通过对国内外的实例研究中可以得出,这场博弈必须让农民选择不焚烧,且不论在短期与长期,其都必须在最优的纳什均衡所包含的策略集合里,但由于在博弈模型里并未考虑政府的投入来源,且从长期来看,若是科研取得巨大进步,则此时的D*将远大于原来的D,且此时的D*-H将大于原来的最优策略里的D,且对于环境,对于解决能源危机都是有益无害的。
四、政策建议
根据以上的结论,本文认为,要想根治秸秆的就地焚烧,在短期内当然是通过各项补贴来作为激励,然而长期内,则是技术上的创新,科学技术才是第一生产力,如果在秸秆的使用上有一个更好地途径最为支撑,则必然会使得农民不加埋怨的接受,另外,在短期内,则应该通过补贴来鼓励农民大力发展秸秆还田,相信在不久的将来,中国在秸秆这项资源的使用上必将迎来一个重大突破。
(一)在短期内发展秸秆还田
由上述分析可知,虽然秸秆有更多更好地用途,在国外也有很多将秸秆变废为宝的例证,然而,由于我国目前农村的现状,由于资金,时间,技术以及市场条件的约束,农户很难在短期内实现秸秆的其他综合利用。特别是对于一些受时间约束的农村,由于劳动力在外就业以及劳动力成本增高,采取其他秸秆综合利用方式,也很难在短时间内将秸秆全部打捆并运输到农户家庭或市场。显然,秸秆还田对农户来说其带来的短期经济效益比较低,但是从长期来看,由于秸秆的特殊的生物组成,其可以有效地改善土壤肥力,进而间接地提高产量,另外,由于秸秆还田还能取代肥料,不仅节约了生产成本,而且有利于环境,是政府应该大力倡导的环境友好型的生产方式。政府在对秸秆禁焚进行补贴的过程中,也变相的处理了环境污染问题,将这一外部性的问题内部化了。
(二)政府应加强各行政部门之间的协调
各部门应主动沟通,协调好农林畜牧等的行政工作,形成一个良好的循环体系,以保证农户在劳动力缺乏和劳动力机会成本越来越高的情况下,能有充足的时间完成作物收割到下茬作物播种的各项准备工作。当然,最重要的是进行技术创新,科技才是第一生产力,也是长期的最优纳什均衡。(作者单位:吉林财经大学)
参考文献
[1]马骥.我国农户秸秆就地焚烧的原因:成本收益比较与约束条件分析[J].农业技术经济2009(2).
关键词:四旋翼飞行器;升力波动;控制器;卡尔曼滤波器
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)34-0207-02
Abstract: A series of high frequency components and frequency characteristics associated with the rotor speed can be obtained by the addition of a series of high frequency components and the frequency characteristics of the four rotor aircraft. In this paper, the dynamic model of four rotor aircraft is established, and the relationship between the high frequency and the disturbance of the angular velocity of the aircraft is established. The Kaman filter of the colored noise is introduced into the angle velocity feedback loop to achieve the purpose of reducing the influence of the disturbance of the speed.
Key words: four rotor aircraft; lift fluctuation; controller; Calman filter
四旋翼飞行器是通过借助均匀布置在机体周边的四个旋翼代替常规直升机主旋翼的一类飞行器,四个旋翼不仅能为直升机提供升力,而且还能控制直升机的姿态变化,兼具机动灵活与结构简单的特点。然而,在飞行器运行过程中,时常会出现升力波动的干扰情况,从而影响其正常的运作。因此,本文将着重对四旋翼飞行器中升力波动的干扰情况和抑制方法展开研究。
1 四旋翼飞行器升力分析
四旋翼飞行器在保持较低飞行速度时,通常认为机体产生的升力和旋翼转速的平方成正比例关系,也就是在某一特定的转速下,旋翼将会产生恒定的升力。但在实际情况中,旋翼所产生的升力除了受这一基值影响外,还会受某些高频分量的影响,升力产生过程中的此类高频分量便为升力波动,此类分量将会扰动四旋翼飞行器的控制,从而降低飞行器的控制品质。虽然四旋翼飞行器独特的结构配置特性能够确保其在振动过程中不会失稳,但由于高频振荡信号的扰动,使得飞行器的姿态信息与输出信号发生剧烈变化[1]。此外,由于一般四旋翼飞行器执行器的频带有限,很难对高频控制信号进行跟踪,导致控制信号所携带的高频变化量失去了实际意义,加之此过程中,执行器的频繁加速增加了飞行器本身的能耗,使得机械与电气环节的损耗急剧上升。
2 四旋翼飞行器建模及扰动分析
2.1模型建立
建立四旋翼飞行器的动力学模型时,通常把其视为具有6个自由度的刚体,将地面坐标系与机体坐标系分别设置为E和B,并作为机体动力学模型建立的参考基准,其中[R]([η])[∈][R3×3]是对E与B之间转换关系的方向余弦矩阵,[η]=[[φ],[θ],[ψ]]T,表示四旋翼飞行器机体坐标系B向其地面坐标系E转化的3个独立角参量2.2升力波动对飞行器的影响
通常,机体升力Fi和转速fi的平方成正比,但由于旋翼在某一转速下,所产生的升力并不是常值,而是在基值基础上附加了频率特性与高频分量获得的,故高频肥量将会对飞行器产生扰动,具体分析如下:
将旋翼在恒定转速下所产生的升力等效于:
其中,Fi1=kifi2,[Aki]与[φki]则分别对应飞行器旋翼第k次谐波的幅值和相角,故结合公式2与公式9则可得四旋翼飞行器在运行过程中的总升力F,即公式10,由此可知,升力波动的对飞行器的影响随着飞行器总升力的增加而愈加明显[2]。
3 控制器的改进
为了抑制扰动力对控制器的影响,可在反馈环节当中加入滤波器,此滤波器不仅应具有良好的实时性,而且还应具有较小的计算量,因此,结合四旋翼飞行器自身的硬件特点,选取卡尔曼滤波器对升力的干扰进行抑制。卡尔曼滤波器的应用前提是系统能够等价转化为某一随机的离线系统,但由于受到有色噪声序列的影响,并不能对卡尔曼滤波器进行直接应用,通常需要借助测量信息扩增的办法实现有色噪声的白噪声化[3]。在对滤波器的有色噪声进行白噪声化后,建立起随机的线性离散系统,在系统当中,执行器主要由电子调速器以及三相直流无刷电机共同组成。调速器主要通过滤波器的CAN口与主控芯片之间进行数据交换,而在接受调速指令的同时,也将四旋翼飞行器的运行状态以及转速等相关信息进行反馈,从而实时获取电机转速,并以此为依据计算出当前所产生的升力,并获取卡尔曼滤波器的角速度,而后,对角速度的协方差矩阵进行描述。通过将状态转移矩阵F在单位矩阵I中进行简化,进而获得最优的卡尔曼增益以及四旋翼飞行器最终的状态与协方差估计值。此后,通过组建卡尔曼递推方程,便可得到消除扰动力矩对升力进行干扰的角速度,将此时所对应的欧拉角变化率带入到四旋翼飞行器的PID控制器当中,即可实现对升力扰动的抑制工作。
4 实验结果及分析
四旋翼飞行器原型机的硬件结构如图2所示。首先,对单一旋翼在某一工作转速条件下所产生的升力曲线以及悬停状态下的角速度进行测试,从而验证飞行器升力波动的特性及其对四旋翼飞行器角速度的影响。而后,启动原型机并对其原有的PID双闭环控制器当中的控制量以及改进后PID双闭环控制器的控制量进行对比分析,从而验证升力扰动的抑制效果[4]。研究结果表明,通过引入卡尔曼滤波器并对其中的有色噪声进行消除能够较好地实现对四旋翼飞行器中升力波动干扰的抑制。
参考文献:
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[关键词]表小檗碱;大鼠;肝微粒体;代谢产物;CYP450酶
细胞色素P450酶(cytochrome P450,CYP450)是参与体内药物代谢的重要酶系[1]。某一药物对CYP450 酶的抑制或诱导,可能会影响同时给药的其他药物的代谢[2],被认为是引起药物相互作用的重要因素[3]。因此,研究药物的代谢途径,以及药物对代谢酶的作用,对了解药物相互作用、制定合理的临床用药方案等,具有重要指导意义[4]。表小檗碱是黄连中一种重要的异喹啉类生物碱,其互变异构体分子结构见图1。研究表明表小檗碱具有较强的抗氧化活性[5],能够抑制醛糖还原酶,降血糖,对抗糖尿病潜在并发,其作用强于小檗碱[6-8]。表小檗碱虽然有重要的药用价值,但迄今有关其体内过程的研究鲜有报道。本实验旨在通过分析表小檗碱肝脏代谢产物探讨其在体内的主要代谢途径,并采用cocktail探针药物法同时测定6种CYP450亚酶底物的含量,评价表小檗碱对大鼠肝微粒体(rat liver microsomes,RLM)CYP450不同亚型活性的影响,为表小檗碱的开发和药物相互作用预测提供实验依据。
1 材料
1.1 仪器
Thermo Fisher Scientific TSQ Quantum液质联用仪(包括Surveyor AS,Surveyor LC Pump,Surveyor PDA,TSQ Quantum),配有大气压化学离子源(APCI)和电喷雾离子源(ESI)及Xcalibur数据系统;Agilent高效液相色谱仪HP1100系列(美国Agilent公司);TGL 20M型高速冷冻离心机(长沙湘智离心机仪器有限公司);VORTEX GENIVS 3漩涡混匀仪(IKA);DKZ-450B型电热恒温振荡水槽(上海森信实验仪器有限公司);MTN-2800D型氮气吹干仪(天津奥特赛恩斯仪器有限公司) 。
1.2 药品及试剂
盐酸表小檗碱(批号must-12111601,纯度>98%)购自成都曼思特生物技术有限公司;美托洛尔、氨苯砜、非那西丁、氯唑沙宗、甲苯磺丁脲、氧化型辅酶Ⅱ二钠(NADPNa2)、 D-葡萄糖-6-磷酸二钠和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶均购于北京拜耳迪生物技术有限公司(Sigma公司分装);尿苷-5′-二磷酸萄糖醛酸三钠盐(UDPGA)、丙甲菌素、D-糖酸-1,4-内酯均购自BD公司;乙腈为色谱纯(Fisher Company, Inc.美国);水为超纯水;其他试剂均为分析纯。
1.3 动物
清洁级Sprague-Dawley (SD) 雄性大鼠,体重(220±20) g,北京维通利华实验动物中心提供,许可证编号SCXK(京)2013-0001。
2 方法
2.1 肝微粒体制备
采用钙盐沉淀法制备大鼠肝微粒体[9]。空白大鼠,麻醉放血处死后,取出肝脏称重。按1∶3加入Tris缓冲液,用内切式组织匀浆机在冰浴中制成匀浆液。将匀浆液于4 ℃,9 000×g离心20 min,再取上清液与88 mmol・L-1 CaCl2溶液混匀,使终浓度为8 mmol・L-1 CaCl2,冰浴5 min;4 ℃,27 000×g离心20 min,用上述缓冲液洗涤沉淀1次,所得微粒体以0.15 mol・L-1 Tris-0.25 mol・L-1蔗糖缓冲液(pH 7.4)混悬,分装,-80 ℃冷冻保存备用。用考马斯亮蓝法测定肝微粒体蛋白浓度[10]。
2.2 温孵条件及样品处理
2.2.1 表小檗碱肝微粒体Ⅰ相反应体系温孵 肝微粒体孵育体系包含终浓度为1 g・L-1的RLM 和30 mmol・L-1的表小檗碱,和1倍体积的NADPH再生系统(相当于终浓度为0.5 mmol・L-1 NADPNa2,10 mmol・L-1 G-6-P,1U・L-1 G-6-PDH,10 mmol・L-1 MgCl2)和一定量的KCl缓冲液。总体积为200 μL。采用5 mL聚丙烯离心管37 ℃水浴孵育,除NADPH再生系统外,其他组分首先37 ℃预温孵5 min,然后加入NADPH再生系统启动反应,37 ℃水浴振荡有氧孵育40 min后,加入3倍体积的冰冷甲醇终止反应,1万×g,4 ℃离心20 min后取上清进样10 μL,进行LC-MS/MS代谢物分析,每个样本均做3个重复。
2.2.2 表小檗碱肝微粒体Ⅱ相反应体系温孵[11] 将RLM、磷酸钾缓冲液和丙甲菌素冰浴15 min后,加入D-糖酸-1,4-内酯37 ℃温孵5 min,然后加入NADP启动系统和UDGPA系统启动反应。反应总体系为300 μL,其中含有 1 g・L-1 RLM,25 mg・L-1丙甲菌素,5 mmol・L-1 D-糖酸-1,4-内酯,1 mmol・L-1 NADPH和5 mmol・L-1 UDPGA,表小檗碱终浓度为30 mmol・L-1,反应体系中有机溶剂质量分数不超过3%,37 ℃水浴振荡有氧孵育40 min后,加入3倍体积的冰冷甲醇终止反应,1万×g,4 ℃离心20 min后取上清进样10 μL,进行LC-MS/MS分析,每个样本均做3个重复。
2.2.3 探针药物肝微粒体温孵 将各探针药物与RLM于37 ℃水浴中预温孵5 min,加入NADPH发生系统(终浓度含1 mmol・L-1 NADPNa2,20 mmol・L-1 G-6-P,2 U・L-1 G-6-PDH,20 mmol・L-1 MgCl2),用0.15 mol・L-1的KCl缓冲液(pH 7.4)定容使整个温孵体系终体积为0.4 mL(含有美托洛尔20 μmol・L-1、氨苯砜25 μmol・L-1、非那西丁25 μmol・L-1、氯唑沙宗25 μmol・L-1、甲苯磺丁脲25 μmol・L-1)和1 g・L-1蛋白,于37 ℃水浴中均匀振荡40 min。取出体外温孵样品放入冰浴中,按1∶3加入冰冷的甲醇终止反应,同时加入内标物0.06 g・L-1五味子醇甲20 μL,振摇30 s,于4 ℃,1万×g离心20 min。吸取上清夜氮气吹干,甲醇(400 μL)复容,4 ℃,1万×g,离心20 min,取上清进样20 μL,进行HPLC分析,每个样本均做3个重复。
2.3 色谱条件
2.3.1 表小檗碱肝微粒体代谢物LC-MS检测条件 色谱条件Agilent Eclipse XDB-C18 Column (4.6 mm×250 mm, 5 μm);流动相乙腈-0.1%甲酸溶液(25∶75)。流速1 mL・min-1;紫外检测波长270 nm;柱温30 ℃;进样量10 μL;柱后1∶4分流。
LC-MS/MS条件:ESI离子源,扫描范围m/z 50~700,喷雾电压3 500 V,毛细管温度350 ℃,鞘气(N2)流速10.0 L・h-1。采用自动迸样器迸样,正离子模式检测。
2.3.2 探针药物HPLC检测条件[12] 采用Agilent SB-C18柱(4.6 mm×150 mm,5 μm),流速1.0 mL・min-1,柱温40 ℃,进样20 μL。流动相A为磷酸氢二胺缓冲盐(pH 3.6),B为乙腈,梯度洗脱0~4 min,32% B;4~25 min,32%~55% B;25~35 min,55%~32% B。检测波长230 nm。
2.4 表小檗碱对各亚酶活性的影响
在孵育体系中,保持美托洛尔的浓度为20 μmol・L-1、氨苯砜的浓度为25 μmol・L-1、非那西丁的浓度为25 μmol・L-1、氯唑沙宗的浓度为25 μmol・L-1、甲苯磺丁脲的浓度为25 μmol・L-1,变化表小檗碱的终浓度至10,20,40,80,160 μmol・L-1。温孵反应分为不加NADPH的对照组、不加表小檗碱的阴性对照组和实验组进行,反应样本数均为6个样本。根据2.2.3项的步骤温孵和处理样品,HPLC测定孵育液中底物剩余浓度,计算代谢消除率(RMCR),考察表小檗碱对各底物代谢的抑制能力,并计算半数抑制浓度IC50。
2.5 数据处理
探针底物相对代谢消除率(RMCR)的计算方式: RMCR=C0-CtC0-Ct=0×100%。C0,温孵体系中探针底物的初始浓度;Ct,实验组探针底物的剩余浓度;Ct=0,阴性对照组探针底物的剩余浓度。
3 结果
3.1 Ⅰ相代谢产物的鉴定
将表小檗碱20 μmol・L-1与RLM和NADPH共温孵后,发现新增2个色谱峰,其保留时间分别为4.49 min(M-1)和5.02 min(M-2),见图2。这2个色谱峰在肝微粒体灭活样品和不加NADPH样品中均没有检测到。M-1(m/z 322)的分子离子分别比原药分子离子(m/z 336)少14 Da,同时,M-1分子离子的主要二级碎片离子为(m/z 307),比M-1的分子离子少15 Da,是M-1脱亚甲基的碎片。因此,M-1是原药脱甲基的产物。M-2(m/z 324)的分子离子比原药分子离子m/z 336少12 Da,其主要碎片离子为(m/z 309),比M-2少15 Da,说明m/z 309是M-2脱甲基的碎片,见表1。由此可推测M-2可能是原药加氢开环后再脱甲基的产物。
3.2 Ⅱ相代谢产物的鉴定
30 μmol・L-1的表小檗碱在大鼠肝微粒体孵育系统中孵育40 min后,生成3个Ⅱ相代谢产物M-3,M-4和M-5,其保留时间见图3。进一步质谱分析发现,M-3(m/z 498), M-4(m/z 500),M-5(m/z 514)的分子离子及其二级碎片离子分别为m/z 498/322, m/z 500/324, m/z 514/338。由于M-3~M-5的主要二级碎片离子分别与原药的代谢物M-1,M-2以及m/z 338的分子离子一致,因此,它们应是这些代谢物的Ⅱ相轭合物。以M-3(m/z 498)为例,其特征二级碎片为m/z 322,且M-3(m/z 498)较M-1(m/z 322)多176 Da,故M-3是M-1的葡萄糖醛酸轭合物。同理,可推测M-4和M-5分别是M-2和m/z 338的葡萄糖醛酸轭合产物。其代谢途径见图4。
3.3 表小檗碱对CYP450酶活性的影响
通过表小檗碱对各探针底物代谢消除百分率测定及IC50计算结果表明,表小檗碱仅对CYP2D6显示较强的抑制作用(IC50为35.22 μmol・L-1),对其他亚酶的抑制作用均不明显,见图5,表2。
4 讨论
在肝微粒体孵育体系中,通常分别添加NADPH或者UDPGA来单独检测P450酶或者UGT催化的代谢,少有将2种代谢通路同时检测。本实验研究表明,在肝微粒体系统中让P450酶通路和UGT通路同时工作是可行的。当单独添加NADPH催化反应时,生成脱甲基的Ⅰ相代谢产物,当同时添加NADPH和UDPGA催化反应时,既检测到了脱甲基的Ⅰ相代谢物,又检测到了葡萄醛酸结合的Ⅱ相代谢物,说明表小檗碱在肝脏同时发生了Ⅰ相和Ⅱ相代谢反应。
本研究中只检测到2个Ⅰ相代谢产物M-1和M-2,却检测到3个Ⅱ相代谢产物M-3,M-4,M-5,可能的原因是表小檗碱Ⅰ相代谢生成加氢开环产物m/z 338,但是由于表小檗碱的同位素峰m/z 338的干扰,没有检测到。在Ⅱ相代谢反应中,Ⅰ相代谢反应生成的m/z 338含有羟基进一步与葡糖醛酸结合,生成M-5,其保留时间改变,而表小檗碱的同位素分子m/z 338由于不含有羟基不能发生葡糖醛酸结合反应,其保留时间不变,从而可以检测到M-5。
生物转化是许多药物消除的主要途径,因此当2种或多种药物经同一代谢酶代谢时,或其中一种为另外一种药物代谢酶的抑制剂或激活剂。药物间则可能由于对肝药酶的竞争而发生相互作用[13]。研究证明,90%的药物主要由CYP2D6,CYP3A4,CYP1A2,CYP2E1,CYP2C9这5种同工酶代谢,因此选择了探针药物(美托洛尔、氨苯砜、非那西丁、氯唑沙宗、甲苯磺丁脲)来研究CYP系的5种主要代谢酶CYP2D6,CYP3A4,CYP1A2,CYP2E1,CYP2C9的活性,评价了表小檗碱对这5种酶的抑制作用。表小檗碱对大鼠肝微粒体中的CYP2D6酶活性产生较强的抑制作用,其IC50为35.22 μmol・L-1。当表小檗碱或含表小檗碱的药物和其他药物联用时,可以有效预测药物之间的相互作用,有助于评价药物的安全性,从而指导临床合理用药。
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YANG Xiao-yan, YE Jing, SUN Gui-xia, XUE Bao-juan, ZHAO Yuan-yuan, MIAO Pei-pei, SU Jin, ZHANG Yu-jie*
(School of Chinese Materia Medica, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China)
[Abstract] Epiberberine, one of the most important isoquinoline alkaloid in Coptidis Rhizoma, possesses extensive pharmacological activities. In this paper, the liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) was used to study phase Ⅰ and phase Ⅱ metabolites. A Thermo HPLC system (including Surveyor AS, Surveyor LC Pump, Surveyor PDA.USA) was used. The cocktail probe drugs method was imposed to determine the content change of metoprolol, dapsone, phenacetin, chlorzoxazone and tolbutamide simultaneously for evaluating the activity of CYP2D6, CYP3A4, CYP1A2, CYP2E1 and CYP2C9 under different concentrations of epiberberine in rat liver microsomes. The result showed that epiberberine may have phaseⅠand phaseⅡmetabolism in the rat liver and two metabolites in phaseⅠand three metabolites in phaseⅡare identified in the temperature incubation system of in vitro liver microsomes. Epiberberine showed significant inhibition on CYP2D6 with IC50 value of 35.22 μmol・L-1, but had no obvious inhibiting effect on the activities of CYP3A4, CYP1A2, CYP2E1 and CYP2C9. The results indicated that epiberberine may be caused drug interactions based on CYP2D6 enzyme. This study aims to provide a reliable experimental basis for its further research and development of epiberberine.