实验药理学,-第四篇1体内过程研究.doc

第四篇 药物体内过程研究 第二十章 药物体内过程研究方法 许多体外研究认为很有前途的候选化合物，因在体内活性很低甚至无体内活性或体内具有较大毒性而夭折，造成极大的人力和财力浪费。缺乏体内活性可能是由于其药动学性质不理想：如首过效应较强或不易通过肠粘膜被吸收，生物利用度太低；或代谢太快，半衰期太短；或不易通过生物膜而进入靶器官。体内的毒性则可能是由于其在体内形成的毒性代谢物所致。据文献报道进入临床试验后约有40%的候选化合物是由于药动学方面的原因而被淘汰的，这足以说明了解药物体内过程在创新药开发研究中的作用。一个候选化合物不仅要有较高的体外活性，还应具有理想的药动学性质，即较高的生物利用度和理想的半衰期。因此，在新药开发的早期阶段，可利用各种体内和体外模型对候选化合物药动学进行初筛，以便在研究开发早期就确定该候选化合物是否有继续开发的价值，并可根据筛选结果对先导化合物进行结构改造或修饰，以获得具有良好药动学特性的新候选化合物。最优的候选化合物是从一次次的优化循环中诞生的，每一次的优化循环都通过药理学、毒理学和药动学筛选结果反馈来指导下一步合成或结构改造。这样循环往复最终产生具有良好的药理学、毒理学和药动学特性的最佳候选化合物，进入下一步的临床研究。 第一节 药物体内吸收特征预测研究 现代药物研发成功与否，与药物的密切相关。目前，人工合成和筛选有限数量的化合物已被大规模的化合物合成和高通量筛选所取代。无论是开发新药还是开发新的给药途径，化合物在体内的吸收特性都非常重要。以往传统的体内药代吸收筛选模型，由于所需药物量大、难以批量化、耗时长以及费用高等弊端，已经无法满足现代新药的研发要求，因而开发新的快速、准确以及需药量少的药物吸收筛选模型已成为新药研发的必然趋势。目前，被广泛采用的三种筛选方法是：大鼠原位单次灌注法、大鼠外翻肠囊法以及体外人结肠腺癌（Caco-2）细胞系法。其中，Caco-2细胞模型已经成为一种预测药物人体小肠吸收以及研究药物转运机制的标准体外筛选工具。其来源于人的直肠癌，结构和功能类似于人小肠上皮细胞，并含有与小肠刷状缘上皮相关的酶系。在细胞培养条件下，生长在多孔的可渗透聚碳酸酯膜上的细胞可融合并分化为肠上皮细胞，形成连续的单层，这与正常的成熟小肠上皮细胞在体外培育过程中出现反分化的情况不同。细胞亚显微结构研究表明，Caco-2细胞与人小肠上皮细胞在形态学上相似，具有相同的细胞极性和紧密连接。胞饮功能的检测也表明，Caco-2细胞与人小肠上皮细胞类似，这些性质可以恒定维持约20天。由于Caco-2细胞性质类似小肠上皮细胞，因此可以在这段时间进行药物的跨膜转运实验。研究药物小肠吸收的标准工具利用人小肠上皮Caco-2细胞单层来进行药物小肠吸收的细胞水平实验，现在已经成为一种预测药物在人体小肠吸收以及研究药物转运机制的标准筛选工具。评价新药的吸收，如新药为水溶性很差的化合物，则药物性质决定其不能制作成注射剂。为了改善其口服吸收生物利用度，国外研究人员使用了一些吸收增强剂，用Caco-2细胞来评价其吸收程度取得较好的结果。还有研究者使用Caco-2细胞模型评价了系列难溶性药物磷酸酯前药与其母药的吸收度，这些药物包括可的松、苯妥英等。结果发现，苯妥英等药物磷酯化后吸收大为增加，而可的松磷酯化后吸收程度有显著改变，这些结果在其他模型上也类似。在研究药物赋形剂对药物吸收的影响时，同时使用了Caco-2细胞模型和大鼠离体肠道进行评价，两模型的结果一致。这些都表明Caco-2细胞模型在新药吸收评价方面的重要价值预测吸收过程中的药物相互作用Caco-2细胞中存在有与小肠上皮相同的各种转运系统、代谢酶，因此可以用来作为研究与吸收相关的药物相互作用的体外模型。小肠上皮的代谢、受体介导的转运、-gp对药物分子的泵出，是一个饱和过程。联合用药时，因为有可能存在药物竞争酶、载体或-gp泵的作用，所以会与单独给药时的生物利用度存在差异。这种药物吸收过程中存在的相互作用可以应用Caco-2细胞模型进行研究。此外，与药物吸收有关的相互作用还可来源于代谢酶、载体、-gp泵被特定药物重复给药引起的诱导。当药物经细胞转运途径被吸收时，-gp泵成为药物吸收的一个重要生化屏障，它把进入细胞内的药物泵出，从而减少了药物的吸收，因此成为口服药物生物利用度低、波动大的一个重要影响因素。具有这种-gp泵出性质的药物分子在与-gp泵抑制剂共同口服给药时，其透过细胞膜吸收的程度增强。研究吸收机制Caco-2细胞除了在吸收评价方面的大量应用外，也比较适合用于吸收机制的研究。有研究分别利用Caco-2细胞作为钠和铁吸收的模型细胞，结果发现，脂筏(lipidraft)在决定PI3KAKT2信号转导过程中起到重要作用，包括增加了肠道的Na吸收。药物小肠代谢研究 人体小肠中存