综述口服药物吸收模型

综述口服药物吸收模型

摘要:本综述总结了研究口服药物吸收的常用模型,介绍各模型的研究方法、特点和应用进展,为探索口服药物的吸收机制选择恰当的研究方法，同时为药物吸收的科学评价提供参考。

关键词:口服药物;肠道吸收;细胞模型;灌流模型；人工生物膜;研究方法

口服给药是目前最常见的给药途径，口服药物相对更加的方便，快捷，患者也更加容易适应这种给药方式。对于口服药物来说,小肠是吸收的主要场所,因此药物的跨肠道表皮细胞渗透是产生药效的决定性环节。药物经过胃肠道上皮细胞的转运机制共有4种：被动转运、载体媒介转运、膜动转运和细胞旁路通道转运。药物的

转运是一个非常复杂的过程，某个药物的转运形式可能是1种，也可能是多种。了解药物在体内吸收的机制、速度和程度，尤其对于口服生物利用度较低的药物，研究影响其吸收的因素，对于改善物的吸收性质，提高药物的临床疗效具有重要的意义。目前研究口服药物吸收的模型有细胞模型、动物实验模型和人工生物膜模型等。

1细胞模型

近年来, 通过肠上皮细胞的培养来作为研究药物吸收、代谢机制的体外模型取得令人鼓舞的进展。细胞模型方法所需的药量少,药物分析方法简单、快速,温度可控,能模拟体内复杂的生理条件,已经被广泛地用于药物高通量筛选和指导先导化合物的合成。目前用于研究

药物分子跨膜转运的细胞模型主要包括Caco-2、HT29和MDCK、LLC-PK1。

1.1 Caco-2 细胞模型

Caco-2 细胞来自人的直肠癌, 其结构和生化作用类似于人小肠上皮细胞, 含有与小肠刷状缘上皮相关的酶系，是药动学研究中应用广泛的肠吸收模型。它的应用主要包括：①研究药物在小肠的吸收、转运和代谢机制；②研究口服药物吸收促进剂的机制和毒性；③研究药物的相互作用；④研究药物在小肠中的稳定性；⑤用于新药通透性的高通量筛选；⑥研究药物与食物的相互作用；⑦在评价结构修饰药物吸收效果中的应用。

与正常成熟小肠上皮细胞在体外培育过程中出现逆向分化不同, Caco-2 细胞在传统的细胞培养条件下, 生长在多孔的可渗透的聚酯(polycarbonate)膜上可达到融合并自发分化为肠上皮细胞, 形成连续的单层 , 这种性质可以维持恒定约20d。由于Caco-2 细胞性质类似小肠上皮细胞, 因此可在此段时间内进行药物的跨膜转运实验。

Caco-2细胞的培养条件已经很成熟，将Caco-2细胞接种于含DMEM的培养液中，将培养瓶在37℃，5％C02的培养箱中培养，DMEM 的培养液中含有10％胎牛血清(FBS)、1％L-谷氨酰胺、l％非必需氨基酸以及抗生素(青霉素、链霉素、庆大霉素等)，常用的培养槽是Snapwell或transwell转运培养槽以及MilliceU培养槽，实验时一般将将1×104一1×105个细胞／cm2接种于带有微孔的聚碳酸酯膜或聚乙烯膜上,21 d后细胞自发生长成为具有生物屏障性质的融合层，即

可使用。

与其他复杂的吸收模型不同之处是:Caco-2 细胞模型没有很多不确定的变化因素, 且存在于小肠上皮中的各种转运系统、代谢酶如谷氨酰胺转肽酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、葡糖醛酸酶、P450 细胞色素同工酶及糖、氨基酸、二肽、维生素B12等多种主动转运系统等都存在于Caco-2 细胞中。因此Caco-2 细胞模型可作为研究小肠表皮细胞药物转运和代谢的体外模型。但Caco-2 细胞也有一定的缺点, 如:缺少肠壁的粘液层;缺少细胞异质性(单一细胞构成);屏障特性与结肠上皮细胞类似, 而与小肠上皮细胞有一定差别。但大量的研究表明, Caco-2模型适用于新药开发的早期阶段, 用来研究药物的吸收过程，被认为是目前最好的体外吸收模型。由于Caco-2 吸收模型在一定程度上有较高的重现性, 而且可以在一定控制条件下对药物进行高通量筛选, 由此获得大量的关于药物结构和吸收之间关系的信息, 并总结了基本的规律, 这些规律反过来可以指导药物的筛选。

王素军等首次采用LC-MS 法对槐果碱(sophocarpine,SC)在Caco-2 细胞上的转运特征进行研究,发现SC 从BL→AP 方向与AP→BL 方向的通透性差别不明显,平均表观通透系数Papp =3.159× 10 -5 cm·s-1且受温度影响不明显,因此SC的转运表现为被动扩散。

1.2 HT29 细胞模型

HT29 细胞系(the human colonic adenocarcinoma cell line)与Caco－2 细胞一样来源于人结肠腺癌细胞,能高水平表达肠道营养物质的转运蛋白。置于含10%FBS 的McCoy’s 5a 培养基中培养

(37 ℃、ρ= 5%CO2 )。Maresca 等用HT29 细胞模型研究发现:不同浓度的脱氧瓜蒌镰菌醇(deoxynivalenol,DON)能有选择性的调节肠道转运蛋白的活性,从而影响各种营养素(如:糖、氨基酸和脂类)的吸收。与Caco－2 细胞不同的是,HT29－H 和HT29－MTX 细胞可以通过分泌黏液来模拟小肠的黏液层。但该细胞生长很缓慢且不能获得理想的模型评价指标(如单层细胞跨膜电阻值、甘露醇被动扩散的跨膜通量),因此为了更好地模拟人小肠环境,研究者通常将Caco－2 和HT29－H(或HT29－MTX)共同培养。

1.3 MDCK细胞模型

MDCK(Madin—Darby canine kidney)细胞系是马丁达比犬肾上皮细胞，在半透膜培养时分化为带有刷状缘膜的柱状上皮并形成紧密连接，MDCK野生型细胞具有异质性，主要有MDCKI和MDCKⅡ／2种，其中MDCKl是较致密的单细胞层，有较高的TEER值。将人的MDR1(multidrug resistance1)基因转染到MDCK 细胞中,可建立一个能大量表达p－ｇｐ的MDCK－MDR1 细胞系 ,采用双向转运实验法考察药物是否为P-gp 的底物或抑制剂,这在药物的前期研发过程中具有重要的意义。

与Caco－2细胞相比，MDCK细胞具有较高的生长速度和较低的TEER 值。lrvine等研究发现被动吸收的药物MDCK细胞的渗透率与药物的吸收程度具有相关性，MDCK细胞与Caco一2细胞具有相似的表观渗透系数(apparent permeability coefficient)

1.4 LLC－PK1 细胞模型