三种研究药物肠道吸收机制的方法

沈　芸，徐蓓蕾,3，杨新宇，季宇彬,2

(1. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076；2. 国家教育部 抗肿瘤天然药物工程研究中心，哈尔滨150076；3. 哈尔滨商业大学 药学院，哈尔滨 150076)



三种研究药物肠道吸收机制的方法

沈芸1，徐蓓蕾1,3，杨新宇1，季宇彬1,2

(1. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076；2. 国家教育部 抗肿瘤天然药物工程研究中心，哈尔滨150076；3. 哈尔滨商业大学 药学院，哈尔滨 150076)

摘要：对于口服类药物，肠吸收是决定其生物利用度的关键环节，通过研究药物在肠道内的吸收程度和吸收机制可以有效地提高药物在体内的吸收，研究方法主要分为体内法、在体法和体外法.分析了近几年对肠吸收实验方法研究的文献，着重介绍外翻肠囊法、在体肠单向灌流法、Caco-2细胞模型法的研究进展，就其各自特点进行综述.

关键词：肠吸收；外翻肠囊法；在体肠单向灌流法； Caco-2细胞模型法

口服给药是目前最常见的给药途径之一，根据胃肠道的生理特征可知，绝大多数药物口服后在小肠部位吸收，药物在肠道的渗透系数是药物吸收的重要参数[1].通过对肠道吸收机制的研究，可以获得有效吸收部位、影响吸收的因素等信息，对新药研发、剂型改进都有着重要的意义.体内和体外的模型均可用于评估小肠吸收的情况，本文对研究药物肠道吸收机制常用方法综述如下.

1外翻肠囊法

外翻肠囊法是一种在体外模拟肠道环境，外翻肠囊，检测药物吸收程度的技术[2].其不但操作简单、条件可控，而且所得结果较接近实际吸收水平.该方法常常用于判断药物的吸收特性，张英丰[3]等采用离体外翻肠囊模型，通过计算穿心莲内酯在不同肠段不同浓度下的吸收速率常数，得出其在十二指肠吸收较好，结肠较差的结论；而陈晓鹏[4]等同样应用外翻肠囊法，研究芍药苷和阿魏酸的吸收特性，结果却是回肠为最佳吸收部位，可见对于不同的药物，肠道的吸收特性也有所不同.

外翻肠囊法可以计算药物的表观渗透率，Papp=[V/(A×C0)]×dC/dt，从而判断药物的吸收机制.Liu[5]等研究索他洛尔在体内的新陈代谢情况，以及Tokuyuki[6]等研究无定形二氧化硅颗粒的口服利用度及肠吸收率时，均采用外翻肠囊法计算药物在体内的表观渗透率，结果显示索他洛尔为低渗药物；颗粒结构的修饰可以提高肠道吸收率.

中药复方成分较为复杂，可利用外翻肠囊法判断有效成分的吸收情况.龚慕辛[7]及许永崧[8]等相继应用外翻肠囊技术研究吴茱萸汤的吸收成分，在前者的研究中，仅吴茱萸碱未被检测出有吸收，共有7种成分吸收入血，肠道的吸收具有选择性；后者继而对入血成分进行定量及半定量分析，实验结果表明，6-姜辣素、吴茱萸苦素、柠檬黄素-3-O-β-D-葡萄糖苷、人参皂苷 Rg 1随着质量浓度的升高，肠吸收的量越多；但吴茱萸碱、人参皂苷 Rb 1、吴茱萸次碱、人参皂苷 Re、柠檬苦素则相反.

药物在肠道吸收时具有或促进或抑制的相互作用，应用外翻肠囊法可以明确其作用机制.Sa[9]等依据该原理判断出三七皂苷R1可以通过提高栀子苷在体内的生物利用度而增强栀子苷的肠吸收，其作用机制为：栀子苷类似于罗丹明123，是肠道P-糖蛋白底物，而三七皂苷R1类似于维拉帕米这类P-糖蛋白抑制剂，其作用机制是通过抑制肠道P-糖蛋白的活动而提高栀子苷口服生物利用度；Lv[10]等同样应用此方法得出了癸酸钠能刺激黄连素自黏膜至浆膜的转运，从而显著提高黄连素在肠道内的吸收的结论，并且癸酸钠可提高黄连素的抗糖尿病作用.

不过外翻肠囊模型无法真实的模拟体内环境，既不能体现肠液、胆汁、胰液等对药物的影响；且该方法是体外实验，pH、渗透压、离子强度等环境因素可以影响实验，结果大多偏高；而随着实验时间的增加，肠段也会渐渐失活，“溶剂牵引作用”的存在也会影响实验结果，所以一般肠外翻实验在3 h内较合适.虽然离体外翻肠囊法有以上模型本身特性所决定的缺点，但依旧是药物吸收机制的较好的快速评价方法.

2在体单向灌流法

单向灌流是在体肠灌流法中的一种，是通过测定药物经肠段后灌流液损失的量而计算药物渗透系数的方法，能够从器官灌流水平研究药物在不同浓度、pH等条件下结肠、回肠、空肠、十二指肠段的吸收.在体单向灌流法不仅操作简便，还能保证肠道神经的完整性及体液的供应，所得指标更加真实，吸收速率常数(Ka)、膜表观渗透系数(Papp)等动力学参数是其主要指标.Moran[11]等拟以美托洛尔为对照物，通过计算Ka及Papp研究伪麻黄碱的肠吸收特性，得出伪麻黄碱可被各肠段吸收但渗透性不如美托洛尔的结论.

研究药物在体内吸收机制时通常采用两种方法进行，这样不仅可以更加明确吸收特性，也能得到更多信息.Zhang[12]等便采用了单向灌流法联合外翻肠囊法对附子-甘草汤中3种双酯型二萜生物碱的吸收机制进行研究，体外实验表明3种生物碱在回肠吸收率最大，其中次乌头碱的吸收率最大；在体实验表明3种生物碱均为P-糖蛋白抑制剂，吸收方式为主动转运.

药物拘谨肠道吸收的机制不全是影响P-糖蛋白的表达，应用单向灌流法可以判断药物间的相互作用.Liang[13]等先研究了黄芩苷的吸收特性，后加入白芷提取物，结果显示后者可以显著提高黄芩苷在各肠段的吸收；对照组用P-gp维拉帕米却无变化，可见黄芩苷非P-糖蛋白底物.王进荣[14]等也在判断芦荟大黄素是否为P-糖蛋白底物的实验中应用单向灌流法，结果显示加入P-gp抑制剂能促进芦荟大黄素的肠吸收，其为P-糖蛋白底物.

目前国内多用在体肠灌流循环法，但该方法灌流时间较长，速度较大，对肠符节黏膜损伤较大，易导致肠吸收值偏大.而在体单向灌流法因只考察某一段肠，所需流速较低(0.2～0.3mL/min)，吸收速率稳定，对肠粘膜损伤较小.Fagerholm[15]等经研究发现，单向灌流法预测药物在肠道的吸收分数比离体法和 Caco-2 细胞模型法更准确.

但在体单向灌流法也有局限性，药物只限于溶液状态存在，容易受pH值、药物浓度及吸收部位等因素影响；小肠在在吸收过程中不仅吸收药物，也吸收水分，必须测定水分的变化校正药物浓度[16].目前多用酚红法测定，但中药组分含有色素较多，会干扰紫外分光光度法所得的结果，实验设计上需全面考虑，除酚红法以外，C14标记法和重量法也是常用方法.

3Caco-2细胞模型法

Caco-2细胞模型是一种通过测定各种浓度药物的表观渗透系数来判断药物转运机制的方法，Caco-2细胞来源于人体，培养方法简便易操作，成熟后呈紧密的单层细胞，极性和小肠上皮细胞一样，使研究结果更接近于真实数值，且细胞分化的极性可以更好的了解药物的两个方向(肠腔侧→肠壁侧或肠壁侧→肠腔侧)的转运率[17]，从而更深入了解主动转运的药物.

跨膜被动转运主要是一些脂溶性好的药物，近年国内学者使用Caco-2细胞模型研究发现槲皮素、塔斯品碱、罂粟碱、N-甲基四氢罂粟碱、头花千金藤碱、黄芩素、芍药苷、羟基红花黄素A等均属跨膜型被动转运.陈丙銮等[18]研究黄酮类化合物在Caco-2细胞模型中的吸收规律时，发现9种黄酮类化合物也为被动转运；Caco-2细胞有3种主动转运载体[19]：二肽载体、P-gp、寡肽载体，在对主动转运机制药物的研究中发挥着重要作用.

在Caco-2细胞上主要存在两种转运蛋白，它们分别是P-gp和多药耐药相关蛋白(MRP)，它们在Caco-2细胞上主要起到外排的作用，能将细胞内药物逆浓度梯度转运至细胞外[20-22].陈纪岳等[23]研究了新型抗癌药AG337的吸收转运机制，发现BL→AP的速率比AP→BL速率大很多，P-gp发挥了重要的的外排泵作用；而槲皮素4′-葡萄糖苷在Caco-2细胞模型的外排是由MRP介导的.

但Caco-2细胞模型的缺点或局限性在于：1)在Caco-2细胞系中，许多相关药物的转运系统表达的功能显得薄弱，它使结果的解释复杂化；2)细胞培养模型与体内研究主动药物转运间没有定量关系；3)一些药物的主动转运可能同时或连续收到两种或以上的载体介导；4)在体外的Caco-2细胞模型内药物的被动渗入和人体小肠内的药物转运间没有定量关系.所以为了改变Caco-2细胞的局限性可以在AP侧和BL侧的pH值一样时，进行试验，最好是pH为7.4.

4结语

口服是中药临床最常见的给药方式，中药有效成分在肠道的吸收情况尤为关键.肠道内存在的P-糖蛋白和多药耐药相关蛋白很大程度上影响了药物的吸收[24]，它们的外排机制降低了口服药物的生物利用度.随着人们对药物肠道吸收机制及特性的研究，考察方法也逐渐被完善，但无论是外翻肠囊法、单向灌流法还是Caco-2细胞模型法都存在各自的缺点，比如外翻肠囊法结果大多偏高；单向灌流法不易计算药物吸收率；Caco-2模型的助溶剂多有毒性[25-26].所以在研究不同种类的药物时应采用适当方法.

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Three methods for mechanism of drug intestinal absorption

SHEN Yun1, XU Bei-lei1,3, YANG Xin-yu1, JI Yu-bin1,2

(1. Research Center on Life Sciences and Environmental Sciences, Harbin University of Commerce,Harbin 150076, China; 2. Engineering Research Center of Natural Anticancer Drugs, Ministry of Education, Harbin 150076, China; 3. School of Pharmacy, University of Commerce,Harbin 150076, China)

Abstract：For oral drugs,intestinal absorption is the key link of the bioavailability. It is available to improve the absorption of drugs efficiently by investigating the extent of absorption and the mechanism. The research methods are mainly divided into in vivo,in situ and in vitro methods. This paper analyzed the documents about intestinal absorption experiment methods. To introduce the development and summarize the characteristics of the rat everted gut sac method, the rat in situ single-pass perfusion system and Caco-2 cell model.

Key words：intestinal absorption; rat everted gut sac; in situ single-pass perfusion; Caco-2 cell model

中图分类号：R965

文献标识码：A

文章编号：1672-0946(2016)01-0011-03

作者简介：沈芸(1990-)，女，硕士，研究方向：抗肿瘤药物研究.通讯作者：季宇彬(1956-)，男，博士，教授，博士生导师，研究方向：中药学.

基金项目：哈尔滨商业大学研究生创新科研项目(YJSCX2014-323HSD)；黑龙江省博士后基金资助项目(LBH-Z13121)；哈尔滨商业大学科研启动基金资助项目(13DL024)；哈尔滨商业大学研究生创新科研项目(YJSCX2014-322HSD)

收稿日期：2015-12-10.