灯盏乙素生物利用度影响因素研究进展

林 慧， 徐天瑞， 郭晓汐， 杨 洋， 安 输， 向 诚

(昆明理工大学生命科学与技术学院，云南 昆明 650500)

灯盏乙素又名野黄芩苷，是灯盏细辛的主要活性成分。灯盏细辛及其提取物灯盏花素疗效确切，已被制成多种剂型用于心脑血管疾病的临床治疗，其主要活性成分灯盏乙素可通过抑制GSK3β信号通路、小胶质细胞炎症活化及调节一氧化氮合酶亚型和血管生成因子的表达等方式对心脑血管系统起到保护作用[1-3]。近年来，灯盏乙素被认为可能是一种有前途的抗癌药物[4-6]。虽然灯盏细辛类药物在临床治疗方面具有显著效果，但其主要活性成分灯盏乙素生物利用度极低，在小鼠、大鼠、Beagle犬、家兔、人灌胃给药绝对生物利用度分别为5.05%[7]、4.98%[8]、(0.40±0.19)%[9]、(0.18±0.15)%[10]、4.17%[8]，严重制约灯盏细辛类药物研究发展。本文从灯盏乙素在体内的吸收、分布、代谢、排泄方面出发，对灯盏乙素在体内生物利用度低的原因及改善方法进行综述，以期为灯盏乙素的开发采用提供新思路。

1 吸收

1.1 胃肠道吸收对灯盏乙素生物利用度影响 药物在胃肠道中首先要为溶解状态才能被吸收，然而灯盏乙素的溶解度低，在水中仅为14～20 μg/mL，且其溶解度与pH值有关[11]。丁江生等[12]和谭建玲[13]采用在体肠灌流法和外翻肠囊法探讨灯盏乙素的吸收机理，研究发现，灯盏乙素在大鼠小肠各肠段均有较好吸收且吸收无饱和现象，吸收机制主要为被动扩散，吸收不受pH值的影响，提示可能是灯盏乙素的低溶解度影响其在胃肠道的吸收剂量。

灯盏乙素结构式中4′-OH对活性影响较大，糖基和7-OH为抗缺氧活性的非必须基团[14]。目前已有研究通过前药设计、优化药物剂型和制备工艺改善灯盏乙素的吸收。迟波[15]以水溶性壳聚糖衍生物和聚天冬酰胺衍生物为载体，合成的灯盏乙素大分子前药溶解度明显提高，且灯盏乙素经高分子衍生化后，其体内半衰期和达峰时间延长，生物利用度得到改善。周威等[16]采用溶剂法制备的灯盏乙素磷脂复合物和灯盏乙素磷脂复合物固体分散体在肠道各部位的吸收速率常数均大于灯盏乙素，其中灯盏乙素磷脂复合物固体分散体的小肠吸收速率常数达到(24.48±0.65)×10-2μg/(min·cm2)，有效促进灯盏乙素在肠道的吸收。

1.2 药物转运体对灯盏乙素体内吸收影响 药物与体内药物转运体的作用是决定药物吸收的关键因素之一，灯盏乙素会与体内多种药物内流或外排转运体发生作用，而对灯盏乙素的吸收代谢产生影响。高纯颖[17]采用稳定转染有机阴离子转运多肽OATP1B1、OATP1B3、OATP2B1的HEK293细胞和稳定转染大鼠有机阴离子转运体OAT2的S2细胞研究这些转运体对灯盏乙素转运作用，研究发现，OATP2B1对灯盏乙素的摄取作用显著，为空白对照细胞的65.0倍，对OATP1B1、OATP1B3、OAT2这3种转运体的摄取作用较弱。Xiao等[18]采用囊泡转运法研究ABC转运蛋白对灯盏乙素的转运作用，通过检测ATP酶的裂解量表明药物与转运体的相互作用，结果显示，在一定浓度范围内，随着灯盏乙素浓度增加，耐药蛋白BCRP、MRP2、MRP3囊膜中的ATP释放增加，而P-gp、MRP1囊膜中ATP的释放无明显变化，提示灯盏乙素是BCRP、MRP2、MRP3的底物，而与P-gp、MRP1无明显作用。

由于灯盏乙素与药物转运体MRP2、BCRP、OATP2B1、OATP1B1等具有一定作用，因此在临床使用时应考虑药物相互作用可能带来的影响。崔明宇等[19]研究大鼠体内灯盏花素注射液和缬沙坦药动学的相互作用，发现与单独给药相比，联合给药后灯盏乙素血浆清除率和胆汁清除率明显降低，其中胆汁清除率由24.08%降至15.04%，其原因可能是缬沙坦抑制MRP2介导的灯盏乙素胆汁排泄，从而降低灯盏乙素的胆汁排泄率。刘建明等[20]考察普伐他汀对灯盏乙素的药动学影响，研究发现，灯盏乙素与普伐他汀联用后血浆清除率(CL)降低，AUC增加。刘建明等[20]还采用绿脓菌素诱导的OATP2过表达的肝细胞，探究普伐他汀通过OATP2对灯盏乙素体内药动学的影响，结果显示，联用普伐他汀后肝细胞对灯盏乙素的摄取量减少，提示普伐他汀可能通过竞争OATP2的转运，抑制肝细胞对灯盏乙素的摄取，从而使其代谢转化下降，影响灯盏乙素在体内的药动学特征。

2 分布

灯盏乙素属于高血浆蛋白结合药物，其血浆蛋白结合率为(91.66±0.71)%[21]，通过转运体的转运作用可广泛分布于全身各组织器官。张媛等[22]通过灌胃给药(80 mg/kg)和静脉注射(20 mg/kg)的方式给予大鼠灯盏乙素，比较2种给药方式下灯盏乙素在大鼠各组织中的分布差异，测得静脉注射时，灯盏乙素在组织中AUC0～12h依次为小肠≈膀胱>肾>胃壁>血浆>肝>肺>肾上腺≈心>脾>脑；灌胃给药时，AUC0～12h依次为胃壁>小肠>膀胱>肾上腺>肺>肾>心>肝>脾≈血浆>脑。由此可知，2种给药方式下灯盏乙素在体内组织分布中存在差异，且在主要靶器官脑中分布较少，提示应关注不同给药方式对灯盏乙素药效和安全性的影响。

灯盏乙素的药效强度与其在靶器官中的浓度具有一定的相关性[23]，然而灯盏乙素吸收进入机体后，在靶器官心、脑中分布较少。目前已有研究通过结构修饰改善灯盏乙素脂溶性，增加其在脑中的含量。张静等[24]通过建立原代脑微血管内皮细胞和星形胶质细胞共培养的体外血脑屏障模型，考察苷元、灯盏乙素及其衍生物灯盏乙素乙酯的脑靶向性，结果显示，修饰后的灯盏乙素乙酯透过体外血脑屏障的能力强于灯盏乙素及其苷元。

3 代谢

灯盏乙素化学性质不稳定，受温度、pH值等影响较大[25]，口服进入胃肠道后在胃酸及肠道微生物作用下水解生成苷元，代谢后生成灯盏乙素和异灯盏乙素[26-28]。灯盏乙素在体内涉及到的主要代谢反应类型有氧化、甲基化、硫酸酯化、脱葡萄糖醛酸、葡萄糖醛酸化等，与上述反应有关的酶包括细胞色素P450酶(CYP450)、甲基化转移酶(COMT)、磺基转移酶(SULT)、葡萄糖醛酸转移酶(UGT)等[29]。

储继红等[30]采用酶解法与LC-MS法相结合研究灯盏乙素在健康人体内的药动学，发现12名受试者在服用灯盏乙素后有4名受试者出现双峰现象，提示灯盏乙素在体内可能存在肝肠循环。Liu等[31-35]通过单剂量给予人或大鼠灯盏乙素并收集其尿液、粪便、胆汁检测多种代谢产物，得到转化途径见图1。

3.1.1 细胞色素P450酶 细胞色素P450(CYP450)作为重要的Ⅰ相代谢酶系，参与了临床大约90%药物的代谢。李秋红等[36-39]采用探针药物法进行体内实验，研究灯盏乙素对CYP450酶系代谢活性的影响，结果表明，灯盏乙素对CYP3A1、CYP3A2、CYP3A4、CYP2C11、CYP2D6代谢活性具有抑制作用。但体外实验显示，灯盏乙素与CYP450酶系并无较强作用，而其代谢产物野黄芩素与CYP450酶系作用较强[40-43]。根据体内外实验结果的差异，考虑可能是灯盏乙素的代谢产物与CYP450酶系产生较强的作用，从而造成体内外实验结果的差异。

3.1.2 葡萄糖醛酸转移酶 灯盏乙素化学性质不稳定，口服进入胃肠道在肠道菌群的作用下水解为苷元，苷元代谢后生成灯盏乙素及异灯盏乙素，进一步葡萄糖醛酸化生成其他代谢产物。因此，葡萄糖醛酸转移酶在灯盏乙素的代谢过程中发挥着重要作用。Gao等[44]采用12种重组葡萄糖醛酸转移酶亚型测定灯盏乙素、异灯盏乙素、苷元的葡萄糖醛酸化代谢情况，结果表明，灯盏乙素与异灯盏乙素的葡萄糖醛酸化是由UGT1A1、UGT1A8、UGT1A10介导的，其中最活跃的酶是UGT1A1，其次是UGT1A8。苷元的葡萄糖醛酸化可被多种酶亚型催化，包括UGT1A1、UGT1A3、UGT1A6～UGT1A10，其中UGT1A9催化作用最强。

因此，灯盏乙素口服进入胃肠道在体内发生广泛代谢是其生物利用度低的重要原因。目前，已有研究通过优化剂型及结构修饰，增加灯盏乙素的体内稳定性。Cao等[11]比较灯盏乙素乙醇酰胺酯化物和灯盏乙素环糊精复合物在肠道代谢和大鼠体内生物利用度差异，研究显示，灯盏乙素乙醇酰胺酯制成乳剂可防止其在肠腔中降解，并且与灌胃给予灯盏乙素环糊精复合物的大鼠比较，灌胃给予灯盏乙素乙醇酰胺酯乳剂的大鼠血浆中灯盏乙素的AUC和Cmax均升高(P<0.01)，其表观生物利用度较原型药物提高了1.58倍，绝对生物利用度提高了1.4倍。

4 排泄

Gao等[45]灌胃给予大鼠灯盏乙素后收集大鼠的胆汁和尿液，并通过UPLC-Q/TOF MS法对灯盏乙素的主要代谢产物进行鉴定，在胆汁和尿液中除检测到原型药物灯盏乙素外，共鉴定出7种主要的代谢产物。与尿液相比，胆汁排泄是灯盏乙素排泄的主要途径，排泄量分别为44.2%、5.42%。郝秀华[46]灌胃给予大鼠40 mg/kg灯盏乙素混悬液后，检测到大鼠尿液中灯盏乙素和代谢产物野黄芩素48 h累积排泄量分别占给药剂量的0.45%、0.25%，粪便中灯盏乙素和代谢产物野黄芩素48 h累积排泄量分别占给药剂量的4.5%、25.9%，表明灯盏乙素在大鼠体内主要通过粪便排出体外，其主要代谢产物为野黄芩素。

5 结语与展望

从灯盏乙素的体内处置过程(图2)分析，灯盏乙素在体内生物利用度低的主要原因可能为低溶解度导致胃肠道吸收变差；肠道转运体MRP2和BCRP的外排作用使灯盏乙素由肠上皮细胞泵出至肠腔，进而减少灯盏乙素在小肠的吸收；OATP2B1、OATP1B1、OATP1B3、OAT2作为重要的药物内流转运器，在肝脏中具有高表达，灯盏乙素可能在上述转运体作用下转运至肝脏进行代谢，从而减少灯盏乙素的入血量；胃肠道及肝脏的广泛代谢。

目前，改善灯盏乙素生物利用度的方法多为优化药物剂型及制备工艺，现今研发的滴丸、口崩片、分散片、口腔气雾剂、磷脂复合物、脂质体、纳米混悬剂等也从一定程度上提高了灯盏乙素的生物利用度[47-49]。同时，考虑灯盏乙素的高血浆蛋白结合率及其与多种药物代谢酶、转运体的作用，在临床应用时应注意合理配方药物，以避免药物相互作用带来的风险。

灯盏乙素在体内外的处置研究主要集中于细胞色素P450酶和葡萄糖醛酸转移酶代谢、血浆蛋白结合率以及各种药物转运体的转运作用。甲基化代谢是灯盏乙素进入体内后的主要代谢方式之一，但鲜有文献报道灯盏乙素在体内外的甲基化代谢过程。磺基转移酶SULT作为人体内重要的药物代谢酶，主要参与酚类物质代谢，灯盏乙素为含有多个酚羟基的黄酮类化合物，在体内发生磺酸化结合反应，但这方面研究几乎未见报道。今后的研究可着眼于COMT、SULT对灯盏乙素的代谢作用，为灯盏乙素代谢提供更多实验依据。