提高二膦酸鹽類藥物口服生物利用度的方法＊

惠倩倩，盧婷利，趙 雯，張志剛，孔丹鳳，王韻晴

(空間生物實驗模擬技術國防重點學科實驗室·西北工業(yè)大學生命學院，陜西 西安 710072)

二膦酸鹽(bisphosphonates，BPs)是一種穩(wěn)定的焦磷酸鹽類似物，其性質非常穩(wěn)定，不僅對酶及許多化學物質穩(wěn)定，且耐高溫，具有強力的抑制骨吸收作用[1]，能促進破骨細胞的凋亡，還能刺激成骨細胞的增殖、成熟[2-3]。目前，該類藥物臨床上常用于治療骨代謝性疾病，如Paget's病、惡性腫瘤引起的高血鈣以及骨質疏松，給藥方式有靜脈、皮下、口服、經直腸、經鼻腔等?？诜o藥是藥物治療普遍采用以及患者易接受的給藥方式，但BPs的口服生物利用度較低和胃腸道刺激癥狀極大，限制了其臨床應用，故提高BPs的口服生物利用度已成為國內外專家的研究熱點。在此就提高BPs口服生物利用度的方法作一介紹。

1 BPs口服生物利用度低的原因

藥物口服后，首先是面臨胃腸道內環(huán)境的穩(wěn)定性問題，其次是藥物跨胃腸道黏膜的轉運。胃腸道黏膜上皮分泌的黏液、消化液中含有胃酸和胰蛋白酶、凝乳蛋白酶等各種消化酶，會破壞一些對酸堿不穩(wěn)定的藥物，從而影響藥物吸收。藥物跨胃腸道黏膜轉運途徑包括跨細胞途徑、細胞旁路途徑(細胞間緊密連接)、載體或受體介導的轉運途徑。胃腸道上皮細胞膜的類脂性結構決定了脂溶性藥物易通過跨細胞途徑被機體吸收，相對分子質量小于250的水溶性陽離子藥物可通過細胞間緊密連接被吸收，氨基酸、核苷酸、膽酸、維生素、K+及Na+等體內必需物質則必須通過載體介導的主動轉運被吸收。因此，應針對藥物本身的結構特征，進行適當?shù)幕瘜W改性，提高藥物的結構穩(wěn)定性，獲得適宜的親水-親脂性，以提高藥物的口服吸收。

口服BPs的主要吸收部位在胃和小腸，主要通過細胞旁路途徑被吸收[4]，口服生物利用度不到1%。BPs生物利用度低的主要原因是:脂溶性低[5]，跨細胞能力差;本身的負電荷影響細胞旁路途徑的轉運。臨床上為了提高口服BPs的療效，常采用多次給藥或大劑量給藥，但易引起胃腸道刺激癥狀、頜骨壞死及眼部疾患[6]等一系列副作用。進食也會降低BPs的吸收率[7-9]，尤其是含鈣和鐵的飲食。因此，應避免進食時服用BPs，且也不能與乳制品同時服用。

2 提高BPs口服生物利用度的方法

2.1 加入口服吸收促進劑

通常大分子、強極性藥物很難透過生物膜，可使用一些增強胃腸道透過性的物質來促進藥物的透膜能力，這類物質被稱為透過促進劑或吸收促進劑[10]。通過加入吸收促進劑來調節(jié)細胞間緊密連接，可提高BPs細胞旁路途徑的吸收。用于提高BPs口服吸收的常見吸收促進劑有螯合劑、脂肪酸、?；鈮A類、可溶脹性聚合物、表面活性劑等。

乙二胺四乙酸 (EDTA):是一種螯合劑，通過與細胞外Ca2+的螯合來提高藥物的穩(wěn)定性。已有的研究表明，BPs較低的小腸吸收率主要是由于其與腸道外Ca2+形成螯合物，而EDTA與細胞外Ca2+的螯合可以阻止BPs螯合物的形成，使BPs更容易被腸道吸收。Janner等[11]研究了EDTA對4-氨基-1-羥丁烯 -1，1-二膦酸鹽 (AHBuBP)和二氯亞甲基二膦酸鹽(Cl2MBP)的小腸吸收作用。用維甲酸類藥物誘導切除甲狀旁腺的小鼠產生高血鈣癥，以EDTA對高血鈣癥的抑制程度來間接衡量BPs生物利用度的增加程度。AHBuBP的劑量為0.6 mg/kg時，10 mg/kg EDTA可使其吸收量增加約10倍;EDTA也增加了Cl2MBP的吸收量。結果表明，EDTA可以增加BPs的口服生物利用度。其機制可能是，作為Ca2+的螯合劑，EDTA可減少非溶解BPs螯合物的形成，因此可促進BPs吸收;EDTA可直接增加小腸的滲透性，提高BPs的吸收，即通過拓寬細胞間緊密連接來增加細胞旁路的藥物吸收。盡管EDTA有很強的吸收促進作用，但考慮到它對黏膜完整性的破壞，故在臨床藥物應用上受限。

十二烷基硫酸鈉(SLS):是一種陰離子表面活性劑，當濃度大于0.4 mmol/L時，會增加細胞膜流動性及三磷酸腺苷(ATP)能量的釋放。ATP是組織細胞能夠直接利用的唯一能量，現(xiàn)有研究表明，吸收性上皮細胞的ATP水平降低，會增加細胞的通透性。Boulenc等[12]通過Caco-2細胞(一種藥物口服吸收的體外篩選模型，已廣泛用于藥物在小腸吸收的評價和各種轉運機制的研究)，研究了SLS對替魯膦酸鈉胃腸道吸收的影響。電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，SLS質量濃度為16～80 mg/L時，隨著Caco-2細胞膜的通透性增加，替魯膦酸鈉的滲透性也提高。雖然SLS可有效增加替魯膦酸鈉的口服生物利用度，但ATP的過度消耗會造成細胞生長的能源供應不足，進而可能導致細胞毒性，故SLS作為藥用輔料還處于臨床前研究階段。

癸酸鈉:是一種低毒的脂肪酸類吸收促進劑，已應用于氨比西林鈉栓劑中。它通過與細胞膜相互作用來增加細胞內鈣離子濃度，促使肌動蛋白收縮，從而打開細胞間緊密連接，增加細胞旁路轉運[13]。Maher等[14]采用腸胃通透性改善技術(GIPET)[15]，即給阿侖膦酸鈉中添加癸酸鈉制成腸溶片或膠囊。這種新型阿侖膦酸鈉制劑與普通阿侖膦酸鈉制劑相比，生物利用度增加了12倍?？梢姡锼徕c能非常顯著地提高BPs的口服生物利用度。

其他吸收促進劑:如氯化櫚酰肉堿(PCC)、N-三甲基殼聚糖氯化物(TMC)、乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA)，其共同作用機制是抑制BPs藥物與Ca2+結合，且拓寬細胞間緊密連接，增加藥物的細胞旁路轉運。Raiman等[16]通過Caco-2細胞來研究了不同的吸收促進劑對氯曲膦酸鈉口服生物利用度的影響。1 mmol/L氯曲膦酸鈉在1.3 mmol/L Ca2+濃度(維持Caco-2細胞活性的正常濃度)下，EGTA(2.5 mmol/L)，TMC(1.5%W/V)和 PCC(0.2 mmol/L)使氯曲膦酸鈉的通透性分別增加了190，20，10倍;10 mmol/L氯曲膦酸鈉在100 mmol/L Ca2+濃度(維持Caco-2細胞膜完整性的最小濃度)下，EGTA(2.5 mmol/L)，TMC(1.5%W/V)和 PCC(0.2 mmol/L)使其細胞轉運量分別增加了130，70，35倍。結果表明，PCC，TMC，EGTA作為吸收促進劑，可明顯增加氯曲膦酸鈉的口服生物利用度。

由于大多數(shù)口服吸收促進劑在促進藥物轉運的同時，會引起一定程度的細胞毒性，故目前運用口服吸收促進劑來提高BPs口服生物利用度的方法還處于研究階段。相信隨著研究的不斷深入，一定會研制出安全、有效的吸收促進劑。

2.2 制成生物黏附制劑

生物黏附給藥系統(tǒng)是指藥物以黏附性聚合物為載體，利用聚合物可長時間黏附于黏膜的生物作用特性，使藥物接觸黏膜上皮而進入循環(huán)系統(tǒng)的給藥方式[17]?？诜镳じ浇o藥系統(tǒng)的優(yōu)越性主要有[18]延長藥物在胃腸道的作用時間，控制藥物的釋放速度，減輕藥物毒副作用，增加藥物吸收總量及吸收速率，從而提高生物利用度。將BPs制成黏附于胃腸道黏膜的生物黏附制劑，來增加BPs在胃腸道的停留時間，增加單位時間內BPs的吸收量，也是提高其生物利用度的有效途徑之一。Sakuma等[19]用阿侖膦酸鈉與六肽間隔基(Suc-Gly-Gly-Phe-Ala-Pro)連接，再與聚乙烯胺(PVAm)通過自由基沉淀聚合反應，合成目標接合物PVAm-Suc-Gly-Gly-Phe-Ala-Pro-Alendronic acid。這種新型阿侖膦酸接合物到達胃腸道后，聚乙烯胺黏附于腸黏膜刷狀緣，增加了藥物在胃腸道停留的時間，通過腸壁刷狀緣的肽酶分解多肽間隔基以使阿侖膦酸逐步釋放，從而增加了阿侖膦酸的口服生物利用度。給小鼠分別口服聚乙烯胺肽間隔阿侖膦酸接合物和阿倫膦酸鈉，前者可使BPs的腸吸收量增加2.5倍，表明生物黏附制劑可以提高BPs的口服生物利用度。

2.3 形成親脂性前藥

提高BPs分子的親脂性能增強其細胞穿透能力、提高口服生物利用度。Monteil等[20]通過使膦酸基團上的一個羥基酯化，合成BPs前藥，使BPs的親脂性增加而有利于穿透細胞，但其活性試驗未見報道。Zinnen等[21]合成了一種維生素B6與阿侖膦酸鈉縮合的衍生物，可使阿侖膦酸鈉在胃腸道的吸收得到提高。Haelters等[22]報道了一系列新的親脂性BPs合成方法，如在鄰位C(geminal carbon)上先化學鍵合烷氧基，再對此烷氧基二膦酸鹽進行烷基化，如接上烯丙基溴，從而使烷氧基二膦酸鹽能與醇、醛、羧酸、環(huán)氧化物、胺等發(fā)生反應，得到一系列親脂性提高的BPs衍生物，理論上其口服生物利用度也會得到提高。

2.4 修飾成小腸寡肽轉運蛋白介導的前藥

目前已有研究表明，腸道黏膜中有豐富的藥物轉運蛋白[23]，藥物通過這些轉運蛋白介導的吸收已經成為藥劑學一個新的研究領域。人小腸寡肽轉運蛋白(human intestinal peptide transporter，hPEPT)是藥物轉運蛋白中研究最多、應用最廣的一種蛋白。hPEPT有hPEPT1和hPEPT2兩個亞型，hPEPT1主要定位于小腸上皮的刷狀緣側[24]，與其他營養(yǎng)型轉運蛋白相比更具底物專屬性，因此寡肽類藥物可被特異性識別并介導轉運，如β-內酰胺類抗生素[25]、抗病毒藥、抗癌藥等。hPEPT1在寡肽及擬肽類藥物腸轉運中發(fā)揮著重要作用，通過前體藥物(prodrug)設計將一些吸收差的藥物修飾成二肽或三肽結構，在hPEPT1的介導下能夠提高目標藥物的口服生物利用度。Ezra等[26]將帕米膦酸鈉和阿侖膦酸鈉分別與脯氨酰苯丙氨酸(Pro-Phe)進行酰胺化縮合，分別獲得BPs的前藥，即脯氨酰苯丙氨酰帕米膦酸鈉和脯氨酰苯丙氨酰阿侖膦酸鈉，通過小腸寡肽轉運蛋白對脯氨酰苯丙氨酸二肽的識別，增加了BPs在腸道的吸收。小鼠口服脯氨酰苯丙氨酰阿侖膦酸鈉后，結果顯示前體藥物的小腸道吸收量比母藥提高了3倍，在骨中沉積及在尿液中的濃度也分別提高了3.3倍和1.9倍，表明hPEPT1載體介導藥物轉運途徑能安全、有效地增加BPs類藥物的口服生物利用度。

3 結語

BPs類藥物是近20年來發(fā)展起來的抗代謝性骨病的一類新藥，除了治療Paget's病、惡性腫瘤引起的高血鈣以及骨質疏松，還能用于癌癥治療所致骨丟失(如乳腺癌、前列腺癌、非小細胞肺癌等)[27]，市場前景非常廣闊。近年來國內外專家就提高BPs口服生物利用度的方法進行了大量研究，在諸多方法中，利用人小腸寡肽轉運蛋白來增加BPs的口服生物利用度是一種較安全、有效的口服給藥策略。隨著對其他相關藥物轉運蛋白的進一步研究，會有更多、轉運能力更強的藥物轉運蛋白應用于BPs的口服吸收研究中。此外，研制出體內降解速度快、生物相容性好、無毒的新型吸收促進劑，用于提高BPs的口服生物利用度也較有應用前景。因此，隨著對現(xiàn)有方法的進一步改良以及新技術和新材料的不斷涌現(xiàn)，將會有更簡便、實用的方法出現(xiàn)，從而促使BPs類口服藥物更加安全、有效。

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