PepT1靶向前藥的研究進(jìn)展

印 志， 操 鋒， 平其能

(中國(guó)藥科大學(xué)藥劑學(xué)教研室，江蘇南京 210009)

PepT1靶向前藥的研究進(jìn)展

印 志， 操 鋒， 平其能*

(中國(guó)藥科大學(xué)藥劑學(xué)教研室，江蘇南京 210009)

PepT1是一種主要分布于小腸的寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)器，對(duì)食物中蛋白質(zhì)水解所得的二肽和三肽的胃腸道吸收發(fā)揮著重要作用。通過(guò)化學(xué)修飾，使一些膜通透性差的藥物對(duì)PepT1具有一定的親和力，能經(jīng)PepT1轉(zhuǎn)運(yùn)透過(guò)細(xì)胞膜，以改善藥物的膜通透性，達(dá)到提高藥物口服生物利用度的目的，這一策略已成為當(dāng)前口服靶向前藥研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。綜述近年來(lái)PepT1靶向前藥的研究進(jìn)展，包括PepT1的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制、PepT1底物的模型以及不同結(jié)構(gòu)類(lèi)別的該轉(zhuǎn)運(yùn)器靶向前藥實(shí)例。

靶向前藥;寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)器1;轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制;酯類(lèi)前藥

越來(lái)越多的研究表明，在很多藥物的小腸吸收過(guò)程中，跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)起著關(guān)鍵的作用。而且，這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不僅分布于小腸，還分布于肝、腎、腦等部位，廣泛參與藥物的吸收、分布、代謝及排泄，最終影響藥物的療效和毒性大小［1］。

PepT是一種質(zhì)子依賴(lài)型的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，具有12個(gè)跨膜區(qū)域和膜外的糖基化結(jié)構(gòu)。目前所知的寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白PepT主要位于上皮細(xì)胞的刷狀緣膜和基底外側(cè)膜［2］。位于刷狀緣膜的PepT有兩種常見(jiàn)亞型，即PepT1和PepT2;而基底外側(cè)膜處PepT是否亦有不同的亞型目前尚不明了。PepT1主要分布于小腸上皮細(xì)胞，主要轉(zhuǎn)運(yùn)食物中蛋白質(zhì)水解的二肽和三肽，也參與一些口服使用的藥物，如β－內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素頭孢羥氨芐和阿莫西林、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑福辛普利和依那普利、抗病毒藥物貝他定和伐昔洛韋等的吸收［3］。另外還有研究發(fā)現(xiàn)，在眼部血液－房水屏障和血液－視網(wǎng)膜屏障、肝外膽管上皮細(xì)胞頂膜、腎臟近端小管處亦有少量的PepT1表達(dá)［4－6］;而PepT2則主要分布于腎，對(duì)由腎小球?yàn)V入血液中的寡肽進(jìn)行重吸收，另在脈絡(luò)叢及肺部等處也有分布［7－8］。

PepT1屬于低親和力，高轉(zhuǎn)運(yùn)能力的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可以識(shí)別廣泛范圍內(nèi)的不同大小、電荷的藥物分子。另外由于這種主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的Km和Vmax都比較大，腸道高濃度藥物不易使其轉(zhuǎn)運(yùn)能力達(dá)到飽和，這些特性使得靶向PepT1的研究成為口服靶向前藥中最熱門(mén)的領(lǐng)域。研究人員試圖通過(guò)化學(xué)修飾，將那些膜通透能力差的藥物制成對(duì)PepT1具有親和力的前藥，以便借助PepT1將其轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入腸細(xì)胞，從而達(dá)到提高藥物的口服生物利用度的目的。而且因前藥改變了母體藥物的分子構(gòu)型，還有可能避開(kāi)母體藥物所受外排轉(zhuǎn)運(yùn)器的外排作用，進(jìn)一步增加藥物的體內(nèi)有效濃度。本文就PepT1的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制、PepT1底物的特征以及各類(lèi)典型的靶向PepT1的前藥加以介紹。

1 PepT1的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制

PepT1轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程分為三個(gè)步驟(如圖1):首先是小腸上皮細(xì)胞基底外側(cè)膜的Na+/K+－ATPase通過(guò)Na+/K+交換，向細(xì)胞外泵出Na+，產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)外Na+濃度梯度;而后，這種梯度驅(qū)動(dòng)位于細(xì)胞頂膜側(cè)的Na+/H+交換轉(zhuǎn)運(yùn)器(NHE3)將H+轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞外，隨著細(xì)胞外側(cè)的H+濃度上升，細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生H+濃度梯度差和負(fù)的膜電位;最后，PepT1在這兩種梯度的協(xié)同作用下，將藥物或寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)［9］。

圖1 小腸PepT1的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制Figure 1 Transportmechanism of PepT1 in intestine

依據(jù)PepT1轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，PepT1的轉(zhuǎn)運(yùn)是一個(gè)質(zhì)子驅(qū)動(dòng)的過(guò)程，腸道中的pH環(huán)境對(duì)底物的吸收起著關(guān)鍵作用。因此，盡管從十二指腸至回腸段的PepT1表達(dá)逐漸增多，但是由于該段環(huán)境中的pH也逐步升高，故在正常的生理?xiàng)l件下，PepT1底物的轉(zhuǎn)運(yùn)并不能得到相應(yīng)增加［10］，而若適當(dāng)降低腸道的pH，將有利于PepT1對(duì)其底物的轉(zhuǎn)運(yùn)。如抗菌藥頭孢克肟本身就是PepT1的底物，需經(jīng)PepT1主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)而被吸收，Nozawa等［11］在頭孢克肟中添加酸性輔料Eudragit L100－55后給大鼠灌胃(用量以頭孢克肟2.26 mg/kg計(jì))，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種添加了酸性輔料的頭孢克肟的生物利用度是采用普通輔料的頭孢克肟的2.3倍。該研究提示，如果在將藥物制成PepT1靶向前藥的同時(shí)，再結(jié)合添加適當(dāng)?shù)乃嵝暂o料，便可以充分發(fā)揮PepT1的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，協(xié)同提高藥物的口服生物利用度。

2 PepT1靶向前藥的底物模型

PepT1靶向前藥是指以 PepT1為靶標(biāo)，利用PepT1的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)增加藥物膜透過(guò)性，以提高生物利用度的前藥。因此，充分、全面地了解PepT1的結(jié)構(gòu)對(duì)于合理設(shè)計(jì)PepT1靶向前藥具有重要的意義。目前雖然已對(duì)PepT1的大致結(jié)構(gòu)、功能和分布等有比較清楚的了解，但是由于尚未獲得這類(lèi)跨膜蛋白的結(jié)晶，所以還不知曉PepT1完整的3D結(jié)構(gòu)及其與底物的結(jié)合位點(diǎn)，故人們只能通過(guò)研究已知底物的3D結(jié)構(gòu)來(lái)預(yù)測(cè)PepT1底物的結(jié)構(gòu)要素［12］。例如Bailey等［13］研究了100多個(gè)PepT1底物的結(jié)構(gòu)特征，總結(jié)出PepT1底物的結(jié)構(gòu)特性包括:1)一個(gè)能與氨基端NH3+結(jié)合的位點(diǎn);2)氨基端α－C具有一定的立體化學(xué)選擇性(通常是L－型);3)氨基端α－C與R2之間有一段展開(kāi)的平面長(zhǎng)鏈;4)與第一個(gè)肽鍵的羰基形成氫鍵;5)N2可以被烷基化;6)第二個(gè)殘基處的三個(gè)基團(tuán)有特定取向(通常是L－型); 7)一個(gè)有立體選擇性的疏水性口袋;8)一個(gè)羧酸鹽結(jié)合位點(diǎn);9)足夠容納側(cè)鏈R3的空間;10)確定臨近手性中心取向的第二個(gè)羧酸鹽結(jié)合位點(diǎn)(通常是L－型)(參見(jiàn)圖2)。

圖2 PepT1與底物的結(jié)合及底物的結(jié)構(gòu)特征Figure 2 Substrates binding to PepT1 and their structural characteristics

另外，一些已知的底物，如對(duì)氨基苯乙酸、δ－氨基乙酰丙酸以及ω－氨基脂肪酸等，結(jié)構(gòu)中并沒(méi)有肽鍵，但是仍然對(duì)PepT1有較高的親和力，這說(shuō)明肽鍵在底物對(duì)PepT1的識(shí)別中可能并不是必須的［2］。

目前PepT1靶向前藥的主要設(shè)計(jì)思路是用具有特定空間結(jié)構(gòu)的氨基酸或寡肽修飾母體藥物，使其與PepT1有較強(qiáng)的親和力。

3 PepT1靶向前藥的設(shè)計(jì)

3.1 PepT1靶向酰胺類(lèi)前藥

將一些藥物原有的游離氨基與配體氨基酸或短肽的羧基形成肽鍵，即可形成與PepT1親和力較強(qiáng)的酰胺類(lèi)的前藥。如禮來(lái)公司開(kāi)發(fā)了一種抗焦慮藥物L(fēng)Y354740(1)，其經(jīng)注射使用時(shí)，對(duì)多種動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途休^好的療效，但由于其水溶性高，生物透過(guò)能力差，屬于生物藥劑學(xué)分類(lèi)系統(tǒng)(Biopharmaceutical Classification System，BCS)中第三類(lèi)，故在給大鼠和狗經(jīng)口使用后，體內(nèi)生物利用度僅分別為10%和45%。為此，研究人員將LY354740的氨基與丙氨酸以肽鍵相連，得到LY544344(2)，在體腸灌流實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng) LY544344的濃度為0.1 mmol·L－1時(shí)，滲透系數(shù) Peff比 LY354740 提高了10倍左右，且除約10%通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞外，大部分LY544344均是經(jīng)由PepT1轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞，并在細(xì)胞內(nèi)被包括金屬肽酶在內(nèi)的多種肽酶幾乎完全水解成 LY354740，再通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入血液［14－16］。

2.1.2 原因分析（見(jiàn)表2） 由表2可以看出，影響醫(yī)學(xué)生對(duì)思想政治教育感興趣的因素主要有：（1）學(xué)校思想政治教育的形式。有32.7%的醫(yī)學(xué)生認(rèn)為思想政治教育形式單一，基本以理論教學(xué)為主，太枯燥。（2）醫(yī)學(xué)生對(duì)思想政治教育的認(rèn)識(shí)水平。有17.7%的醫(yī)學(xué)生認(rèn)為思想政治教育不重要，學(xué)好專(zhuān)業(yè)課才是根本。（3）學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)過(guò)重。11.3%的醫(yī)學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)過(guò)重，無(wú)暇顧及思想政治學(xué)習(xí)，在有限的時(shí)間內(nèi)，首當(dāng)其沖先學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程。

再如，用于治療體位性低血壓的選擇性α1－受體激動(dòng)劑甲氧胺福林(midodrine，3)是在脫甘氨酸米多君(DMAE，4)分子支鏈的氨基上結(jié)合了甘氨酸后形成的酰胺類(lèi)前藥，其真正有效的成分為DMAE。甲氧胺福林由PepT1轉(zhuǎn)運(yùn)入體內(nèi)，口服生物利用度由DMAE的50%提高至93%［17］，進(jìn)入體內(nèi)后，再在肝臟和血漿中被某種肽酶水解成母體藥物DMAE而發(fā)揮療效。

3.2 PepT1靶向酯類(lèi)前藥

氨基酸的羧基與藥物的氨基偶聯(lián)形成的酰胺類(lèi)前藥可能存在引入的酰胺鍵在體內(nèi)過(guò)于穩(wěn)定、無(wú)法水解成具有藥理活性的母體藥物的問(wèn)題，因此目前報(bào)道的PepT1靶向酰胺類(lèi)前藥僅有兩個(gè)，而更多的是將藥物的游離羥基與氨基酸的羧基酯化后形成的酯類(lèi)前藥。

3.2.1 經(jīng)典PepT1靶向酯類(lèi)前藥

抗病毒藥物伐昔洛韋(Valacyclovir，LACV，5)是目前已上市的最成功的PepT1靶向前藥。其母體藥物阿昔洛韋(Acyclovir，ACV)的水溶性差，難以透過(guò)

3.2.2 減少P－糖蛋白外排的PepT1靶向前藥

P－糖蛋白(P－Glycoprotein，P－gp)是一種 ATP 依賴(lài)泵，作為一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在正常組織中廣泛表達(dá)，并且配體多樣，其生理功能可影響到藥物代謝的全過(guò)程。例如小腸上皮細(xì)胞中的P－糖蛋白，可將進(jìn)入小腸細(xì)胞內(nèi)的藥物外排至腸腔，導(dǎo)致很多藥物的口服生物利用度下降。雖然采用P－gp抑制劑或者運(yùn)用pluronic P85等材料將藥物包裹在膠束中，可以避免P－gp對(duì)藥物的外排作用［21］，但是這些方法存在一定的安全性問(wèn)題，因此有研究者試圖通過(guò)直接改變藥物的結(jié)構(gòu)來(lái)避開(kāi)P－gp的外排，并且，這些結(jié)構(gòu)修飾兼顧了藥物對(duì)PepT1的靶向親和作用，故有助于進(jìn)一步提高其口服生物利用度。

研究表明，絕大部分抗HIV蛋白酶抑制劑均是P－gp的底物，并且這些藥物還是肝和消化道CYP3A4酶的底物，因此這些藥物易于被大量降解或外排，導(dǎo)致口服生物利用度下降，如第一個(gè)獲得FDA批準(zhǔn)的、用于治療艾滋病的HIV蛋白酶抑制劑沙奎那韋(saquinavir，SQV，7)便是如此。Jain 等［22］用二肽纈氨酸－纈氨酸－(Val－Val－)和甘氨酸－纈氨酸腸道上皮細(xì)胞，口服生物利用度只有20%。而伐昔洛韋是用L－纈氨酸將阿昔洛韋的3－OH酯化得到的前藥，其為PepT1的底物，經(jīng)小腸上皮的PepT1轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入體內(nèi)，再經(jīng)腸道和肝臟首過(guò)作用轉(zhuǎn)化為母體藥物阿昔洛韋發(fā)揮抗病毒活性。這一結(jié)構(gòu)的修飾使得伐昔洛韋的口服生物利用度比阿昔洛韋提高了3～5 倍［18－19］。

另一個(gè)酯類(lèi)前藥的例子是抗病毒藥物更昔洛韋(ganciclovir)的 L－纈氨酸酯——纈更昔洛韋(Valganciclovir，6)。纈更昔洛韋比母體藥物更昔洛韋對(duì)PepT1有更高的親和力，能通過(guò)PepT1轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入體內(nèi)，再經(jīng)小腸細(xì)胞的酯酶水解成更昔洛韋發(fā)揮藥效。更昔洛韋的口服生物利用度僅為6%，而纈更昔洛韋的口服生物利用度則提高至61%［20］。－(Gly－Val－)將沙奎那韋的羥基酯化得到了 Val－Val－SQV(8)和 Gly－Val－SQV(9)，大鼠腸道灌流實(shí)驗(yàn)顯示，兩種前藥的空腸吸收速率常數(shù)分別為SQV的4.6和1.8倍。該作者認(rèn)為，這與兩種前藥進(jìn)入消化道與PepT1結(jié)合后發(fā)生空間構(gòu)象的改變，導(dǎo)致P－gp對(duì)其無(wú)法識(shí)別有關(guān)。

3.2.3 眼用PepT1靶向前藥

雖然在某些情況下，口服或靜脈注射給藥也是治療眼部疾病的有效給藥途徑，但是藥物經(jīng)這些途徑進(jìn)入體內(nèi)后均需透過(guò)血－眼屏障(blood ocular barriers，BOB)才能到達(dá)眼睛內(nèi)部組織，發(fā)揮療效，而因BOB由血液－房水屏障和血液－視網(wǎng)膜屏障組成，一些水溶性的藥物分子，如阿昔洛韋(ACV)和更昔洛韋在口服或靜注給藥后無(wú)法透過(guò)BOB。但由于在BOB上也存在PepT，因此通過(guò)對(duì)此類(lèi)藥物的結(jié)構(gòu)修飾，將其制成合適的前藥形式，使其能利用PepT轉(zhuǎn)運(yùn)透過(guò)BOB，以提高藥物的眼內(nèi)生物利用度是一個(gè)可行的辦法。但難點(diǎn)在于必須保證前藥在系統(tǒng)循環(huán)中保持良好的穩(wěn)定性，不會(huì)被系統(tǒng)循環(huán)中的酶(主要是酯酶或者肽酶)水解，能以前藥的形式到達(dá)BOB處，并與此處的PepT結(jié)合進(jìn)入眼內(nèi)部后方才水解出母體藥物。Talluri等［23］根據(jù)水解酶具有立體特異性、且對(duì)L－異構(gòu)體的親和力較強(qiáng)的特點(diǎn)，采用氨基酸的D－異構(gòu)體作為修飾物制備前藥，使其在循環(huán)系統(tǒng)中不易被酶水解。他們對(duì)分別用D－纈氨酸－L－纈氨酸、L－纈氨酸－L－纈氨酸、L－纈氨酸－D－纈氨酸和 D－纈氨酸－D－纈氨酸修飾的 ACV:DLACV、LLACV、LDACV 和 DDACV 在 Caco－2細(xì)胞勻漿、大鼠腸勻漿、肝勻漿中的穩(wěn)定性進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，這些前藥的穩(wěn)定性大小順序?yàn)?DDACV ＞DLACV＞LDACV＞LLACV。另外研究者以AVC及其經(jīng)典PepT1靶向前藥伐昔洛韋(LACV)為參照，考察了前藥在Caco－2細(xì)胞的透過(guò)性。結(jié)果顯示，除DLACV外，其余前藥在Caco－2細(xì)胞的透過(guò)性均高于A(yíng)CV，其中LDACV的表觀(guān)透過(guò)率Papp最高，是LACV的2倍(如圖3)。

圖3 前藥在Caco-2表觀(guān)透過(guò)率(cm·s－1)Figure 3 Apparent permeability of all the prodrugs across Caco－2

上述結(jié)果說(shuō)明:僅摻入一個(gè)D－纈氨酸的前藥可保持對(duì)PepT的親和力，且能有效地降低水解酶的水解，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)血－眼屏障處PepT的靶向作用。另外，部分藥物可通過(guò)局部給藥途徑，用于治療眼前房的病變。但有人研究發(fā)現(xiàn)，在人類(lèi)和家兔的角膜上都存在著外排泵 P－gp［24］，很多眼用藥物，如甾體或非甾體類(lèi)抗炎藥、β－受體阻滯劑、抗生素等等均是P－gp的底物，可被 P－gp外排至角膜前液，導(dǎo)致局部使用藥物的眼部生物利用度下降。因此，利用角膜上皮上表達(dá)的PepT1提高這些藥物的生物利用度成為了人們的研究課題。如Katragadda等［25］將典型的P－gp抑制劑——奎尼丁分別用 L－纈氨酸和 L－纈氨酸－纈氨酸進(jìn)行酯化，得到了VQ和VVQ，結(jié)果，兩種酯化前藥在兔角膜的透過(guò)率分別比奎尼丁提高了1.5倍和3倍;且兔角膜細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有PepT1的經(jīng)典底物甘氨酰肌氨酸(glycyl－sarcosins，Gly－Sar)存在時(shí)，VQ和VVQ的轉(zhuǎn)運(yùn)明顯下降，說(shuō)明這兩種前藥角膜透過(guò)率的提高與其和PepT1的親和力及競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合有關(guān);另用［14C］標(biāo)記的紅霉素進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)有奎尼丁存在時(shí)，由于P－gp被抑制，作為其底物的紅霉素的吸收增加了71%;而若在VQ和VVQ存在的情況下，［14C］紅霉素的吸收并無(wú)明顯增加，說(shuō)明這兩種前藥對(duì)P－gp的作用比其母體藥物奎尼丁小得多。

3.3 巰基二肽載體前藥

目前大多數(shù)PepT1靶向前藥的設(shè)計(jì)思路是模擬PepT1的天然底物，將生物藥劑學(xué)性質(zhì)差的藥物直接修飾成類(lèi)似于二肽或三肽的前藥。但是這類(lèi)前藥幾乎都是依賴(lài)酯鍵或者酰胺鍵與母體藥物相連，這意味著候選藥物必須含有羥基、氨基或者羧基，因此使得這種方法的使用范圍受到了限制。Bailey等［26］根據(jù) PepT1 天然底物 Phe－Ala(10)設(shè)計(jì)了巰基二肽載體(11)，其選用合適的連接臂將載體與酮類(lèi)藥物相連，將氧替換成硫后不僅提高了跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)速率，而且能有效避免肽鍵被水解，提高了該類(lèi)藥物對(duì)PepT1的靶向性。利用這種載體可以將更多種類(lèi)的藥物修飾成PepT1靶向前藥，解決藥物的膜透過(guò)性難題。研究人員稱(chēng)之為“巰基二肽載體前藥手段(thiodipeptide“carrier”prodrug approach)”。還有研究者選擇非甾體抗炎藥萘丁美酮(12)作為模型藥物，考察上述載體能否提高藥物對(duì)PepT1靶向性。雖然酮類(lèi)藥物的羰基不可以直接與連接基團(tuán)相連，但研究表明，肟類(lèi)化合物能夠在體內(nèi)被細(xì)胞色素P450水解成酮類(lèi)，所以他們先將萘丁美酮成肟(13)，通過(guò)特定鏈長(zhǎng)的聚乙二醇與巰基二肽相連得到兩個(gè)萘丁美酮的前藥(14，15)。用Caco－2細(xì)胞考察這兩個(gè)萘丁美酮前藥的靶向性，結(jié)果表明，當(dāng)聚乙二醇重復(fù)單元數(shù)n為0和2時(shí)，兩個(gè)前藥的表觀(guān)滲透性系數(shù)Papp分別是一種 PepT1的典型底物——Pheψ［CS－NH］－Ala(FSA)的1.3 倍和6.3 倍。說(shuō)明萘丁美酮的巰基二肽前藥能利用PepT1跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，迅速進(jìn)入上皮細(xì)胞內(nèi)部，這對(duì)于改善藥物的生物利用度是非常有利的［27］。另外，F(xiàn)oley 等［28］將苯甲醇和苯甲酸與不同嵌段長(zhǎng)度的乙二醇以醚鍵或酯鍵相連，再連接巰基二肽，得到一系列不同鏈長(zhǎng)的巰基二肽載體前藥。結(jié)果顯示當(dāng)乙二醇嵌段以單一酯鍵與載體巰基二肽相連時(shí)，連接臂越長(zhǎng)，PepT1介導(dǎo)的化合物轉(zhuǎn)運(yùn)速率越慢。

這種以巰基二肽為載體提高藥物PepT1靶向性的方法無(wú)疑為研究者拓寬了思路，更多結(jié)構(gòu)的藥物可以被合理巧妙地修飾成PepT1靶向前藥，以改善自身的膜透過(guò)性問(wèn)題，提高口服生物利用度。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，制備PepT1靶向前藥已成為提高和改善某些水溶性不佳、膜通透性差藥物的口服生物利用度的有效手段之一。而用人體必需氨基酸或者短肽對(duì)母體藥物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，以形成前藥，除可利用前藥與PepT1的親和力達(dá)到促進(jìn)吸收的目的之外，因其進(jìn)入人體后既能釋放出母體藥物，也能釋放人體必需的氨基酸，故還可能有一定的營(yíng)養(yǎng)作用。

但是，至今為止，可供修飾的母體藥物在結(jié)構(gòu)上仍受到較大的限制:只有分子結(jié)構(gòu)中含有羥基、羧基、氨基或者羰基等官能團(tuán)的藥物才有可能被制成上述前藥。因此，目前需要進(jìn)行深入探討的課題之一是如何能將具有不同分子結(jié)構(gòu)或基團(tuán)的藥物改造成對(duì)PepT1有親和力、并能在進(jìn)入體內(nèi)后分解和釋放出母體藥物的前藥。

另一個(gè)需要解決的問(wèn)題是如何保證前藥能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和適當(dāng)?shù)牟课环纸夂歪尫?，因?yàn)樗频玫那八幈仨氂泻线m的酶穩(wěn)定性:藥物既不能在被PepT1轉(zhuǎn)運(yùn)之前降解，也不能在進(jìn)入血液后遲遲不降解而仍以前藥形式存在，否則均無(wú)法發(fā)揮藥效。

此外，由于目前對(duì)這類(lèi)前藥的滲透性和靶向性研究多以Caco－2細(xì)胞為試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，而有研究表明，Caco－2細(xì)胞表達(dá)PepT1的水平低于體內(nèi)的相關(guān)細(xì)胞，因此選擇出高表達(dá)PepT1的細(xì)胞模型以便能在體外優(yōu)選出靶向效果好的前藥也成為了PepT1靶向前藥研究過(guò)程中的熱點(diǎn)課題，現(xiàn)已有人在試驗(yàn)使用PepT1 轉(zhuǎn)染的各種細(xì)胞模型，如 HeLa/hPepT1［29］，CHO/hPepT1［30］或 MDCK/hPepT1［31］細(xì)胞模型等。

再有，大量研究已表明PepT1表達(dá)和活性受多種因素，如底物、激素、生長(zhǎng)因子、飲食條件、生長(zhǎng)發(fā)育、晝夜節(jié)律等的調(diào)節(jié)［2］，如 Ihara 等［32］研究發(fā)現(xiàn)，短期的饑餓可以使轉(zhuǎn)運(yùn)器表達(dá)顯著上調(diào)，而飲食攝入氨基酸會(huì)降低腸道中PepT1的水平。這些因素可能會(huì)對(duì)PepT1靶向前藥的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)以及細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳遞產(chǎn)生較大的影響。故如何利用這些生理因素以及采用特殊的生物分子等誘導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)器表達(dá)的上調(diào)、進(jìn)一步促進(jìn)這類(lèi)靶向藥物的體內(nèi)吸收也是非常值得研究的課題。

［1］Dobson PD，Kell D B.Carrier－mediated cellular uptake of pharmaceutical drugs:an exception or the rule［J］.Nat RevDrugDiscov，2008，7(3):205－220.

［2］Terada T，Inui K.Peptide transporters:structure，function，regulation and application for drug delivery［J］.CurrDrug Metab，2004，5(1):85－94.

［3］Meredith D.The mammalian proton－coupled peptide cotransporter PepT1:sitting on the transporter－channel fence? ［J］.PhilosTransRSocLondBBiolSci，2009，364(1514):203－207.

［4］Dias C，Nashed Y，Atluri H，etal.Ocular penetration of acyclovir and its peptide prodrugs valacyclovir and valvalacyclovir following systemic administration in rabbits: An evaluation using ocularmicrodialysis and LC－MS［J］.CurrEyeRes，2002，25(4):243－252.

［5］Atluri H，Anand B S，Patel J，etal.Mechanism of amodel dipeptide transport across blood－ocular barriers following systemic administration［J］.ExpEyeRes，2004，78(4): 815－822.

［6］Lu H，Klaassen C.Tissue distribution and thyroid hormone regulation of PepT1 and Pept2 mRNA in rodents［J］.Peptides，2006，27(4):850－857.

［7］Teuscher N S，Novotny A，Keep R F，etal.Functional evidence for presence of PepT2 in rat choroid plexus: studies with glycylsarcosine［J］.JPharmacolExpTher，2000，294(2):494－499.

［8］Groneberg D A，Nickolaus M，Springer J，etal.Localization of the peptide transporter PepT2 in the lung:implications for pulmonary oligopeptide uptake［J］.AmJPathol，2001，158(2):707－714.

［9］Brandsch M.Transport of drugs by proton－coupled peptide transporters:pearls and pitfalls［J］.ExpertOpinDrug MetabToxicol，2009，5(8):887－905.

［10］ Naruhashi Kazumasa，SaiYoshimichi，Tamai Ikumi，etal. PepT1 mRNA expression is induced by starvation and its level correlates with absorptive transport of cefadroxil longitudinally in the rat intestine［J］.PharmRes，2002，19 (10):1417－1423.

［11］ Nozawa Takashi，Toyobuku Hidekazu，KobayashiDaisuke，etal.Enhanced intestinal absorption of drugs by activation of peptide transporter PepT1 using proton－releasing polymer［J］.JPharmSci，2003，92(11):2208－2216.

［12］ Meredith D，Price R A.Molecularmodeling of PepT1 —towards a structure［J］.JMembrBiol，2006，213(2):79－88.

［13］ Bailey P D，Boyd C A，Bronk JR，etal.How to Make drugs orally active:a substrate template for peptide transporter PepT1［J］.AngewChemIntEdEngl，2000，39 (3):505－508.

［14］ Eriksson A H，Varma M V，Perkins E J，etal.The intestinal absorption of a prodrug of themGlu2/3 receptor agonist LY354740 ismediated by PepT1:in situ rat intestinal perfusion studies［J］.JPharmSci，2010，99(3): 1574－1581.

［15］ Varma M V，Eriksson A H，Sawada G，etal.Transepithelial transport of the group II metabotropic glutamate 2/3 receptor agonist(1S，2S，5R，6S)－2－aminobicyclo［3.1. 0］hexane－2，6－dicarboxylate(LY354740)and its prodrug (1S，2S，5R，6S)－2－［(2'S)－(2'－amino)propionyl］aminobicyclo［3.1.0］hexane－2，6－dicarboxylate(LY544344)［J］.DrugMetabDispos，2009，37(1):211－220.

［16］ Perkins E J，Abraham T.Pharmacokinetics，metabolism，and excretion of the intestinal peptide transporter 1 (SLC15A1)－targeted prodrug(1S，2S，5R，6S)－2－［(2' S)－(2－amino)propionyl］aminobicyclo［3.1.0］hexen－2，6－dicer－ boxylic acid(LY544344)in rats and dogs: assessment of first－pass bioactivation and dose linearity［J］.DrugMetabDispos，2007，35(10):1903－1909.

［17］ Tsuda Masahiro，Terada Tomohiro，Irie Megumi，etal. Transport characteristics of a novel peptide transporter 1 substrate，antihypotensive drug midodrine，and its amino acid derivatives［J］.JPharmacolExpTher，2006，318 (1):455－460.

［18］ Guo A，Hu P，Balimane P V，etal.Interactions of a nonpeptidic drug，valacyclovir，with the human intestinal peptide transporter(hPepT1)expressed in amammalian cell line［J］.JPharmacolExpTher，1999，289(1):448－454.

［19］ Beutner K R.Valacyclovir:a review of its antiviralactivity，pharmacokinetic properties，and clinical efficacy［J］.AntiviralRes，1995，28(4):281－290.

［20］ Sugawara M，HuangW，F(xiàn)ei Y J，etal.Transportof valganciclovir，a ganciclovir prodrug，via peptide transporters PepT1 and PepT2［J］.JPharmSci，2000，89(6): 781－789.

［21］ Shaik N，Giri N，ElmquistW F.Investigation of themicellar effect of pluronic P85 on P－glycoprotein inhibition:cell accumulation and equilibrium dialysis studies［J］.J PharmSci.2009，98(11):4170－4190.

［22］ Jain R，Duvvuri S，Kansara V，etal.Intestinal absorption of novel－dipeptide prodrugs of saquinavir in rats［J］.IntJ Pharm，2007，336(2):233－240.

［23］ Talluri R S，Samanta S K，Gaudana R，etal.Synthesis，metabolism and cellular permeability of enzymatically stable dipeptide prodrugs of acyclovir［J］.IntJPharm，2008，361(1－2):118－124.

［24］ Dey S，Patel J，Anand B S，etal.Molecular evidence and functional expression of P－glycoprotein (MDR1) in human and rabbit cornea and corneal epithelial cell lines［J］.InvestOphthalmolVisSci，2003，44(7):2909－2918.

［25］ Katragadda S，Talluri R S，Mitra A K.Modulation of P－glycoprotein－mediated efflux by prodrug derivatization:an approach involving peptide transporter－mediated influx across rabbit cornea［J］.JOculPharmacolTher，2006，22 (2):110－120.

［26］ Bailey P D.Drug delivery system comprising a thiopeptide，EP，WO2005067978［P］.2005－07－28.

［27］ Foley D，Bailey P，Pieri M，etal.Targeting ketone drugs towards transport by the intestinal peptide transporter，PepT1［J］.OrgBiomolChem，2009，7(6):1064－1067.

［28］ Foley D，PieriM，Pettecrew R，etal.The in vitro transport of model thiodipeptide prodrugs designed to target the intestinal oligopeptide transporter，PepT1［J］.OrgBiomol Chem，2009，7(18):3652－3656.

［29］ Sun J，Dahan A，Amidon G L.Enhancing the intestinal absorption of molecules containing the polar guanidino functionality:a double－targeted prodrug approach［J］.JMedChem，2010，53(2):624－632.

［30］ Fujisawa Yuki，Tateoka Ryoko，Nara Toshifumi，etal.The extracellular pH dependency of transport activity by human oligopeptide transporter 1(hPEPT1)expressed stably in Chinese hamster ovary(CHO)cells:a reason for the bell－shaped activity versus pH［J］.BiolPharm Bull，2006，29(5):997－1005.

［31］ Tsume Yasuhiro，Vig B S，Sun J，etal.Enhanced absorption and growth inhibition with amino acid monoester prodrugs of floxuridine by targeting hPEPT1 transporters［J］.Molecules，2008，13(7):1441－1454.

［32］ Ihara Takashi，Tsujikawa Tomoyuki，F(xiàn)ujiyama Yoshihide，etal.Regulation of PepT1 peptide transporter expression in the rat small intestine under malnourished conditions［J］.Digestion，2000，61(1):59－67.

(責(zé)任編輯:孫大檸)

Advances in Research on Prodrug Targeted to PepT1

YIN Zhi， CAO Feng， PING Qi－neng

(DepartmentofPharmaceutics，ChinaPharmaceuticalUniversity，Nanjing210009，China)

Peptide Transporter 1(PepT1)，which is predominantly distributed throughout the small intestine，plays an important role in the absorption of di－and tripe ptides from the digestion of ingested protein.A lot of poorly absorbed drugs have been modified into prodrugs by affinity for PepT1 to improve permeability across intestinal membrane，and eventually to enhance the oral bioavail ability of the drugs. Recently，this strategy has become a hot topic of research on targeted prodrug.This review has addressed progress of the prodrugs targeted to PepT1 in recent years，including transport mechanism of PepT1，substrate templet for binding to PepT1，and classic PepT1－targeted prodrugs with different structures.

targeted prodrug;Peptide Transporter 1;transportmechanism;ester prodrug

R 914.2

A

1001－5094(2011)01－0015－08

10.3969/j.issn.1001－5094.2011.01.003

［接受日期］2010－09－01

［項(xiàng)目資助］國(guó)家自然科學(xué)基金(No.81001413);教育部新教師基金(No.20090096120002);國(guó)家重大新藥創(chuàng)制科技重大專(zhuān)項(xiàng)(No.2009ZX09310－004)

*通訊作者:平其能，教授;

研究方向:藥物新劑型和新技術(shù);

Tel:025－83271079; E-mail:pingqn2004@yahoo.com.cn