人類胎盤藥物透過性實(shí)驗(yàn)的研究進(jìn)展

孫谷韻，吳 暉，張 峻

(昆明醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院臨床藥學(xué)中心，云南昆明 650032)

隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，影響胎兒在母體內(nèi)生長發(fā)育的因素越來越受到關(guān)注。妊娠期間母體所接觸到的很多物質(zhì)都會對胎兒產(chǎn)生不利影響，比如受污染的空氣、水、煙霧、乙醇(酒精)和藥物等。母體和胎兒有著各自不相通的血液循環(huán)，兩者之間通過胎盤完成營養(yǎng)物質(zhì)、氣體和代謝廢物的交換，胎盤是外界物質(zhì)進(jìn)入胎兒體內(nèi)的必經(jīng)之路，有害物質(zhì)能否透過胎盤或是如何透過胎盤影響到胎兒的生長發(fā)育的毒理學(xué)研究內(nèi)容，本文綜述了藥物和環(huán)境污染物透過人類胎盤的進(jìn)展。

1 人類胎盤透過性的相關(guān)影響因素

在胎兒發(fā)育期內(nèi)，胎盤在物質(zhì)交換和對妊娠的調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮了重要作用。胎兒發(fā)育所需的各種物質(zhì)包括氧氣、水、電解質(zhì)、葡萄糖、激素和抗體都必須通過胎盤進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，而胎兒的代謝廢物如二氧化碳和尿素等也是通過胎盤清除回母體。

影響物質(zhì)胎盤透過性的因素有很多，包括物質(zhì)的分子量大小、離子化程度、脂溶性和蛋白結(jié)合率;胎盤本身的功能、對物質(zhì)的代謝能力;胎盤-胎兒循環(huán)和母體-胎兒循環(huán)的血流速度;代謝酶的生物轉(zhuǎn)化以及母體和胎兒肝對物質(zhì)的代謝等。如相對分子質(zhì)量＜600、非離子、脂溶性的大分子物質(zhì)可以很容易透過胎盤屏障，其轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制僅與母體及胎兒循環(huán)的血流速度相關(guān)。以前認(rèn)為胎盤屏障是天然的屏障，可以抵擋一切有害物質(zhì)侵襲胎兒，但隨著研究的深入，逐漸認(rèn)識到一些物質(zhì)可以透過人類胎盤屏障并可能影響到胎兒的生長發(fā)育，包括用于臨床治療的藥物，如地高辛和長春新堿等可以透過胎盤屏障并對胎兒有致畸作用［1］。胎兒暴露在孕婦所接觸的各種因素中，那么這些能夠?qū)μ旱纳L發(fā)育產(chǎn)生影響的物質(zhì)的胎盤透過性便成為研究的重點(diǎn)。

2 人類胎盤透過性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究方法

2.1 體內(nèi)胎盤透過性研究

體內(nèi)胎盤透過性研究只能用于因懷孕前已患有某種疾病、醫(yī)師必須權(quán)衡孕期用藥治療原發(fā)疾病的利弊，例如糖尿病和癲癇等。在獲得患者知情同意后，臨床醫(yī)師選用能將藥物對胎兒的影響降至最低的治療計(jì)劃，密切監(jiān)測孕期內(nèi)孕婦的各項(xiàng)生理變化并根據(jù)情況隨時調(diào)整治療方案，在分娩后對新生兒進(jìn)行健康評估，總結(jié)和評價已用藥物對胎兒的影響［2－3］。從理論上講，這種研究方法可以得到關(guān)于藥物胎盤透過性或藥物致畸作用的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，但這違背了醫(yī)學(xué)倫理道德，在科研工作中是較難完成的。

2.2 體外胎盤灌注實(shí)驗(yàn)

2.2.1 體外胎盤灌注實(shí)驗(yàn)的方法和原理［4－6］

選取剛娩出的、完整的健康人胎盤，用灌流液將單個小葉中的血液沖洗干凈后，模擬人體子宮內(nèi)各種條件建立母體和胎兒的雙側(cè)閉合循環(huán)或是單側(cè)開放循環(huán)。此灌注模型利用蠕動泵作為循環(huán)動力，通過不同比例的氧氣和二氧化碳飽和灌流液、調(diào)節(jié)其酸堿度，保證灌流后胎盤組織的成活力和功能性。在該模型的建立過程中，確保胎盤的生物活性是進(jìn)行藥物透過性研究的關(guān)鍵，通過監(jiān)測葡萄糖的消耗量和乳酸的生成量來判斷胎盤是否具有生物活性，成功建立循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)需通過觀察有無漏液、測定藥物的透過率進(jìn)行評價。灌注模型構(gòu)建成功后，在母體側(cè)灌流液中加入一定濃度的待測藥物、化學(xué)物或是可以在體外合成的藥物代謝產(chǎn)物，平衡一段時間后，從胎兒側(cè)灌流液中抽取樣本，根據(jù)所測物質(zhì)的特性選擇合適的方法進(jìn)行檢測，通過測出的物質(zhì)濃度確定其胎盤透過性。

2.2.2 體外胎盤灌注實(shí)驗(yàn)的起源與發(fā)展

20世紀(jì)60年代Krantz首次研制了人胎盤體外灌注模型進(jìn)行胎盤透過性研究，70年代Schneider等［7］在技術(shù)上進(jìn)行了探索，只將某一獨(dú)立胎盤小葉進(jìn)行灌注并將胎盤托盤由篩形改為環(huán)形，這些改進(jìn)不僅節(jié)省了實(shí)驗(yàn)材料，而且提高了研究結(jié)果的精密度，這次技術(shù)上的改進(jìn)顯示，灌注單個胎盤小葉得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以代表整個胎盤的滲透性。1983年，Brandes等［8］再次改進(jìn)裝置，將胎盤托盤的邊緣加寬以使胎盤更易固定，減少了邊緣組織發(fā)生撕裂的概率，并且沒有將胎盤的胎兒面浸在灌流液中、以便觀察在灌流時有無滲漏情況，這樣又提高了模型正常運(yùn)轉(zhuǎn)的成功率，通過對葡萄糖、菊糖及安替比林胎盤透過性的研究總結(jié)了該模型用于藥物胎盤透過性研究的可行性。通過這兩次改進(jìn)，人胎盤體外灌注模型的構(gòu)建技術(shù)已較成熟，此后研究者們又進(jìn)一步考察了灌流液成分和灌流液供氧情況可能對胎盤透過率的影響。Mathiesen等［9］通過研究指出，在利用體外胎盤循環(huán)進(jìn)行脂溶性物質(zhì)透過性實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)考慮到灌流液中的蛋白含量對透過率的影響。Bachmaier等［10］于2007年利用體外胎盤灌注模型首次從超微結(jié)構(gòu)水平對胎盤組織灌注前后的形態(tài)學(xué)改變的觀察結(jié)果顯示，在胎盤灌注過程中，降低供氧量可引起胎盤絨毛結(jié)構(gòu)的改變，從而導(dǎo)致安替比林的胎盤透過率顯著降低。近年來，利用該模型對各類藥物進(jìn)行了胎盤透過性研究，發(fā)現(xiàn)還是有些藥物能通過胎盤，對胎兒發(fā)育有一定的影響，如美沙酮，阿米替林和部分喹諾酮類藥物(表1)。目前，人胎盤體外灌注模型不僅用于研究治療藥物對胎兒的暴露，還用于研究孕婦生活的環(huán)境因素對胎兒的影響，苯并芘是普遍存在于香煙、被污染的空氣和一些食物中的高度致癌物，研究表明苯并芘具有胎盤透過性［12］。除了利用該模型進(jìn)行物質(zhì)透過性研究外，對胎盤組織本身變化的研究也是近幾年醫(yī)藥相關(guān)學(xué)科的新進(jìn)展，2009年，蘇黎世大學(xué)醫(yī)院與劍橋大學(xué)等多家機(jī)構(gòu)聯(lián)合再次利用納米級聚乙烯珠對該模型在灌流不同時間后的胎盤組織改變進(jìn)行了對比，結(jié)果顯示，直徑為240 nm的聚乙烯珠可被胎盤吸收且可透過胎盤屏障，但胎盤組織的生物活性和功能在灌流后沒有改變，該模型可用于毒理學(xué)和藥理學(xué)研究［21］。在國內(nèi)，關(guān)于體外胎盤灌注模型的研究仍處在起步階段，與發(fā)達(dá)國家之間存在一些差距，有很大的發(fā)展空間。

表1 利用人胎盤體外灌注模型研究藥物胎盤透過性

2.2.3 體外胎盤灌注實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢與不足

人胎盤絨毛小葉體外灌注模型在發(fā)達(dá)國家已成為妊娠期物質(zhì)胎盤透過性研究的重要方法，為一些孕婦在妊娠期內(nèi)可能接觸到的物質(zhì)能否透過人體胎盤屏障、對胎兒有無致畸作用提供了最直接的證據(jù)。但其也存在一些不足與局限，如對妊娠早期用藥的研究，因妊娠前3個月內(nèi)胎盤未發(fā)育健全，無法通過該模型對妊娠早期的藥物胎盤透過性進(jìn)行評價，而且該實(shí)驗(yàn)方法只選用了健康人的妊娠晚期胎盤，沒有對病理性胎盤的透過功能進(jìn)行研究，在今后的研究中還要考慮這些相關(guān)因素，對物質(zhì)的胎盤透過性及胎盤的代謝功能方面進(jìn)行更深入的探索。

3 展望

胎兒在母體內(nèi)會接觸到各種外界物質(zhì)并受之影響，這些因素對胎兒產(chǎn)生的影響是否有害則需要通過研究進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均可以幫助了解物質(zhì)通過胎盤的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝機(jī)制，選用人體胎盤組織進(jìn)行研究是很好的創(chuàng)新與發(fā)展。體外胎盤灌注模型發(fā)展至今已成為國際上公認(rèn)的研究物質(zhì)胎盤透過性的經(jīng)典方法［22］，其研究結(jié)果可以為胎兒所接觸的物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評估提供重要信息，隨著醫(yī)藥學(xué)、環(huán)境衛(wèi)生學(xué)的不斷發(fā)展，人胎盤體外灌注模型的應(yīng)用將更加廣泛。

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