陸 苑,潘 潔,謝玉敏,鄭 林,黃 勇,王永林,李勇軍
(1.貴州省藥物制劑重點實驗室,貴州貴陽 550004;2.貴陽醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,民族藥與中藥開發(fā)應(yīng)用教育部工程研究中心,貴州貴陽 550004;3.貴陽醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,貴州貴陽 550004)
頭花蓼水提取物對CYP450酶誘導(dǎo)和抑制作用研究
陸 苑1,3,潘 潔1,謝玉敏1,鄭 林1,3,黃 勇1,3,王永林1,3,李勇軍2,3
(1.貴州省藥物制劑重點實驗室,貴州貴陽 550004;2.貴陽醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,民族藥與中藥開發(fā)應(yīng)用教育部工程研究中心,貴州貴陽 550004;3.貴陽醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院,貴州貴陽 550004)
中國圖書分類號:R-332;R284.1;R329.24;R345.99;R977.3
摘要:目的 考察頭花蓼水提取物對人肝微粒體CYP450 5種亞型酶的體外抑制作用和對小鼠的體內(nèi)誘導(dǎo)作用,從而預(yù)測發(fā)生藥物相互作用的可能性,為臨床合理用藥提供科學(xué)依據(jù)。方法 以探針底物代謝物生成法,考察頭花蓼水提取物體外對人肝微粒體主要I相代謝酶CYP1A2、CYP2E1、CYP2C9、CYP2C19和CYP3A4活性的影響;采用微粒體體外孵育法,考察小鼠經(jīng)高、低劑量(1.16、0.58 g·kg-1)頭花蓼水提取物分別連續(xù)灌胃7 d和14 d后,小鼠肝微粒體中主要I相代謝酶活性的變化,以評價頭花蓼水提取物對小鼠肝微粒體主要CYP450酶是否有誘導(dǎo)作用。結(jié)果 頭花蓼水提取物對人肝微粒體中主要的CYP450 I相代謝酶的抑制作用均不強,IC50值在849.6~2 287 mg·L-1;與空白對照組比較,1.16 g·kg-17 d組小鼠CYP2C9和CYP3A4活性分別增加了49.9%和21.1%(P<0.01和P<0.05),0.58 g· kg-114 d組小鼠CYP2C9和CYP3A4活性分別增加了27.6%和15.5%(P<0.01和P<0.05),1.16 g·kg-114 d組小鼠CYP2C9和CYP3A4活性分別增加了67.5%和32.1% (P<0.01),頭花蓼提取物對其余CYP亞型活性未見明顯影響。結(jié)論 在臨床劑量下,頭花蓼水提取物對人肝微粒體CYP1A2、CYP2E1、CYP2C9、CYP2C19和CYP3A4無明顯抑制作用,對小鼠肝微粒體CYP2C9和CYP3A4顯示誘導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞:頭花蓼水提取物;CYP450酶;酶抑制;酶誘導(dǎo);藥物相互作用;肝微粒體
網(wǎng)絡(luò)出版時間:2015-7-22 10:42 網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20150727.0901.027.html
頭花蓼(Polygonum capitatum Buch.-Ham.ex D.Don)。頭花蓼又名石莽草、四季紅、紅酸桿等,屬于蓼科(Polygonaceae),蓼屬(Polygonum),頭狀蓼組(Cephalophilon)多年生草本植物,是少數(shù)民族地區(qū)的常用藥。主要用于清熱解毒、利尿通淋、腎盂腎炎、尿路結(jié)石、膀胱炎、痢疾、風(fēng)濕痛、跌打損傷、尿道感染、瘡瘍濕疹等癥[1]。目前開發(fā)出以頭花蓼為主要原料的有“熱淋清膠囊”、“熱淋清顆粒”、“四季草顆?!焙汀懊诹苣z囊”等制劑。這些制劑廣泛用于治療泌尿道系統(tǒng)疾病,但是藥品說明書中均未提及藥物相互作用的相關(guān)信息。
細胞色素P450(CYP450)超基因家族是人類藥物代謝酶系統(tǒng)中最重要的一種酶,CYP1A2、CYP2E1、CYP2C9、CYP2C19和CYP3A4是其重要的亞型[2],普遍認為90%的藥物代謝是由CYP酶系介導(dǎo)的。CYP450酶系被抑制或被誘導(dǎo)是導(dǎo)致藥物代謝性相互作用的主要原因,其中酶抑制作用所致藥物相互作用的臨床意義遠大于酶誘導(dǎo)作用,約占代謝性相互作用的70%[3]。
基于頭花蓼水提取物對CYP450的抑制和誘導(dǎo)作用研究未見相關(guān)報道,本課題以頭花蓼水提取物(頭花蓼相關(guān)制劑均為水提取物)為研究對象,采用人肝微粒體研究頭花蓼水提取物對人肝微粒體細胞色素P450酶5種亞型的體外抑制作用,采用ICR小鼠研究頭花蓼水提取物對小鼠細胞色素P450酶5種亞型的誘導(dǎo)作用,以探討頭花蓼相關(guān)制劑對CYP450酶亞型的調(diào)控作用,及推測與常用藥物聯(lián)用時是否產(chǎn)生藥物相互作用,對促進臨床合理用藥并最大限度地避免盲目聯(lián)合用藥導(dǎo)致不良后果,保證臨床用藥的安全性和有效性具有重要意義。
1.1儀器 超高效液相色譜系統(tǒng)(ACQUITY UP-LC,美國沃特世公司,包括二元梯度泵、真空脫氣機、自動進樣器、柱溫箱、電噴霧三重四級質(zhì)譜儀、Masslynx 4.1質(zhì)譜工作站);Allegra 64R低溫高速離心機(美國Beckman Coulter公司);AE240十萬分之一電子天平(梅特勒-托利多儀器上海有限公司);超純水機(四川沃特爾科技發(fā)展有限公司);DK-98ПA恒溫水浴鍋(泰斯特);GILSON移液器(四川吉爾森儀器有限責(zé)任公司);700系列超低溫冰箱(美國Thermo公司);PHS-3C型pH計(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)。
1.2試劑 人肝微粒體(購于美國BD公司);NADP+(購于Roche公司);6-磷酸葡萄糖、6-磷酸葡萄糖脫氫酶(購于Sigma公司);氯化鎂、氯化鈉、氯化鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀均為分析純;甲醇為色譜純;屈臣氏蒸餾水;乙腈為德國默克試劑公司。
1.3藥品與藥材 非那西丁(批號81105)、奧美拉唑(批號90925)、甲苯磺丁脲(批號20321);咪達唑侖注射液(批號20120903)江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司;氯唑沙宗(批號100364-200301)、對乙酰氨基酚(批號100018-200408)購于中國食品藥品檢定研究院;羥基甲苯磺丁脲(批號1-PSB-27-2)、5羥基奧美拉唑(批號1-PSB-27-2)和6羥基氯唑沙宗(批號6-QFY-28-2)均購于加拿大TRC公司;α-羥基咪達唑侖(批號FN101512-07)購于美國Cerilliant公司;頭花蓼藥材采自貴州施秉的頭花蓼GAP藥材基地。
2.1頭花蓼水提取物的制備和主要成分的含量頭花蓼干燥全草,去除泥沙后,剪成小段,準(zhǔn)確稱量為2.67 kg,取10倍體積蒸餾水,浸泡30 min,煎煮2 h后過濾,再以8倍體積蒸餾水煎煮2 h,合并煎煮液濃縮,微波真空干燥,粉碎后準(zhǔn)確稱量,得棕色提取物固態(tài)粉末475 g。結(jié)果測定其水萃取產(chǎn)率17.79%。
用UPLC-MS/MS法[4]測定本次提取的頭花蓼水提取物中各成分的含量(n=6):沒食子酸(14.41 ±0.95)‰(R.S.D.=6.57%),原兒茶酸(0.43± 0.03)‰(R.S.D.=5.92%),楊梅苷(0.25± 0.02)‰(R.S.D.=8.26%),陸地棉苷(0.56± 0.03)‰(R.S.D.=4.54%),槲皮苷(2.11± 0.15)‰(R.S.D.=7.22%),槲皮素-3-O-a-L-鼠李糖苷(0.46±0.03)‰(R.S.D.=5.38%),槲皮素(1.10±0.05)‰(R.S.D.=4.56%)。
2.2動物實驗 ICR小鼠,♂,體質(zhì)量18~20 g,清潔級,由重慶騰鑫生物技術(shù)有限公司提供,動物質(zhì)量合格證:醫(yī)動字第SCXK(渝)2012-0008號。飼養(yǎng)及管理均嚴(yán)格按照實驗室動物的要求及規(guī)則,在溫度為(22±2)℃,濕度為(50±10)%的空調(diào)間飼養(yǎng)。
2.3小鼠肝微粒體制備 小鼠禁食過夜(自由飲水),頸椎脫臼后,剖腹,暴露肝臟,立即以4℃生理鹽水洗去肝臟中血液,取出肝臟,按鈣沉淀法[5]制備肝微粒體,置-80℃保存?zhèn)溆?,采用考馬斯亮藍試劑盒測定肝微粒體蛋白濃度[6]。
2.4分析條件
2.4.1液相條件 色譜柱:Waters BEH C18(2.1 mm×50 mm,1.7 μm)柱,保護柱:Waters Van Guard BEH C18(2.1 mm×5 mm,1.7 μm),流速:0.35 mL ·min-1,柱溫:45℃,流動相:0.1%甲酸乙腈(A)-0.1%甲酸水溶液(B),檢測5種專一性代謝產(chǎn)物的梯度條件0~3.0 min 5%~65%A,3.0~3.5 min 65%~90%A,3.5~4.5 min 10%A;進樣體積1 μL。
2.4.2質(zhì)譜條件 電噴霧電離源(ESI);毛細管電壓:3 kV;離子源溫度:120℃;去溶劑氣溫度:350℃;去溶劑氣:N2,流速650 L·h-1;反吹氣:N2,流速:50 L·h-1;碰撞氣:Ar,流速:0.16 mL·min-1;質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集及處理軟件為MassLynx V4.1工作站,掃描方式為多反應(yīng)離子監(jiān)測模式(MRM);對乙酰氨基酚、6-羥基氯唑沙宗、羥基甲苯磺丁脲、α-羥基咪達唑侖、5-羥基奧美拉唑和葛根素(內(nèi)標(biāo)物)的離子對條件見Tab 1。
Tab 1 Mass spectrometric conditions
2.5頭花蓼水提取物對人CYP450酶的抑制作用考察
2.5.1人肝微粒體體外孵育體系[7]采用NADPH再生系統(tǒng),終體積為200 μL的體外孵育體系包含肝微粒體蛋白0.5 g·L-1、NADP+20 g·L-1、6-磷酸葡萄糖20 g·L-1、MgCl213.3 g·L-1、6-磷酸葡萄糖脫氫酶40 kU·L-1,甲苯磺丁脲、氯唑沙宗、咪達唑侖、奧美拉唑和非那西丁在溶液中的濃度分別為100、50、25、50、50 μmol·L-1,以及不同濃度的頭花蓼水提取物,其余為pH為7.4的0.1 mol·L-1PBS緩沖溶液。37℃預(yù)孵3 min,加入各探針底物開始反應(yīng),孵育60 min,每次加入反應(yīng)體系中有機試劑終濃度不超過1%(V/V)。反應(yīng)完畢后加入100 μL甲醇終止反應(yīng),再加入2 mg·L-1葛根素溶液100 μL,渦混,超聲3 min,15 000 r·min-1離心10 min,生成相應(yīng)的5種代謝物(羥基甲苯磺丁脲、6-羥基氯唑沙宗、α-羥基咪達唑侖、5-羥基奧美拉唑和對乙酰氨基酚)用UPLC-MS/MS定量分析。
2.5.2頭花蓼水提取物IC50值的測定 將9個不同濃度的頭花蓼水提取物(25、50、50、100、200、400、600、800、1 000 mg·L-1)分別與混合探針?biāo)幬镌谌烁挝⒘sw孵育液中共同孵化,對照組加入等體積的純化水代替,每個樣品平行操作3次,余下孵育處理程序同“2.5.1”項下,測定方法同“2.4”項下。使用GraphPad v5.0軟件作圖并計算IC50值。
2.5.3體外頭花蓼的劑量換算 假設(shè)藥物全部吸收經(jīng)過肝臟代謝。正常成人肝臟重量為1.4 kg,每克肝臟組織可制得20 mg微粒體酶。孵育體系中藥物濃度為C,總孵育體積為200 μL,微粒體酶濃度為0.5 g·L-1。那么每個健康肝臟制得微粒體酶量1.4×103×20=2.8×104(mg);
臨床上,頭花蓼有關(guān)制劑一次口服劑量轉(zhuǎn)化成生藥量為10~20 g生藥/次,根據(jù)水提取物的轉(zhuǎn)化率17.79%,10~20 g生藥相當(dāng)于提取物1.78~3.56 g,對應(yīng)孵育體系中藥物濃度C為31.77~63.54 mg·L-1。
2.6頭花蓼水提取物對小鼠肝微粒體CYP450酶的誘導(dǎo)作用研究 ICR小鼠(♂,18~20 g)30只,隨機分成5組,每組6只。分為空白對照組(0.5% CMC-Na溶液灌胃)、0.58(7 d)、1.16(7 d)、0.58 (14 d)和1.16 g·kg-1(14 d)藥物處理組(分別給予0.58 g·kg-1和1.16 g·kg-1頭花蓼提取物的0.5%CMC-Na混懸液灌胃)。在d 8和d 15,以“2.3”法制備肝微粒體,小鼠肝微粒體的孵育同“2.5.1”項下,測定方法同“2.4”項下。
3.1頭花蓼水提取物對CYP450酶的5個亞型活性的抑制作用 結(jié)果表明,人肝微粒體中細胞色素P450酶5種亞型的體外抑制作用隨頭花蓼水提取物濃度的增大而逐漸減弱(Fig 1),且使用GraphPad v5.0軟件作圖并計算孵育液中頭花蓼水提取物對各個亞型的IC50值遠大于31.77~63.54 mg·L-1,IC50值見Tab 2,揭示頭花蓼水提取物對5個亞型活性的抑制作用非常弱。
Tab 2 IC50values of Polygonum capitatum water extract on five CYP450 isoforms in human liver microsomes
Fig 1 Inhibitory effects of Polygonum capitatum water extract on five CYP450 isoforms in human liver microsomes(±s,n=3)
3.2頭花蓼水提取物對小鼠CYP450酶的誘導(dǎo)作用 以空白對照組酶活性均值為100%,1.16 g· kg-17 d組小鼠CYP2C9和CYP3A4活性分別增加了49.9%和21.1%(P<0.01和P<0.05),0.58 g ·kg-114 d組小鼠CYP2C9和CYP3A4活性分別增加了27.6%和15.5%(P<0.01和P<0.05),1.16 g·kg-114 d組小鼠CYP2C9和CYP3A4活性分別增加了67.5%和32.1%(P<0.01),頭花蓼提取物對其余CYP亞型活性未見明顯影響(Fig 2)。
Fig 2 Relative activities of CYP450 isoforms in mouse liver microsomes after oral administration of Polygonum capitatum water extract(±s,n=3)
本實驗使用UPLC-MS/MS建立了同時測定人和小鼠肝微粒體孵育系統(tǒng)中Cocktail混合探針?biāo)幬飳?yīng)代謝物(CYP1A2-非那西?。阴0被印YP2E1-氯唑沙宗/6羥基氯唑沙宗、CYP2C19-奧美拉唑/5-羥基奧美拉唑、CYP2C9-甲苯磺丁脲/羥基甲苯磺丁脲和CYP3A4-咪達唑侖/α-羥基咪達唑侖)的方法,此方法可特異、快速、準(zhǔn)確、靈敏地同時測定孵育體系中的5個代謝物。
實驗中采用人混合肝微粒體作為研究對象,可降低個體和種屬差異造成的影響,具有實際指導(dǎo)意義。5種亞型酶的特異性抑制劑磺胺苯吡唑、氯美噻唑、酮康唑、氟康唑、ɑ-萘黃酮均能抑制人肝微粒體中CYP1A2、CYP2E1、CYP2C9、CYP2C19和CYP3A4的活性,并且其IC50值在文獻報道值的3倍以內(nèi),說明所建立的“Cocktail探針?biāo)幬锓ā狈椒ǔ晒Α6^花蓼水提取物對這5個亞型酶的IC50值為849.6~2 287 mg·L-1,遠大于臨床常用劑量31.77 ~63.54 mg·L-1,說明頭花蓼對人肝微粒體中5個亞型酶沒有抑制作用。文獻報道,小鼠是模擬人肝臟CYP450代謝外源性物質(zhì)最合適的動物模型。因此,本實驗采用小鼠研究頭花蓼水提取物對CYP450的抑制和誘導(dǎo)作用[8]。
本實驗結(jié)果表明,頭花蓼水提取物對人肝微粒體CYP450無抑制作用,而在ICR小鼠體內(nèi)對CYP2C9和CYP3A4產(chǎn)生誘導(dǎo)作用。小鼠體內(nèi)結(jié)果與頭花蓼水提取物對大鼠體內(nèi)CYP450酶活性影響的文獻報道一致[9]。頭花蓼相關(guān)制劑均為水提取物,其主要成分為酚酸類和黃酮類,包括原兒茶酸、沒食子酸、槲皮素、槲皮苷、楊梅苷、陸地棉苷等,酚酸類化合物沒食子酸及黃酮類化合物槲皮素和槲皮苷的單體對CYP450酶的體外活性研究表明,其對CYP2C9和CYP3A4主要為抑制作用[10-15]。槲皮素對CYP450酶的活性影響雖有許多報道,但大部分報道為槲皮素的單體在體外肝微粒體或原代細胞中對CYP450酶的活性影響,其所使用的槲皮素單體濃度與頭花蓼水提取物中的槲皮素濃度也不同,如和凡等[13]關(guān)于槲皮素、山奈酚、蘆丁對大鼠肝微粒體細胞色素P450酶的誘導(dǎo)作用研究中,槲皮素單體的低、中、高濃度分別為10、50、250 mg·kg-1,而本水提取物槲皮素含量為1.10 mg·kg-1,濃度差異較大,加之研究對象頭花蓼水提取物成分復(fù)雜,使得結(jié)果不一致。我們又結(jié)合中藥藥物相互作用研究的相關(guān)文獻,同樣以黃酮類成分的中藥水提取物如銀杏水提取物[16-17]與黃芩水提取物[18]對大鼠CYP450酶活性的影響,表明對CYP2C9與CYP3A4存在誘導(dǎo)作用。從查閱文獻可知,化合物單體與中藥提取物、體外實驗與體內(nèi)實驗之間對CYP450酶活性影響都存在差異,所以暫時無法推測頭花蓼水提取物誘導(dǎo)CYP2C9與CYP3A4活性的化學(xué)成分,該部分內(nèi)容也在進一步的研究中。
綜上所述,臨床上與以頭花蓼為主要原料的單方制劑(如熱淋清顆粒)聯(lián)合用藥時,不會出現(xiàn)由于抑制作用導(dǎo)致的藥物不良反應(yīng),但可能使CYP2C9 和CYP3A4的底物藥物代謝過快,而導(dǎo)致藥效降低。
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Inhibitory and inductive effects of Polygonum capitatum water extract on CYP450
LU Yuan1,3,PAN Jie1,XIE Yu-min1,ZHENG Lin1,3,HUNAG Yong1,3,WANG Yong-lin1,3,LI Yong-jun2,3
(1.Provincial Key Laboratory of Pharmaceutics in Guizhou Province,Guiyang 550004,China;2.School of Pharmacy,Guiyang Medical College,Engineering Research Center for the Development and Application of Ethnic Medicines and TCM,Ministry of Education,Guiyang 550004,China;3.School of Pharmacy,Guiyang Medical College,Guiyang 550004,China)
Abstract:Aim To evaluate the inhibitive and induc-tive effects of Polygonum capitatum water extract onbook=1152,ebook=121main cytochrome P450 isoforms in human and liver mi-crosomes of mouse in vitro for predicting the herb-drug interactions in clinical application.Methods The in vitro inhibitory effect was evaluated by incubating Po-lygonum capitatum water extract with the probe sub-strates of main phase I metabolic enzymes in human liver microsomes,including CYP1A2,CYP2E1,CYP2C9,CYP2C19 and CYP3A4.Mice were adminis-tered with Polygonum capitatum water extract at dosage of 0.58 g·kg-1and 1.16 g·kg-1by gastric lavage for successive 7 days and 14 days,then the cocktail-LC-MS/MS method was applied to assess the inductive effect of main CYP450 isoforms in mouse liver micro-somes.Results The IC50values of Polygonum capita-tum water extract on main CYP450 isoforms in human liver microsomes were from 849.6 mg·L-1to 2 287 mg·L-1.Compared with the blank control group,the activites of CYP2C9 and CYP3A4 in 1.16 g·kg-17 d group were about 49.9%and 21.1%higher(P<0.01,P<0.05)respectively,the activities of CYP2C9 and CYP3A4 in 0.58 g·kg-17 d group were 27.6%and 15.5%higher(P<0.01,P<0.05)respectively,the activities of CYP2C9 and CYP3A4 in 1.16 g·kg-114 d group were 67.5%and 32.1% higher(P<0.01)respectively,while the activities of CYP1A2,CYP2E1 and CYP2C19 were not increased significantly in Polygonum capitatum treatment group.
Conclusions Polygonum capitatum water extract do not show the inhibitory effect on main CYP450 in hu-man liver microsomes.There is induction on CYP2C9 and CYP3A4 in mouse liver microsomes by Polygonum capitatum water extract.
Key words:Polygonum capitatum water extract;CYP450 enzyme;enzyme inhibition;enzyme induc-tion;herb-drug interaction;liver microsomes
作者簡介:陸 苑(1988-),女,博士生,研究方向:中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)與藥代動力學(xué),Tel:0851-6908899,E-mail:314521537 @qq.com;李勇軍(1973-),男,碩士,教授,碩士生導(dǎo)師,研究方向:中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)與藥代動力學(xué),通訊作者,Tel:0851-6908486,E-mail:liyongjun026@126.com
基金項目:國家科技支撐計劃課題(No 2013BAI11B01);貴州省科技重大專項項目(黔科合重大專項字[2011]6019號);貴州省中藥現(xiàn)代化科技產(chǎn)業(yè)研究開發(fā)專項(黔科合ZY字[2013]3020號,黔科合中藥字[2013]5062號);貴州省中藥現(xiàn)代化科技產(chǎn)業(yè)研究開發(fā)專項(黔科合重G字[2013]4001)
收稿日期:2015-05-18,修回日期:2015-06-13
文獻標(biāo)志碼:A
文章編號:1001-1978(2015)08-1147-06
doi:10.3969/j.issn.1001-1978.2015.08.024