優(yōu)化P－gp給藥模式的相關(guān)研究進(jìn)展▲

劉璽章 綜 述 王代友 審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院口腔頜面外科，南寧市 530021，E－mail:liuxizhang98@163．com)

P－糖蛋白(P－gp)作為 ATP－結(jié)合盒(ATP－binding cassette，ABC)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的其中一員，扮演著清除細(xì)胞毒素和外源生命體的生理屏障的角色［1］，在正常人體組織中廣泛分布［2］。它可能保護(hù)人體某些敏感器官免于有毒物質(zhì)的侵入，阻止其進(jìn)入胞液或?qū)⑵渑懦霭猓?］。人類 P－gp 有兩種亞型，Ⅰ型(MDR1/ABCB1)是一種藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體，Ⅱ型(MDR2/3/ABCB4)將分泌的磷脂酰膽堿匯入膽汁成分中［4］。單個(gè)的P－gp分子能夠識(shí)別和轉(zhuǎn)運(yùn)多種藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，小至分子量250 g/moL的西咪替丁大到1 202 g/moL的環(huán)孢素，很多疏水性化學(xué)底物都能與其相互作用［4－5］。P－gp也可使低滲透性藥物從血液被大幅度“擠”進(jìn)腸道內(nèi)，還能加強(qiáng)肝細(xì)胞和腎小管將藥物排泄至相鄰腔隙。因此，P－gp可能會(huì)減少口服藥物的吸收以及生物利用度。此外，P－gp能限制細(xì)胞吸收藥物［2］，在腫瘤細(xì)胞上也可見P－gp的過量表達(dá)，并在化療藥物中釋放以防止其細(xì)胞內(nèi)化，使化療失敗。因此，這種蛋白是腫瘤治療——尤其是化療方式成功的主要障礙［6－7］，人們圍繞其展開大量研究，試圖尋求能夠克服 P－gp 多藥耐藥(multi－drug resistance，MDR)現(xiàn)象的最佳給藥模式，這其中不僅包括單純的抑制P－gp，還有各種可避開與其相互作用的技術(shù)［1，8］。本文針對(duì)這些有望優(yōu)化P－gp給藥模式的方法作一綜述。

1 P －gp 抑制劑

抑制P－gp是為了提高藥物的生物利用度以及靶向器官的吸收，尤其是在腫瘤化療時(shí)能夠選擇性地阻斷P－gp作用，在一般情況下有3種機(jī)制:(1)競(jìng)爭(zhēng)性或非競(jìng)爭(zhēng)性的阻斷藥物結(jié)合位點(diǎn);(2)干擾ATP水解的過程;(3)改變細(xì)胞膜脂質(zhì)的完整性［1，9］。根據(jù) P－gp 抑制劑的特異性、親和力和毒性將其分為3代。第一代抑制劑以維拉帕米、環(huán)孢素A為代表的鈣離子拮抗劑、免疫抑制劑等等，由于它們?cè)隗w內(nèi)低效，專一性差，有毒性，常常需要提高劑量所以患者容易產(chǎn)生副反應(yīng)，從而限制了其臨床使用。第二代抑制劑主要為第一代的類似物和一些具有新型結(jié)構(gòu)的化合物，具有更好的藥理活性，但在降低不良反應(yīng)的同時(shí)，某種程度上還保留了第一代局限性，主要代表藥物是 VX－710和 PSC833。值得一提的是，許多第二代抑制劑和抗癌藥物既是P－gp的底物，也是細(xì)胞色素p450同工酶3A4(CYP3A4)的底物，因此抑制劑與化療藥物之間的藥代動(dòng)力學(xué)變化不可預(yù)知，無法給出安全可靠的臨床劑量。逐漸克服前兩代的缺點(diǎn)所研發(fā)出來的第三代抑制劑屬于非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，能夠直接與P－gp結(jié)合使其喪失外排能力，并且該類抑制劑不是CYP3A4的底物，不會(huì)改變與其聯(lián)用的抗癌藥物的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)，也不影響ABC家族中其他蛋白的功能，目前已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，代表藥物有 VX－710、漢防己甲素、FG020326、S－9788、PD173074 等［10－11］。其中 PD173074 是一種選擇性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(fibroblast growth factor，F(xiàn)GFR)抑制劑。Patel等［12］研究了 PD173074 在耐藥的腫瘤細(xì)胞中的作用，證明PD173074可直接阻斷P－gp介導(dǎo)的外排作用而逆轉(zhuǎn)ABCB1介導(dǎo)的多藥耐藥，并顯著增加ABCB1轉(zhuǎn)染細(xì)胞中抗癌藥物的敏感性，同時(shí)與其他轉(zhuǎn)運(yùn)體如:ABCC1、ABCG2之間沒有相互作用。

單克隆抗體能夠有效地作用于MDR腫瘤細(xì)胞中的P－gp，許多抗 P－糖蛋白的單克隆抗體如 MRK16和MRK17，現(xiàn)已發(fā)展至抑制細(xì)胞多藥耐藥性階段。而共軛單克隆抗體可加強(qiáng)抗腫瘤活性，例如加入雙特異性抗體、免疫毒素、放射性同位素結(jié)合物等。構(gòu)象敏感的UIC2單克隆抗體能夠抑制由P－gp介導(dǎo)的底物轉(zhuǎn)運(yùn)(鈣黃綠素，柔紅霉素)，但由于通常情況下 P－gp僅有10% ～40%顯露在細(xì)胞膜上，UIC2只能部分鏈接，實(shí)現(xiàn)不完全逆轉(zhuǎn)，若想識(shí)別并抑制P－gp分子的其他部分，則需要加入一些特定的抑制劑例如長(zhǎng)春新堿、環(huán)孢素A、PSC 833(伐司樸達(dá))等。因此，這些抑制劑和UIC2聯(lián)用可以增強(qiáng)特定底物的積累和P－gp泵活動(dòng)的總抑制。

2 生物利用度和運(yùn)轉(zhuǎn)率的提高

盡管P－gp能夠降低其所作用的所有底物(藥物)吸收，但在P－gp濃度定量的情況下，不同藥物的吸收會(huì)有不同的效果。如果是快速吸收大劑量藥物，P－gp的外泵功能在藥物的生物利用度和藥代動(dòng)力學(xué)方面的影響甚微。其原因?yàn)槟c腔內(nèi)藥物的高濃度聚集會(huì)使得P－gp的轉(zhuǎn)運(yùn)活動(dòng)達(dá)到飽和;而如果是小劑量藥物或者溶解率和擴(kuò)散率非常緩慢的藥物，P－gp介導(dǎo)的外泵功能會(huì)在很大程度上影響藥物轉(zhuǎn)運(yùn)，這些少量的藥物無法以治療劑量通過血液循環(huán)到達(dá)靶向位點(diǎn)或器官，甚至?xí)ㄟ^緩控釋制劑使得底物作用完全無效，嚴(yán)重時(shí)危及生命。

通常將P－gp抑制劑與藥物合用以提高該藥物的吸收，二者都必須是P－gp所能識(shí)別的底物甚至是同一種底物，目前正積極開發(fā)口服吸收率高的抑制劑產(chǎn)品，以改善臨床上許多因?yàn)榭诜Ч芳阎荒苁褂渺o脈給藥的情況。當(dāng)抑制劑分子被識(shí)別外排時(shí)，依賴P－gp疏水性結(jié)構(gòu)的抑制調(diào)節(jié)器反復(fù)循環(huán)作用，使得抑制劑與藥物重新結(jié)合到P－gp結(jié)合位點(diǎn)上，最終藥物分子則不會(huì)被排出。Kwak等［13］在最近的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，第三代抑制劑HM30181的口服吸收率有望提高，相較于環(huán)孢素A、XR9576和GF120918的藥理特性，HM30181都表現(xiàn)出更高的效力，且其抑制活性對(duì)P－gp具有高度選擇性，并不抑制其他的ABC跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。HM30181(10 mg/kg)與紫杉醇在大鼠身上合用，使后者的口服生物利用度從3．4%大大提升至41．3%，而其腫瘤抑制強(qiáng)度等同甚至優(yōu)于在異種移植瘤裸鼠身上單純靜脈注射紫杉醇。

P－gp抑制劑可能對(duì)藥物的藥代動(dòng)力學(xué)改變有很大影響。由于P－gp分子存在于許多器官，例如血腦屏障、腎臟近端小管和膽管等，抑制劑的作用不僅僅是在于改善它們的吸收，甚至能影響它們的分布、代謝和底物消除。van Asperen等［14］觀察到在小鼠身上使用P－gp阻斷劑(伐司普達(dá))使得紫杉醇口服生物利用度增加了10倍。Sugie等［15］報(bào)告了阿奇霉素和環(huán)孢素合用的情況下，膽汁分泌減少。阻止藥物進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)主要依靠血腦屏障，而血腦屏障上存在的P－gp會(huì)外排CNS中的藥物分子，使保持足夠的藥物濃度更加困難。P－gp抑制劑能夠阻止由P－gp介導(dǎo)的藥物外排，并能輔助底物分子進(jìn)入CNS。Kemper等［16］報(bào)告在第三代 P－gp抑制劑GF120918(依克利達(dá))的作用下，大腦增加攝入5倍量紫杉醇的實(shí)驗(yàn)。在此實(shí)驗(yàn)中，紫杉醇的清除率降低，提示P－gp的清除路徑受到抑制。P－gp抑制劑還可以增加底物半衰期，減少膽汁排泄并且增加腎臟近端小管的重吸收。聯(lián)合口服阿奇霉素和維拉帕米能夠明顯增加血漿峰值水平，延長(zhǎng)半衰期，以及提高口服后阿奇霉素的分布容積。天然的與合成的抑制劑都可以和藥物聯(lián)合成為口服劑量形式，例如聚乙二醇(PEG)類表面活性劑、陰離子樹膠、藻酸鈉、硫醇化聚合物、樹枝狀聚合物等，其中表面活性劑被認(rèn)為是最好的一種，已獲準(zhǔn)用于藥物制劑常規(guī)使用。這些表面活性劑的作用是通過改變細(xì)胞膜脂質(zhì)的二級(jí)與三級(jí)結(jié)構(gòu)來改變其完整性而體現(xiàn)，因此P－gp的作用由于疏水環(huán)境產(chǎn)生變化而受到阻礙［17］。

3 抗微生物療法

藥物外排是微生物中普遍存在的一種耐藥機(jī)制，同時(shí)也是適應(yīng)宿主或產(chǎn)生抗生素滅活酶的統(tǒng)一方式。從原核生物到真核生物的所有類型細(xì)胞中，外排泵是目前公認(rèn)最重要的積累抗生素的因素，由外排泵所介導(dǎo)的MDR現(xiàn)象已經(jīng)從各種生物體身上得到證實(shí)，包括細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物。P－gp作為能夠二次轉(zhuǎn)運(yùn)的ABC家族重要一員，對(duì)微生物的MDR有著巨大影響。P－gp分子阻止抗微生物制劑進(jìn)入微生物體內(nèi)，降低細(xì)胞內(nèi)藥物濃度，阻礙藥物到達(dá)作用部位，最終導(dǎo)致敏感性降低。這種轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致治療失敗，造成傳染病流行。MDR是細(xì)菌感染時(shí)的一個(gè)主要問題，因?yàn)檫@會(huì)限制抗菌藥物的選擇，如果P－gp底物只有一種時(shí)會(huì)給治療帶來麻煩，例如引起并發(fā)癥，增加治療成本，延長(zhǎng)住院時(shí)間，增高發(fā)病率和死亡率。使用抑制劑可以很好地克服由轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)介導(dǎo)的MDR現(xiàn)象，結(jié)合抗生素使用能夠延長(zhǎng)其半衰期，提高療效;還能夠抑制治療過程中可能出現(xiàn)的耐藥變異，增加細(xì)菌對(duì)抗菌藥物的敏感性［18］。

Seral等［19］研究在 J774 巨噬細(xì)胞中，P－gp 抑制劑(維拉帕米、環(huán)孢素和GF120918)對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類藥物(紅霉素、克拉霉素、羅紅霉素、阿奇霉素和泰利霉素)的抗微生物活性。結(jié)果表明，P－gp能夠增加大環(huán)內(nèi)酯類藥物的外排，導(dǎo)致其他次優(yōu)的藥物積累，使用抑制劑可以明顯提高胞內(nèi)積累，增加抗菌行為。Leitner等［20］研究第三代P－gp抑制劑Tariquidar對(duì)克服環(huán)丙沙星耐藥性的效果。Tariquidar的活性由金黃色葡萄球菌菌株來評(píng)估，加入Tariquidar后環(huán)丙沙星的最小抑制濃度(MIC)下降了10倍。結(jié)果表明，Tariquidar顯著增加了環(huán)丙沙星對(duì)金黃色葡萄球菌的敏感性，其高分子活性在傳染病學(xué)的應(yīng)用前景十分光明。此外，這項(xiàng)研究還顯示依克利達(dá)對(duì)嗜麥芽寡養(yǎng)單胞菌的敏感性也有所增加。

4 腫瘤化療

癌細(xì)胞表面過度表達(dá)P－gp以防止藥物聚集，外排泵常在療效未發(fā)揮之前就將抗腫瘤藥排出，因此化療后無效或與預(yù)期不符的情況時(shí)有發(fā)生?，F(xiàn)主要有兩種方法可以克服P－gp介導(dǎo)的耐藥性。P－gp只能識(shí)別定位在質(zhì)膜上的底物分子，細(xì)胞毒性藥物和抑制劑同時(shí)使用可有效地抑制P－gp介導(dǎo)的外排并將藥物運(yùn)輸?shù)侥繕?biāo)靶點(diǎn)，例如維拉帕米與環(huán)孢素合用。另一種方法是利用抗P－gp單克隆抗體抑制P－gp的外排泵，在這一過程中，抗體是共軛的藥物載體系統(tǒng)，可以充分抑制藥物外排。

與長(zhǎng)春新堿脂質(zhì)體納米顆粒共軛的抗P－糖蛋白單克隆抗體(MRK－16)在對(duì)抗人類髓系白血病細(xì)胞系時(shí)，表現(xiàn)出比非靶粒子更強(qiáng)的細(xì)胞毒性。Goda等［21］發(fā)現(xiàn)第一代P－gp抑制劑單獨(dú)應(yīng)用劑量無效時(shí)，將UIC2單克隆抗體與環(huán)孢素A聯(lián)合給藥可以增加異種移植PGP+腫瘤中柔紅霉素的積累量。一旦建立了UIC2抗體，即便是在低濃度下聯(lián)合給藥，也能夠有目標(biāo)且有效地阻斷P－gp在體內(nèi)的作用。Tidefelt等［22］發(fā)現(xiàn)伐司樸達(dá)與 P－gp相互作用能夠提高體內(nèi)白血病細(xì)胞對(duì)柔紅霉素的攝取量。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)則主要研究在阿奇霉素脂質(zhì)體上聚乙二醇(PEG)的衍生物二硬脂酰磷脂酰乙醇胺連接葉酸，用于靶向定點(diǎn)腫瘤細(xì)胞上過度表達(dá)的葉酸受體。葉酸受體介導(dǎo)多藥耐藥亞系M109－HiFR細(xì)胞(M109－HiFR)靶向攝入阿奇霉素脂質(zhì)體，結(jié)果表明攝取劑量明顯不受P－gp外排影響，與單純攝取游離阿奇霉素形成鮮明對(duì)比［23］。

5 結(jié)語

P－gp是有效給藥的主要障礙之一，人們對(duì)P－gp的研究包括測(cè)試P－gp抑制劑的有效性及研究其機(jī)制。有效的P－gp抑制劑可抑制P－gp的藥物外排作用，進(jìn)而逆轉(zhuǎn)腫瘤MDR。合理的抑制劑使用，不僅能增加細(xì)胞攝取量，提高轉(zhuǎn)運(yùn)速率，延長(zhǎng)藥物半衰期，還可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其藥代動(dòng)力學(xué)以及用于靶向特定區(qū)域的微調(diào)。通過有效使用P－gp抑制劑，將以往因?yàn)镻－gp轉(zhuǎn)運(yùn)所浪費(fèi)的藥物節(jié)省下來，帶來更合理的治療成本。此外，還可縮短治療時(shí)間，使藥物以最快速度起效。因此，有效抑制P－gp將給藥物轉(zhuǎn)運(yùn)領(lǐng)域帶來重大變革。

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