西柚影響免疫抑制劑代謝機(jī)制的研究進(jìn)展

李寧 李玲 何重香 康文哲 熊艷 王彥峰 葉啟發(fā), 2

·綜述·

西柚影響免疫抑制劑代謝機(jī)制的研究進(jìn)展

李寧1李玲1何重香1康文哲1熊艷1王彥峰1葉啟發(fā)1, 2

器官移植受者術(shù)后在服用免疫抑制劑的同時進(jìn)食西柚，可能改變免疫抑制劑血藥濃度及藥效，這與西柚中呋喃香豆素、黃酮類化合物等特殊成分有關(guān)，其作用靶點主要在細(xì)胞色素P450、P-糖蛋白及有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽。本文通過對西柚中主要有效成分及其影響免疫抑制劑代謝的作用靶點作一綜述，以闡明西柚影響免疫抑制劑的代謝機(jī)制。

西柚； 免疫抑制劑； 代謝機(jī)制

西柚，又稱葡萄柚，起源于亞洲，葡萄牙人引種到美國后十分受歡迎，近年來大量進(jìn)入中國市場。西柚汁主要富含呋喃香豆素類、柚苷等化學(xué)成分[1]。自Bailey等[1]首次發(fā)現(xiàn)西柚汁可增加非洛地平血藥濃度以來，西柚汁影響臨床藥物血藥濃度及藥效的現(xiàn)象引起越來越多臨床醫(yī)師及研究學(xué)者的關(guān)注。尤其是器官移植受者術(shù)后常規(guī)服用免疫抑制劑，若同時誤食西柚或西柚汁，可出現(xiàn)免疫抑制劑血藥濃度明顯增高的現(xiàn)象，藥物中毒、術(shù)后感染風(fēng)險亦明顯增加。大量文獻(xiàn)報道，西柚汁與環(huán)孢素或他克莫司聯(lián)合服用，可使上述兩種藥物血藥濃度明顯上升[2-6]。當(dāng)他克莫司血藥濃度過高時，還會抑制胰島素分泌，引起移植術(shù)后糖尿病[7]。若移植受者長期飲用西柚汁，高血壓、糖尿病、高血鉀以及粒細(xì)胞減少癥的發(fā)生率也會顯著提高[8]。此外，從藥物經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來看，飲用西柚汁的肝移植受者服用他克莫司的劑量可平均降低(2.3±1.3) mg/d，其每天治療成本大約降低(8.7±5.6)美元[5]。為闡明西柚汁影響免疫抑制劑血藥濃度及療效的作用機(jī)制，本文擬就西柚汁中主要有效成分及其影響免疫抑制劑代謝的作用靶點作一綜述。

1 西柚汁的有效成分

西柚汁影響免疫抑制劑血藥濃度變化主要與呋喃香豆素類、黃酮類化學(xué)活性成分有關(guān)。

1.1 呋喃香豆素類

Girennavar等[9]從葡萄柚汁中分離、提取出3種呋喃香豆素類化合物，經(jīng)化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定和酶活性研究表明，3種化合物分別為香柑內(nèi)酯、6,7-雙羥基佛手柑素(6,7-dihydroxybergamottin，DHB)、佛手柑素。Paine等[10]通過化學(xué)方法分離出西柚汁中呋喃香豆素類化合物，對比不含這類化合物的西柚汁對藥物的影響，得出呋喃香豆素是西柚汁中影響藥物濃度變化的主要因素。Vandermolen等[11]通過超高效液相色譜法檢測5種西柚汁產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)均包含佛手柑素和DHB。

呋喃香豆素類化合物在結(jié)構(gòu)上存在共同的母核，即三環(huán)化合物的“頭”和一個長鏈脂肪族的“尾”，在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為活性中間產(chǎn)物呋喃環(huán)氧化合物或γ-酮烯醇結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步結(jié)合成為谷胱甘肽復(fù)合物、二羥基復(fù)合物或細(xì)胞色素P450(cytochrome P450，CYP450)復(fù)合物，從而發(fā)揮藥理作用。Uesawa等[12]通過對37種呋喃香豆素類成分與CYP450活性的定量構(gòu)效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，呋喃香豆素類化合物的脂水分配系數(shù)、分子體積、分子量、分子表面積、極化表面積、靜電勢能、結(jié)構(gòu)勢能和最高占有軌道能等均與CYP3A底物的對數(shù)濃度存在顯著關(guān)系。因此，了解呋喃香豆素類化合物的分子特性有助于預(yù)測呋喃香豆素與藥物代謝酶的相互作用。

1996年，Edwards等[13]首次提出DHB能有效抑制人體CYP450活性。Guo等[14]發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地西柚汁中呋喃香豆素衍生物的含量不同，對CYP3A酶活性的抑制程度也存在很大差異。Edwards等[15]發(fā)現(xiàn)DHB并不是西柚汁提高環(huán)孢素血藥濃度的唯一原因，只有對那些不依賴P-糖蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的藥物，通過DHB抑制CYP3A4活性才能提高其口服利用度[16]。

1.2 黃酮類

西柚汁中黃酮類化學(xué)成分主要包括蕓香柚皮苷、柚苷、柚皮素、橙皮苷、香蜂草苷、枸橘苷及槲皮素等[17]。其中，柚苷具有抗炎、抗癌、抗脂質(zhì)過氧化和保肝作用[18]。柚苷和橙皮苷是西柚汁中的主要成分，具有抑制有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽(organic anion transporting polypeptide, OATP)2B1轉(zhuǎn)運(yùn)體活性并減少藥物吸收入血的作用[19]。Bailey等[18]證明柚苷可能是通過直接抑制小腸中OATP1A2的活性，從而降低口服藥物生物利用度；同時，作者認(rèn)為柚苷可作為一種高度安全、專一以及高度靈敏的OATP1A2探針。然而，Paine等[10]通過化學(xué)萃取法分離呋喃香豆素類化合物，制備無呋喃香豆素類化合物的西柚汁，發(fā)現(xiàn)該西柚汁既不能與藥物發(fā)生相互作用，也不能影響藥物血藥濃度的變化，從反面證明黃酮類化合物可能不具有影響藥物血藥濃度的作用。上述兩項研究結(jié)論存在明顯矛盾，可能與不同品種西柚黃酮類化合物含量差異有關(guān)，有待進(jìn)一步驗證。

2 西柚汁與免疫抑制劑的作用靶點

顧健等[4]報道，西柚汁可明顯增加他克莫司血藥濃度谷值，但并不增加穩(wěn)態(tài)血藥濃度的波動性，從他克莫司血藥濃度谷值變化范圍(-30.0%～96.8%)可以看出明顯的個體差異。Edwards等[15]通過對比水、西柚汁和塞維利亞橙汁送服環(huán)孢素，發(fā)現(xiàn)西柚汁處理組環(huán)孢素全血濃度-時間曲線下面積和峰值濃度分別增加了55%和35%。Liu等[5]也得出類似結(jié)論，肝移植受者服用西柚汁后，他克莫司血藥濃度平均提高(10.3±5.6) ng/mL。

2.1 西柚汁與免疫抑制劑相互作用的位置

環(huán)孢素不僅在肝臟代謝，小腸也是其主要代謝場所，這也是口服環(huán)孢素在人體內(nèi)生物利用度低的原因[20]。而據(jù)文獻(xiàn)報道，西柚汁僅增加免疫抑制劑口服生物利用度或血藥濃度曲線下面積，沒有改變藥物的消除速率，這可能是由于西柚汁有效成分只作用于腸壁細(xì)胞，而對肝細(xì)胞無影響[21]。由此，我們認(rèn)為，西柚汁與免疫抑制劑發(fā)生相互作用的位置主要集中于腸道，以此發(fā)揮影響免疫抑制劑首過消除作用。有研究發(fā)現(xiàn)，西柚汁使環(huán)孢素血藥濃度增高這一現(xiàn)象，僅在口服環(huán)孢素的受試者中出現(xiàn)，靜脈注射環(huán)孢素的受試者未出現(xiàn)血藥濃度升高的現(xiàn)象；這可能與西柚汁中的有效成分抑制小腸CYP3A4活性有關(guān)[22-23]。

2.2 西柚汁與免疫抑制劑相互作用靶點的種類

2.2.1 CYP3A4

CYP450是一組含有亞鐵血紅素的酶蛋白，主要在人體肝臟中表達(dá)；在外源性和內(nèi)源性化合物的代謝中起著重要作用，是藥物代謝的第一相酶，因而又被稱為藥物代謝酶[24]。研究表明，導(dǎo)致他克莫司血藥濃度存在個體化差異最主要的原因在于肝臟CYP450酶系中CYP3A亞家族對藥物的代謝和清除，而CYP3A4、CYP3A5正是參與他克莫司代謝的同功酶[25]。此外，Ducharme等[2]也證實西柚汁中的呋喃香豆素能夠抑制CYP3A4的活性，減慢環(huán)孢素的代謝速率，最終使其血藥濃度維持在較高水平。然而，西柚汁對其他CYP酶如1A2、2C9、2C19等只有輕微影響[26]。

2.2.2 P-糖蛋白

P-糖蛋白是一種分子量170 kD的跨膜糖蛋白，具有能量依賴性“藥泵”功能，既能與藥物結(jié)合，又能與ATP結(jié)合；在ATP供能條件下，將細(xì)胞內(nèi)藥物泵出細(xì)胞外，降低了細(xì)胞內(nèi)藥物濃度，使細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性，對體內(nèi)藥代動力學(xué)過程具有重要意義。P-糖蛋白存在于多種組織結(jié)構(gòu)中，例如胃腸道上皮細(xì)胞膜、肝細(xì)胞微管膜以及腎小管上皮細(xì)胞等[27]。早在1993年，Saeki等[28]就報道P-糖蛋白能夠轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)孢素和他克莫司。

Romiti等[29]在體外通過用西柚汁配合標(biāo)準(zhǔn)濃度的環(huán)孢素來處理HK-2細(xì)胞，36 h后其細(xì)胞毒素明顯上升；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，西柚汁能夠抑制P-糖蛋白的表達(dá)，研究者認(rèn)為這種作用很可能是由于西柚汁中的柚苷和山柰酚所致。Tian等[30]給大鼠服用西柚汁和作為P-糖蛋白底物的藥物，一段時間后取大鼠的小腸組織，采用Western-blot進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)西柚汁能夠抑制P-糖蛋白的表達(dá)，因此能夠提高藥物的生物利用度。Soldner等[31]研究則認(rèn)為，西柚汁能夠激活P-糖蛋白對藥物的輸出，在一定程度上抵消了西柚汁對CYP3A的抑制作用。

2.2.3 OATP

OATP是一組具有跨膜運(yùn)輸功能的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族，主要存在在于腸道、肝臟、腦、腎臟等組織器官，人類OATP主要家族成員及組織分布見表1。OATP能夠促進(jìn)腸道對某些口服藥物的吸收，從而增加藥物在血液中的濃度。蘋果汁、桔子汁和西柚汁中均含有OATP抑制劑[32]。Shirasaka等[33]在體外預(yù)培養(yǎng)表達(dá)OATP2B1的爪蟾卵母細(xì)胞，用雌酮-3-硫酸酯作為其底物，并且用蘋果汁、桔子汁和西柚汁分別對其進(jìn)行處理以比較它們對OATP2B1的影響；結(jié)果顯示蘋果汁和桔子汁均抑制了OATP2B1活性，而西柚汁對其活性影響卻很??；從而研究者認(rèn)為蘋果汁和桔子汁中某些特定成分能競爭性結(jié)合OATP2B1，抑制其活性。進(jìn)一步實驗結(jié)果證實柚苷和橘皮素通過抑制OATP2B1活性，降低藥物的血藥濃度[19]；但由于蘋果汁與桔子汁中柚苷和橘皮素含量更高，因此對OATP2B1活性抑制更為明顯。

表1 人類OATP主要家族成員及組織分布[34]

注： OATP.有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽

3 總結(jié)與展望

西柚具有廣闊的研究前景，對于那些因口服具有完全首過消除而必須靜脈注射的藥物，西柚所含的有效成分可以提高其口服利用度?？梢詫⑽麒种械挠行С煞痔崛〕鰜?，作為一些價格昂貴藥物的輔助劑，在降低患者治療成本的同時也保證良好的藥效。對于移植受者來說，目前未見文獻(xiàn)報道西柚與霉酚酸酯類藥物存在相互作用?？梢钥紤]將西柚汁與環(huán)孢素或他克莫司聯(lián)合使用，但仍需根據(jù)監(jiān)測血藥濃度來調(diào)整免疫抑制方案。

1 Bailey DG, Spence JD, Edgar B, et al. Ethanol enhances the hemodynamic effects of felodipine[J]. Clin Invest Med, 1989,12(6):357-362.

2 Ducharme MP, Provenzano R, Dehoorne-Smith M, et al. Trough concentrations of cyclosporine in blood following administration with grapefruit juice[J]. Br J Clin Pharmacol, 1993,36(5):457-459.

3 Lunde I, Bremer S, Midtvedt K, et al. The influence of CYP3A, PPARA, and POR genetic variants on the pharmacokinetics of tacrolimus and cyclosporine in renal transplant recipients[J]. Eur J Clin Pharmacol, 2014,70(6):685-693.

4 顧健, 譚昀杜熙, 黃磊. 西柚汁增加肝移植術(shù)患者他克莫司血藥濃度的臨床評價[J]. 中國藥學(xué)雜志, 2009, (5):377-381.

5 Liu C, Shang YF, Zhang XF, et al. Co-administration of grapefruit juice increases bioavailability of tacrolimus in liver transplant patients: a prospective study[J]. Eur J Clin Pharmacol, 2009,65(9):881-885.

6 Wang Z, Wang J, Fu L, et al. Effectiveness and risk associated with infliximab alone and in combination with immunosuppressors for Crohn′s disease: a systematic review and meta-analysis[J]. Int J Clin Exp Med, 2015,8(4):4846-4854.

7 Hanley MJ, Cancalon P, Widmer WW, et al. The effect of grapefruit juice on drug disposition[J]. Expert Opin Drug Metab Toxicol, 2011,7(3):267-286.

8 傅志仁, 施曉敏, 滕飛. 肝移植術(shù)后免疫抑制劑的聯(lián)合應(yīng)用[J]. 中華肝臟病雜志, 2012, 20(1):7-9.

9 Girennavar B, Jayaprakasha GK, Mclin SE, et al. Influence of electron-beam irradiation on bioactive compounds in grapefruits (Citrus paradise Macf.)[J]. J Agric Food Chem, 2008, 56(22):10941-10946.

10 Paine MF, Widmer WW, Pusek SN, et al. Further characterization of a furanocoumarin-free grapefruit juice on drug disposition: studies with cyclosporine[J]. Am J Clin Nutr, 2008,87(4):863-871.

11 Vandermolen KM, Cech NB, Paine MF, et al. Rapid quantitation of furanocoumarins and flavonoids in grapefruit juice using ultra-performance liquid chromatography[J]. Phytochem Anal, 2013,24(6):654-660.

12 Uesawa Y, Mohri K. Quantitative structure-activity relationship (QSAR) analysis of the inhibitory effects of furanocoumarin derivatives on cytochrome P450 3A activities[J]. Pharmazie, 2010,65(1):41-46.

13 Edwards DJ, Bellevue FH 3rd, Woster PM. Identification of 6’,7’-dihydroxybergamottin, a cytochrome P450 inhibitor, in grapefruit juice[J]. Drug Metab Dispos, 1996,24(12):1287-1290.

14 Guo LQ, Chen QY, Wang X, et al. Different roles of pummelo furanocoumarin and cytochrome P450 3A5*3 polymorphism in the fate and action of felodipine[J]. Curr Drug Metab, 2007,8(6):623-630.

15 Edward DJ, Fitzsimmons ME, Schuetz EG, et al. 6’,7’-Dihydroxybergamottion in grapefruit juice and Seville orange juice: effects on cyclosporine disposition, enterocyte CYP3A4, and P-glycoprotein[J]. Clin Pharmacol Ther, 1999,65(3):237-244.

16 Iwanaga K, Hayashi M, Hamahata Y, et al. Furanocoumarin derivatives in Kampo extract medicines inhibit cytochrome P450 3A4 and P-glycoprotein[J]. Drug Metab Dispos, 2010,38(8):1286-1294.

17 Vandermolen KM, Cech NB, Paine MF, et al. Rapid quantitation of furanocoumarins and flavonoids in grapefruit juice using ultra-performance liquid chromatography[J]. Phytochem Anal, 2013,24(6):654-660.

18 Bailey DG, Dresser GK, Leake BF, et al. Naringin is a major and selective clinical inhibitor of organic anion-transporting polypeptide 1A2 (OATP1A2) in grapefruit juice[J]. Clin Pharmacol Ther, 2007,81(4):495-502.

19 Shirasaka Y, Shichiri M, Mori T, et al. Major active components in grapefruit, orange, and apple juices responsible for OATP2B1-mediated drug interactions[J]. J Pharm Sci, 2013,102(9):3418-3426.

20 Kolars JC, Awni WM, Merion RM, et al. First-pass metabolism of cyclosporin by the gut[J]. Lancet, 1991,338(8781):1488-1490.

21 Wang ZY, Meng C, Zhu LL, et al. Pharmacokinetic drug interactions with clopidogrel: updated review and risk management in combination therapy[J]. Ther Clin Risk Manag, 2015,11:449-467.

22 Ducharme MP, Warbasse LH, Edwards DJ. Disposition of intravenous and oral cyclosporine after administration with grapefruit juice[J]. Clin Pharmacol Ther, 1995,57(5):485-491.

23 Colombo D, Lunardon L, Bellia G. Cyclosporine and herbal supplement interactions[J]. J Toxicol, 2014:145325.

24 穆殿平, 徐為人, 高仲陽. 細(xì)胞色素P450 3A4基因多態(tài)性及對藥物代謝的影響[J]. 中國藥學(xué)雜志, 2008,43(6):405-408.

25 歐陽萌, 辛華雯, 唐霞. CYP3A4、3A5基因多態(tài)性對腎移植患者術(shù)后他克莫司濃度/劑量比值的影響[J]. 中國藥師, 2014,17(7):1069-1073.

26 Huang SM, Lesko LJ. Drug-Drug, drug-dietary supplement, and drug-citrus fruit and other food interactions: what have we learned?[J]. J Clin Pharmacol, 2004,44(6):559-569.

27 Oda K, Nemoto H, Nagasaka Y, et al.Invitroexperimental system for evaluating inhibitory effect of investigational drugs on P-glycoprotein-mediated transcellular transport of tacrolimus (FK506)[J]. Biopharm Drug Dispos, 2014,35(3):135-144.

28 Saeki T, Ueda K, Tanigawara Y, et al. Human P-glycoprotein transports cyclosporin A and FK506[J]. J Biol Chem, 1993,268(9):6077-6080.

29 Romiti N, Pellati F, Nieri P, et al. P-Glycoprotein inhibitory activity of lipophilic constituents of Echinacea pallida roots in a human proximal tubular cell line[J]. Planta Med, 2008,74(3):264-266.

30 Tian R, Koyabu N, Takanaga H, et al. Effects of grapefruit juice and orange juice on the intestinal efflux of P-glycoprotein substrates[J]. Pharm Res, 2002,19(6):802-809.

31 Soldner A, Christians U, Susanto M, et al. Grapefruit juice activates P-glycoprotein-mediated drug transport[J]. Pharm Res, 1999,16(4):478-485.

32 Andrade C. Fruit juice, organic anion transporting polypeptides, and drug interactions in psychiatry[J]. J Clin Psychiatry, 2014,75(11):e1323-e1325.

33 Shirasaka Y, Shichiri M, Murata Y, et al. Long-lasting inhibitory effect of apple and orange juices, but not grapefruit juice, on OATP2B1-mediated drug absorption[J]. Drug Metab Dispos, 2013,41(3):615-621.

34 肖熠, 黃鑫, 江振洲, 等. 有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽介導(dǎo)的藥物相互作用研究進(jìn)展[J]. 藥學(xué)與臨床研究, 2014,22(3):257-261.

(本文編輯：鮑夏茜)

李寧, 李玲, 何重香, 等. 西柚影響免疫抑制劑代謝機(jī)制的研究進(jìn)展[J/CD]. 中華移植雜志：電子版, 2016,10(1):41-44.

Metabolic mechanism of grapefruit′s influence on immunosuppressor

LiNing1,LiLing1,HeChongxiang1,KangWenzhe1,XiongYan1,WangYanfeng1,YeQifa1, 2.1ZhongnanHospitalofWuhanUniversity,InstituteofHepatobiliaryDiseasesofWuhanUniversity,TransplantCenterofWuhanUniversity,HubeiKeyLaboratoryofMedicalTechnologyonTransplantation,Wuhan430071,China;2The3rdXiangyaHospitalofCentralSouthUniversity,ResearchCenterofNationalHealthMinistryonTransplantationMedicineEngineeringandTechnology,Changsha410013,China

YeQifa,Email:yqf_china@163.com

The patients after organ transplantation taking immunosuppressor as well as grapefruit at the same time,the blood concentration and drug efficacy of immunosuppressor may alter,which are mainly associated with some special components in grapefruit such as furanocoumarins and flavonoid whose targets include cytochrome P450, P-glycoprotein and organic anion transporting polypeptides. This article mainly focuses on the effective components in grapefruit and their impacts on the targets of the immunosuppressor′s metabolism to further illuminate the metabolic mechanism of grapefruit′s influence on immunosuppressor.

Grapefruit; Immunosuppressor; Metabolic mechanism

10.3877/cma.j.issn.1674-3903.2016.01.008

國家自然科學(xué)基金新疆聯(lián)合基金資助項目(U1403222)

430071 武漢大學(xué)中南醫(yī)院 武漢大學(xué)肝膽疾病研究院 武漢大學(xué)移植醫(yī)學(xué)中心 移植醫(yī)學(xué)技術(shù)湖北省重點實驗室1； 410013 長沙，中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院 衛(wèi)生部移植醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究中心2

葉啟發(fā), Email: yqf_china@163.com

2015-11-30)