抗腫瘤化合物E7在不同種屬肝微粒體酶中的體外代謝研究

湯明海 王海蓉 王春艷 葉昊宇

[摘要]采用商品化的人、Beagle犬、食蟹猴、SD大鼠的肝微粒體酶，考察E7在4個(gè)種屬肝微粒體中的代謝穩(wěn)定性，比較代謝的種屬差異。采用選擇性化學(xué)抑制劑，測定不同抑制劑對(duì)E7代謝速率的影響，分析預(yù)測大鼠肝微粒中參與E7代謝的主要亞酶。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示E7在人、犬、食蟹猴和大鼠4個(gè)種屬的肝微粒體中體外代謝半衰期T1/2分別為5775，6930，1690，3013 min；體外固有清除率分別為0004 8，0004 0，0016 4，0009 2 mL·min-1·mg-1。推測E7在人和犬肝微粒體中代謝速率相近，均比較慢；在猴和大鼠肝微粒體中代謝速率相近，均比較快；代謝速率存在明顯的種屬差異。CYP2E1，CYP2A6， CYP1A2和CYP2D6均可能參與代謝E7，而多態(tài)性的CYP3A4對(duì)其的代謝貢獻(xiàn)較小。

[關(guān)鍵詞]E7；肝微粒體；代謝穩(wěn)定性；酶表型

[Abstract]To investigate the metabolic stability of E7 in liver microsomes of human， Beagle dog， Cynomolgus monkey and SD rats， and compare the metabolic differences between different species Selective chemical inhibitors were used to determine the effects of different inhibitors on E7 metabolic rate， and predict the main enzymes involved in E7 metabolism in rat liver microsomes The experimental results showed that the in vitro halflives （T1/2） of E7 in liver microsomes of human， dog， monkey and rats were 5775， 6930， 1690，3013 min respectively Their intrinsic clearance rate was 0004 8， 0004 0， 0016 4 and 0009 2 mL·min-1·mg-1 respectively Hence， it could be speculated that the metabolic rate of E7 was similarly slow in human and dog liver microsomes； while it was similarly fast in monkey and rat liver microsomes There was significant difference in metabolic rate of E7 between different species The results showed that CYP2E1， CYP2A6， CYP1A2 and CYP2D6 might participate in metabolism of E7， while the contribution of polymorphic CYP3A4 was small

[Key words]E7； liver microsomes； metabolic stability； metabolic phenotype

doi：10.4268/cjcmm20160927

E7是本實(shí)驗(yàn)室基于抗腫瘤化合物MPC6827開發(fā)的香豆素類化合物，結(jié)構(gòu)見圖1，企圖在一定程度上保留其抗腫瘤活性的同時(shí)，又降低其細(xì)胞毒性作用[12]。香豆素類化合物是一類具有苯并α吡喃酮母核的天然產(chǎn)物的總稱，是自然界中重要的一類芳香族化合物，廣泛分布于動(dòng)植物中[34]，具有抗HIV、抗癌、降壓、抗心律失常、抗骨質(zhì)疏松、鎮(zhèn)痛、平喘及抗菌等多種生物活性，且呈濃度效應(yīng)關(guān)系[1，5]，其中抗腫瘤作用是一個(gè)研究熱點(diǎn)[1]；植物中提取的天然產(chǎn)物大多毒副作用較低，香豆素類化合物具有相對(duì)分子質(zhì)量小、合成相對(duì)簡單、溶解度好、生物利用度高等[2]優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，以構(gòu)效關(guān)系為指導(dǎo)，合成目標(biāo)化合物E7。

實(shí)驗(yàn)室前期藥理學(xué)體外細(xì)胞篩選結(jié)果表明，該化合物對(duì)不同腫瘤細(xì)胞B16，A549等均呈現(xiàn)良好的抗腫瘤效果，有進(jìn)一步開發(fā)的可能性。體外代謝方法具有試驗(yàn)簡便、周期短等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于早期階段的藥物研發(fā)。類似于體內(nèi)實(shí)驗(yàn)存在的種屬差異，體外代謝實(shí)驗(yàn)中不同CYP同工酶能介導(dǎo)不同的代謝反應(yīng)，因而CYP酶介導(dǎo)的代謝反應(yīng)和生成的代謝產(chǎn)物種類或量也存在著種屬差異[67]。為了全面了解E7在不同種屬肝微粒體中的代謝特性，給后續(xù)藥物開發(fā)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選用提供支持，選擇了容易獲得的嚙齒類動(dòng)物和跟人更接近的大動(dòng)物[8]的肝微粒體來進(jìn)行E7體外代謝研究，內(nèi)容包括①探究E7在不同種屬肝微粒中的代謝穩(wěn)定性；②采用選擇性化學(xué)抑制劑方法預(yù)測E7的代謝表型。

1材料

超高效液相色譜（UPLC）系統(tǒng)：包括溶劑系統(tǒng)（Waters Quaternary Solvent Manager）、進(jìn)樣系統(tǒng)（Waters Sample Manager FTN）、 色譜柱（Waters Acquity UPLCTM BEH C18色譜柱，21 mm×100 mm，17 μm）；數(shù)據(jù)處理軟件（Waters MassLynx V41 Software），購自美國Waters公司；三重四極桿質(zhì)譜（MS）：Waters xevo TQD，美國Waters公司；Thermo Heraeus Fresco 17低溫冷凍離心機(jī)（Thermo Scientific 公司）；230VUK渦旋混合器（Labnet International公司）；BT125D電子天平（北京賽多利斯儀器有限公司）；Milli Q超純水系統(tǒng)（美國 Merck Millipore公司）。

E7是四川大學(xué)生物治療國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以香豆素為基礎(chǔ)合成的抗腫瘤藥物小分子，經(jīng)UV，1H和13CNMR，HRMS分析鑒定其結(jié)構(gòu)，通過RPHPLC測定，其純度大于98%；內(nèi)標(biāo)1201A由四川大學(xué)生物治療國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合成，經(jīng)UV，1H，13CNMR，HRMS分析鑒定其結(jié)構(gòu)，純度大于98%；α萘黃酮（ANF，東京化成工業(yè)株式會(huì)社）；鹽酸噻氯匹定（TCP，中國食品藥品檢定研究院）；奎尼丁（QND，TCI上?；晒I(yè)發(fā)展有限公司）；二乙基二硫代氨基甲酸鈉（DDTC）、磺胺苯吡唑（SUL）購于美國Sigma；酮康唑（KCZ，Dr Ehrenstorfer公司）；甲醇為色譜純；水為娃哈哈純凈水；其余試劑為分析純。人肝微粒體（HLM）、SD大鼠肝微粒體（RLM）、Beagle犬肝微粒體（DLM）、猴肝微粒體（MoLM）：20 g·L-1，購自武漢普萊特生物醫(yī)藥技術(shù)有限公司，于-80 ℃冷凍保存；NADPH發(fā)生系統(tǒng)（A液、B液）購自武漢普萊特生物醫(yī)藥技術(shù)有限公司，于-80 ℃冷凍保存。

2方法

21儲(chǔ)備液和工作液的配制

E7儲(chǔ)備液的配制：精密稱定E7 1000 mg，使用甲醇作為溶劑定容至10 mL棕色量瓶中，混勻，即得質(zhì)量濃度為1 g·L-1的E7貯備液，密封，4 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。工作時(shí)，使用甲醇稀釋貯備液制成不同梯度濃度的工作液。

內(nèi)標(biāo)溶液的配制：精密稱定1201A 1000 mg，使用甲醇作為溶劑定容至10 mL棕色量瓶中，混勻，即得質(zhì)量濃度為1 g·L-1的1201A貯備液，密封，4 ℃冰箱保存。工作時(shí)，精密量取貯備液，用甲醇稀釋為30 μg·L-1的溶液，密封，4 ℃冰箱保存待用。

22UPLCMS/MS條件

液相條件：Waters Acquity UPLCTM BEH C18色譜柱（21 mm×100 mm，17 μm）；柱溫 30 ℃；流動(dòng)相為01%甲酸水（A）甲醇（B），梯度洗脫，0～25 min，60%～90%B；進(jìn)樣體積5 μL。

質(zhì)譜條件：電噴霧離子化（ESI）方式，檢測離子為正離子；毛細(xì)管電壓3 kV，離子源溫度150 ℃，脫溶劑氣溫度450 ℃，脫溶劑氣流量700 L·h-1，錐孔氣流量45 L·h-1。以上條件下，采用多級(jí)反應(yīng)監(jiān)測（MRM）測定E7和內(nèi)標(biāo)，其對(duì)應(yīng)的監(jiān)測離子對(duì)和碰撞能量分別是E7（29810→26812， 30 eV），內(nèi)標(biāo)（28716→13814，25 eV）。

23E7在肝微粒體體外代謝孵育模型中的代謝穩(wěn)定性

231代謝穩(wěn)定性孵育模型參照文獻(xiàn)[9]每個(gè)孵育體系總體積為2095 μL，體系包括01 mol的PBS緩沖液（pH 74）188 μL，NADPH發(fā)生系統(tǒng)12 μL。其中NADPH發(fā)生系統(tǒng)由10 μL的Solution A和2 μL的Solution B臨用時(shí)冰浴上混合制得。冰浴上將2 μL 100 μmol的E7加入孵育體系中，在37 ℃水浴中預(yù)熱5 min；然后冰浴上分別加入75 μL不同種屬的肝微粒體酶，輕輕混勻，置于37 ℃水浴中孵育， 孵育時(shí)間為0，5，10，20，30 min。待反應(yīng)完畢后加入400 μL內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度為30 μg·L-1的甲醇溶液（4 ℃）終止反應(yīng)， 平行實(shí)驗(yàn)3次，考察E7化合物在不同酶源中的代謝穩(wěn)定性。

232體外半衰期將孵育0 min E7的濃度作為100%，其他孵育時(shí)間點(diǎn)的濃度轉(zhuǎn)換為百分剩余量，將各時(shí)間點(diǎn)的百分剩余量的自然對(duì)數(shù)對(duì)孵育時(shí)間作線性回歸，求算得斜率k，根據(jù)公式，T1/2 =-0693/k可以計(jì)算得到體外半衰期。肝微粒體中的清除率（CL， mL·min-1·mg-1）=0693×孵育液（mL）/[T1/2（min）×肝微粒體（mg）][6]。

24E7在CYP450酶中的代謝表型研究

代謝表型指特定代謝酶對(duì)目標(biāo)化合物代謝相對(duì)貢獻(xiàn)的測算，以確定參與藥物代謝的主要酶，為預(yù)測個(gè)體差異和藥物間相互作用提供依據(jù)。

241代謝表型研究體系根據(jù)文獻(xiàn)[10]，本實(shí)驗(yàn)選用的選擇性化學(xué)抑制劑如下：1 μmol α萘黃酮（αnaphthoflavone，CYP1A2）；50 μmol鹽酸噻氯匹定（ticlopidine，CYP2C19）；10 μmol奎尼?。╭uinidine，CYP2D6）；100 μmol二乙基二硫代氨基甲酸鈉（clomethiazole，CYP2E1）；1 μmol酮康唑（ketoconazole，CYP3A4）；20 μmol磺胺苯吡唑（sulphaphenazole，CYP2C9）。首先根據(jù)231項(xiàng)下溫孵系統(tǒng)選擇代謝表型反應(yīng)時(shí)間、酶蛋白濃度及底物濃度。

設(shè)定E7的孵育濃度為1 μmol，孵育時(shí)間為30 min，大鼠肝微粒酶的質(zhì)量濃度為075 g·L-1。以231項(xiàng)下孵育體系，冰浴上加1 μL濃度為200 μmol的E7溶液，1 μL各選擇性化學(xué)抑制劑，在37 ℃水浴中預(yù)熱5 min，然后冰浴上加入75 μL的肝微粒體酶，輕輕混勻。37 ℃水浴中孵育30 min，反應(yīng)完畢后加入400 μL內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度為30 μg·L-1的甲醇溶液（4 ℃）終止反應(yīng)，每個(gè)樣品平行3次。

另設(shè)定未發(fā)生反應(yīng)樣品為陰性對(duì)照組（不加NADPH發(fā)生系統(tǒng)和抑制劑，只加入等量甲醇）；設(shè)定完全發(fā)生反應(yīng)為陽性對(duì)照組（加入NADPH發(fā)生系統(tǒng)，但不加抑制劑，只加入等量甲醇）。采用UPLCMS/MS檢測E7原形剩余含量，考察不同選擇性抑制劑對(duì)E7代謝的影響。

242數(shù)據(jù)處理用待測物的消除速率表示待測物在微粒體孵育體系中的代謝速率；抑制率=1-加入抑制劑樣品代謝速率/陽性對(duì)照樣品代謝速率×100%=1-（陰性對(duì)照組濃度-實(shí)驗(yàn)組濃度）/（陰性對(duì)照組濃度-陽性對(duì)照組濃度）×100%。

用計(jì)算機(jī)程序Excel for Windows （微軟公司）和SPSS statistics 170軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖。

湯明海等：抗腫瘤化合物E7在不同種屬肝微粒體酶中的體外代謝研究25方法學(xué)考察[11]

251專屬性取PBS緩沖液188 μL，加入75 μL高溫滅活的肝微粒體，10 μL的A液和2 μL的B液，記作“孵育體系I”。取“孵育體系I”，加入400 μL甲醇溶液后，按23項(xiàng)下后續(xù)的樣品處理方法處理進(jìn)樣，即得空白對(duì)照樣品A。另取“孵育體系I”，然后加入400 μL含內(nèi)標(biāo)的甲醇溶液（質(zhì)量濃度為30 μg·L-1），加入2 μL質(zhì)量濃度為10 mg·L-1的E7溶液，按23項(xiàng)下后續(xù)的樣品處理方法處理進(jìn)樣，得對(duì)照樣品B（E7終濃度為100 μg·L-1）。

252線性關(guān)系E7對(duì)照品工作液配制：精密量取E7對(duì)照品貯備液，用甲醇一次稀釋得質(zhì)量濃度分別為25，5，10，20，40，80，125 mg·L-1的系列對(duì)照品工作液。于“孵育體系I”中分別加入2 μL上述系列濃度的對(duì)照品工作液渦旋混勻，按23項(xiàng)下方法處理，制得E7理論質(zhì)量濃度分別為25，50，100，200，400，800，1 250 μg·L-1的系列對(duì)照品溶液，按22項(xiàng)下條件進(jìn)樣分析。分別以待測物E7的濃度為橫坐標(biāo)，以樣品與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比值為縱坐標(biāo)，采用加權(quán)最小二乘法進(jìn)行回歸計(jì)算，求得直線回歸方程，即為樣品的工作曲線。

253準(zhǔn)確度按照252項(xiàng)下方法，制得質(zhì)量濃度為50，200，1 000 μg·L-1的低、中、高質(zhì)控樣品進(jìn)行準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)，同法處理后進(jìn)樣分析，計(jì)算各濃度質(zhì)控樣品的回收率；每組樣品均平行操作5份。

254精密度精密度與準(zhǔn)確度采用同樣的低、中、高濃度質(zhì)控樣品，用質(zhì)控樣品的日內(nèi)和日間RSD表示。日內(nèi)每隔2 h處理一組低、中、高濃度樣品，共處理5組，計(jì)算日內(nèi)精密度。日間精密度連續(xù)3 d測定3個(gè)分析批次，每個(gè)濃度測定5個(gè)樣品來計(jì)算日間精密度。

255基質(zhì)效應(yīng)按照252項(xiàng)下方法，制得質(zhì)量濃度為50，200，1 000 μg·L-1的低、中、高質(zhì)控樣品，每組樣品平行5份；將測定所得的峰面積A與相同濃度的質(zhì)控對(duì)照品溶液直接進(jìn)樣測定所得到的峰面積B進(jìn)行比較，即可考查基質(zhì)效應(yīng)?；|(zhì)效應(yīng)可表示為A/B×100%，基質(zhì)抑制率=（1-A/B）×100%，此值應(yīng)小于15%。

3結(jié)果

31方法學(xué)驗(yàn)證

E7和內(nèi)標(biāo)的保留時(shí)間分別為190，098 min，達(dá)到基線分離，且沒有受到空白基質(zhì)的干擾，說明其專屬性良好。分別以待測物E7的濃度為橫坐標(biāo)，以樣品與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比值為縱坐標(biāo)，采用加權(quán)最小二乘法進(jìn)行回歸計(jì)算，求得直線回歸方程，y=0002 3x+0047 7， R2=0994 4，且各濃度的測定值與真實(shí)值偏差均小于15%，表明在25～1 250，E7濃度與響應(yīng)值呈良好的線性關(guān)系，符合要求。低、中、高質(zhì)控樣品的回收率分別（9240 ± 603）%，（10180 ± 414）%，（9914 ± 531）%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該濃度范圍內(nèi)回收率較高，準(zhǔn)確度符合要求，測定結(jié)果準(zhǔn)確、可信。日內(nèi)、日間精密度的RSD都小于9%，符合要求?；|(zhì)抑制率小于13%，基本不會(huì)對(duì)測定產(chǎn)生影響。方法學(xué)驗(yàn)證的結(jié)果表明，該方法特異性、準(zhǔn)確度、精密度和基質(zhì)效應(yīng)等均符合本實(shí)驗(yàn)的要求，見表1。

32E7在不同種屬肝微粒體中的代謝穩(wěn)定性

分別考察了E7在人、犬、猴、大鼠肝微粒體中的代謝穩(wěn)定性，E7在4個(gè)種屬的肝微粒體中均有較明顯代謝，孵育時(shí)間與底物剩余百分比的孵育曲線見圖2。E7在人、犬、猴、大鼠肝微粒體酶中均發(fā)生代謝，20 min內(nèi)代謝較快；孵育20～30 min，剩余底物的量變化較小，趨于穩(wěn)定。

33體外半衰期與固有清除率

在人、犬、猴、大鼠肝微粒體中，以底物剩余百分比的自然對(duì)數(shù)與孵育時(shí)間作線性回歸，大鼠肝微粒體中的線性回歸方程為y=-0023x+4410，R2=0877；犬肝微粒體中的線性回歸方程為y=-0010x+4566，R2=0885；猴肝微粒體中的線性回歸方程為y=-0041x+4410，R2=0880；人肝微粒體中的線性回歸方程為y=-0012x+4475，R2=0732。由各線性曲線的斜率計(jì)算體外代謝半衰期與固有清除率，結(jié)果見表2。

34E7在大鼠肝微粒體中的代謝表型

E7的CYP代謝是由多酶介導(dǎo)的，抑制劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉（CYP2E1特異性抑制劑），毛果蕓香堿（CYP2A6特異性抑制劑），α萘黃酮（CYP1A2特異性抑制劑）和奎尼?。–YP2D6特異性抑制劑）是參與其代謝的主要同工酶，代謝抑制率分別是7824%，7265%，6828%，6003%，與不加化學(xué)抑制劑的空白對(duì)照組相比代謝酶活性有均顯著性差異（P<001），表明CYP2E1，CYP2A6，CYP1A2，CYP2D6可能參與代謝E7，見表3。表3各抑制劑對(duì)大鼠肝微粒中E7代謝的影響

4討論

本文首次建立了香豆素類抗腫瘤化合物E7的UPLCMS/MS測定方法，該方法專屬性強(qiáng)、靈敏度高、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好。E7在人、犬、食蟹猴和大鼠等4個(gè)不同種屬的肝微粒體中體外代謝半衰期T1/2分別為5775，6930，1690，3013 min；體外固有清除率分別為0004 8，0004 0，0016 4，0009 2 L·min·g-1，推測E7在人和犬肝微粒體中代謝速率相近，均比較慢；在猴和大鼠肝微粒體中代謝速率相近，均比較快；表明其代謝速率存在明顯的種屬差異。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有助于藥物開發(fā)人員在后續(xù)研究中選擇最相關(guān)的動(dòng)物（犬）進(jìn)行E7的體內(nèi)藥物代謝研究，進(jìn)而預(yù)測E7在人體的代謝情況[8]。而猴和大鼠，因?yàn)镋7在其中的代謝性質(zhì)跟人差異比較大，并不能準(zhǔn)確預(yù)測E7在人體的代謝情況，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中將不作考慮。 CYP2E1，CYP2A6， CYP1A2和CYP2D6均可能參與代謝E7，而多態(tài)性的CYP3A4對(duì)其的代謝貢獻(xiàn)較小。相對(duì)于藥物間相互作用，E7由多種代謝酶代謝，這將大大降低因體內(nèi)某一種酶被誘導(dǎo)或抑制而導(dǎo)致嚴(yán)重不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，多態(tài)性的代謝酶對(duì)其代謝貢獻(xiàn)小，也就降低因CYP基因多態(tài)性而引起個(gè)體差異的幾率，故針對(duì)藥物間相互作用，E7表現(xiàn)出理想的代謝表型特性。

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[責(zé)任編輯曹陽陽]