炎癥對藥物轉運體的影響研究進展

吳 偉，沈青青，徐玲燕，杜 娟，江振洲，2，張陸勇，黃 鑫

（中國藥科大學1.江蘇省新藥篩選重點實驗室，2.江蘇省藥效研究與評價服務中心，3.藥物質量與安全預警教育部重點實驗室，江蘇南京 210009；4.廣東藥科大學藥學院新藥篩選與藥效學評價中心，廣東廣州 510006）

炎癥是機體對傷害性刺激、組織損傷以及感染等的防御反饋，能引起炎癥反應的物質主要包括促炎細胞因子和炎癥誘導物。大量文獻報道，促炎細胞因子如白細胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β），IL-6和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）能使肝、腎和腸等臟器相關轉運體的表達和活性發(fā)生改變［1］。脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）和松油脂等炎癥誘導物也能改變機體內轉運體的表達，從而影響藥物在體內的吸收、分布、代謝和排瀉等處置過程［2］。炎癥性疾病如類風濕性關節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）、炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）、肝炎和腎炎的發(fā)生發(fā)展通常會對機體轉運體的表達和活性產生影響，進而影響藥物吸收、分布、代謝和排泄過程，導致藥物的療效減弱或毒性增強。目前，關于炎癥性疾病對藥物轉運體影響的相關綜述較少。本綜述旨在闡明炎癥性疾病發(fā)生發(fā)展過程中藥物轉運體的變化，這對于理解炎癥疾病發(fā)生機制、尋找治療藥物的新靶標、指導臨床合理用藥具有重要的價值。

藥物轉運體是介導藥物跨膜轉運的一類轉運蛋白，對藥物的吸收、分布、代謝和排泄具有重要的作用。藥物轉運體根據(jù)底物跨膜轉運的方向分為溶質轉運體（solute carrier，SLC）和 ATP 結合盒（ATP-binding cassette，ABC）轉運體，在內外源物質轉運及清除過程中發(fā)揮重要作用。SLC是一類攝取型轉運體，對藥物的吸收具有重要作用，主要包括有機陰離子轉運多肽（organic anion trans?porting polypeptides，OATP）、有機陰離子轉運體（organic anion transporter，OAT）、有機陽離子轉運體（organic cation transporter，OCT）、鈉依賴性?；悄懰峁厕D運體多肽（Na+-taurocholate cotrans?porting polypeptides，NTCP）和頂端鈉依賴性膽鹽轉運體（apical sodium dependent bile acid trans?porter，ASBT）。ABC轉運體是一類外排型轉運體，主要影響藥物的清除過程，包括膽酸鹽外排泵（bile salt export pump，BSEP）、多藥耐藥蛋白（multidrug resistance protein，MDR）、P糖蛋白（P-glyco?protein，P-gp）、多藥耐藥相關蛋白（multi-drug resis?tance-associated protein，MRP）和乳腺癌耐藥蛋白等［3］。這些藥物轉運體特異地表達于各組織器官細胞中，影響藥物的吸收、分布、代謝和排泄，直接關系到藥物的有效性和安全性。因此，研究炎癥對藥物轉運體的影響對于監(jiān)測藥物的處置過程、指導臨床合理用藥具有重要意義。

1 促炎細胞因子對藥物轉運體的影響

炎癥發(fā)生時，IL-1β，IL-6和TNF-α等促炎細胞因子釋放增多，同時伴隨著多種轉運體表達和活性的改變。在原代培養(yǎng)的人肝細胞中，IL-1β能顯著抑制CYP3A4和藥物轉運體OATP1B1，OATP1B3，OATP2B1，OAT2，NTCP，OCT1和BSEP mRNA的表達，但對外排轉運體P-gp和乳腺癌耐藥蛋白卻無影響。吉伏珠單抗（gevokizumab）是一種IL-1β變構調節(jié)抗體，在原代培養(yǎng)人肝細胞中能削弱IL-1β介導的CYP3A4和藥物轉運體的下調。因此，由其引起的藥物-藥物相互作用在抗炎治療的過程中必須被嚴格監(jiān)測［4］。臨床上慢性丙肝患者進展至肝纖維化階段時，IL-1β，IL-6和TNF-α水平顯著上調，而藥物的肝排泄過程卻顯著減弱，提示促炎細胞因子的水平在一定程度上影響藥物轉運體的表達，且兩者的關系呈負相關［5］。研究表明，TNF-α和IL-6能使OATP1B1的mRNA和蛋白表達水平均顯著下調［6］。用TNF-α 100 μg·L-1或IL-610 μg·L-1處理人肝細胞 48 h，發(fā)現(xiàn) NTCP，OATP1B1，OATP1B3，OATP2B1，OCT1和OAT2的mRNA表達水平下調。聯(lián)用TNF-α和IL-6能下調細胞中乳腺癌耐藥蛋白、MRP2和MDR1的mRNA表達和NTCP，OATP1B1，MRP2和乳腺癌耐藥蛋白的表達，同時降低了NTCP，OATP和OCT1的轉運活性，而聯(lián)用TNF-α和IL-6卻能上調MRP3轉運蛋白的表達［7］。上述結果在原代大鼠肝細胞的三明治培養(yǎng)模型中也得到了驗證［8］，說明TNF-α和IL-6能下調大部分肝SLC轉運體和ABC轉運體的基因表達。

用人肝枯否細胞評價促炎細胞因子對轉運體的影響。發(fā)現(xiàn)用IL-1β和IL-6處理肝枯否細胞，能下調 NTCP，OATP1B3和 OCT1的 mRNA 水平［9］。Miyake等［10］以雷巴匹特（rebamipide）為轉運底物，研究了IL-6對Caco-2細胞外排轉運體的影響，發(fā)現(xiàn)P-gp的轉運活性降低，而MRP介導雷巴匹特的外排增加，解釋了其在IBD患者體內的吸收未發(fā)生改變這一現(xiàn)象。

此外研究表明，用IL-1β和IL-6處理肝細胞-枯否細胞共培養(yǎng)模型，能顯著下調肝轉運體OATP1B3，NTCP和OCT1 mRNA的表達水平，且下調程度要遠高于用IL-1β和IL-6處理單純的肝細胞所導致的上述轉運體下調程度［9］。

2 炎癥誘導物對藥物轉運體的影響

炎癥誘導物是指具有免疫原性并且能誘導炎癥細胞活化和炎癥遞質釋放，使機體產生炎癥反應的外源性物質，以LPS和松油脂最為常見。大量研究表明，用LPS和松油脂在大鼠體內誘導炎癥反應能使大鼠肝內大多數(shù)SLC和ABC轉運體的表達和轉運活性顯著下調。研究表明，松油脂能使腸道內的攝取轉運體的轉運活性下調，而上述轉運體的表達和活性發(fā)生改變能使經肝腸轉運的內外源性物質的藥物代謝動力學行為發(fā)生改變，進而導致藥物不良反應的發(fā)生。

2.1 LPS誘導的急性炎癥反應對藥物轉運體的影響

近年來研究表明，LPS誘導的急性炎癥反應能使肝、腸絕大多數(shù)ABC轉運體和SLC mRNA、蛋白表達及轉運活性均出現(xiàn)不同程度地下調。Tomita等［11］給大鼠ip LPS，制備全身急性炎癥反應模型。研究發(fā)現(xiàn)，LPS處理組大鼠回腸中MDR1a和MRP2的mRNA水平顯著降低，轉運活性也相應減弱。在回腸中用探針底物羅丹明123和5-羧基熒光素進行轉運實驗，發(fā)現(xiàn)這兩種化合物的外排減少，導致它們的吸收顯著增加，提示感染和炎癥性疾病可能通過改變腸道轉運體的表達和活性影響藥物的生物利用度。Cherrington等［12］給SD大鼠ip LPS，6 h后發(fā)現(xiàn)肝中MRP2，MRP6，MDR1a，BSEP，OATP1，OATP2，OATP4，NTCP，OCT1 和 OAT3的mRNA水平顯著下調，MRP5和OAT2的mRNA水平保持不變，而MRP1，MRP3和MDR1b的mRNA水平卻上調。地塞米松是一種合成的糖皮質激素，具有強大的抗炎作用。用地塞米松預處理后，能逆轉LPS給藥后MDR1a，OATP1，OATP2，OCT1和NTCP mRNA的下調，也能抑制LPS介導的MRP1，MRP3和MDR1b mRNA水平的上調。僅用LPS處理大鼠出現(xiàn)了肝外膽汁淤積的癥狀；用地塞米松預處理后，膽汁淤積癥狀緩解；提示LPS可能通過影響肝內轉運體的表達進而導致膽汁淤積［13］。

2.2 松油脂誘導的急性炎癥反應對藥物轉運體的影響

松油脂作為另外一種誘導急性炎癥反應的誘導物，也能使肝、腸大多數(shù)轉運體的表達和活性有不同程度地下調，進而使肝、腸內外源性物質的藥動學行為紊亂，引發(fā)不良反應。用松油脂在大鼠體內誘導急性炎癥，能使非那西汀的吸收減弱，增加非那西汀在血漿中的分布，這可能與腸道內攝取型轉運體的轉運活性下調有關。但松油脂誘導的急性炎癥反應對CYP1A2的活性并未產生影響，作為CYP1A2底物的非那西汀的消除過程并未受到影響［14-15］。Tous等［16］在動脈粥樣硬化小鼠后肢用松油脂誘導急性炎癥反應，發(fā)現(xiàn)肝內MDR1b的mRNA表達下調，血漿中膽固醇濃度降低，能延緩動脈粥樣硬化的進程，說明外排轉運體MDR1b作為調節(jié)因子能影響動脈粥樣硬化的進程，其表達減少能使膽固醇外排至腸道的量減少，進而使腸道的吸收減少，最終使血液中的膽固醇含量降低，起到降血脂、緩解動脈粥樣硬化的作用，提示MDR1b可能是動脈粥樣硬化的一個潛在治療靶點。

3 炎癥性疾病對藥物轉運體的影響

炎癥性疾病是指在疾病發(fā)生發(fā)展過程中伴隨有炎癥發(fā)生的一類疾病，包括RA、IBD、肝炎和腎炎等。這些疾病的發(fā)生和發(fā)展通常會對機體轉運體的表達和活性產生影響，影響藥物在體內的處置過程和藥動學行為，進而影響藥物的有效性和安全性。

3.1 類風濕性關節(jié)炎對藥物轉運體的影響

RA在其發(fā)生發(fā)展過程中能釋放大量的促炎細胞因子入血，如IL-1β，IL-6和TNF-α，進而使肝、腎和腸轉運體的表達發(fā)生改變，導致抗炎藥物的吸收、分布、代謝和排泄紊亂，導致不良反應的發(fā)生。

在RA發(fā)生發(fā)展過程中，RA滑膜成纖維細胞（rheumatoid arthritis synovial fibroblasts，RASF）是RA治療中的一個重要靶標，多藥與毒素外排蛋白1（multidrug and toxin extrusion1，MATE1）作為一種新型的轉運體主要在RASF細胞中表達，與OCT1類似，主要參與藥物的攝取轉運；而在RA發(fā)生時MATE1的mRNA和蛋白表達水平均下調［17］，抗炎藥物攝取進入hRASF細胞中的量減少，進而減弱治療效果。在佐劑誘導的大鼠關節(jié)炎模型中，肝內OCT1，OATP4a1和MRP1及腎內OATP2b1，MRP6和BSEP的mRNA表達顯著下調，腸道內OCT1，MDR1a和MRP3的mRNA表達也有所下調［18］。Gandhi等［19］在佐劑誘導的大鼠關節(jié)炎模型中發(fā)現(xiàn)，肝中P-gp的轉運活性減弱。由此提示，RA發(fā)生時，肝、腎和腸內攝取和外排轉運體的表達幾乎均下調。腸道攝取轉運體表達下調會使口服抗炎藥物的吸收減弱，入血減少，降低藥物的生物利用度，減弱療效；而肝、腎轉運體表達的下調，會使藥物的肝、腎排泄減少，使藥物長時間蓄積在體內無法排出，引發(fā)肝、腎及外周系統(tǒng)毒性。Uno等［20］研究發(fā)現(xiàn)，佐劑造模7 d后，肝中除MDR1a以外的ABC和SLC mRNA水平均未發(fā)生顯著變化，MDR1a，MRP2和OATP等SLC的蛋白表達在造模21 d后顯著下調，而小腸中MRP2、乳腺癌耐藥蛋白、LAT2和OATP1a5的mRNA水平在造模7 d后顯著下調，21 d后卻無顯著性差異，說明RA對不同臟器轉運體的影響存在差異，且在疾病的發(fā)展進程中，不同臟器轉運體的表達也不盡相同。提示在RA的不同進展階段，要考慮到不同臟器轉運體表達的異常，從而更好地指導臨床用藥，降低臟器毒性的發(fā)生率。

臨床上苯扎貝特和咪唑立賓（mizoribine）聯(lián)用治療RA時，能引起橫紋肌溶解癥。研究表明，苯扎貝特和咪唑立賓均是腎OAT1和OAT3的底物，苯扎貝特是經腎通過原型排泄的藥物。藥動學研究結果表明，當上述兩藥合用時，苯扎貝特的AUC顯著增加，t1/2β顯著延長，藥物清除率顯著降低，說明咪唑立賓能抑制苯扎貝特的攝取，導致苯扎貝特的腎清除率減慢，進而引起藥物-藥物相互作用。故臨床上應用苯扎貝特和咪唑立賓時，要注意藥物-藥物相互作用的發(fā)生，適當降低苯扎貝特的劑量，這對指導臨床合理用藥具有重要意義［21］。

3.2 炎癥性腸病對藥物轉運體的影響

IBD主要影響口服藥物的吸收，在疾病進程中伴隨著藥物轉運體表達的變化，ASBT和BSEP是參與肝腸循環(huán)的主要轉運體，其表達下調使口服藥物的腸道吸收和膽道排泄發(fā)生紊亂。

ASBT和BSEP是參與膽汁酸腸肝循環(huán)的2種主要轉運體，前者主要參與腸道內膽汁酸的再吸收，后者主要參與膽汁酸的肝排泄。用來自克羅恩?。–rohn’s disease，CD）患者和潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）患者的腸道黏膜活檢標本評估腸道轉運體mRNA表達的變化。在CD患者活檢標本的炎癥區(qū)內，ASBT和BSEP的mRNA表達水平顯著低于健康人群；在CD恢復期的患者體內，ASBT的mRNA表達水平也有下調，但炎癥發(fā)生期更明顯。在UC患者結腸中，ASBT和BSEP蛋白表達的下調最為明顯［22］，提示在IBD的發(fā)生發(fā)展過程中，由于ASBT和BSEP表達下調，患者肝腸循環(huán)的穩(wěn)態(tài)被打破，隨之而來的是膽汁酸的肝腸循環(huán)減慢，有肝腸循環(huán)的藥物因此不能被腸道再吸收或再吸收緩慢，導致藥物作用時間縮短，藥效降低。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠和小鼠ASBT的功能和活性是在炎癥細胞因子的刺激下通過c-fos與ASBT啟動子的直接作用而被抑制［23］。Kawauchi等［24］在大鼠皮下注射吲哚美辛構建小腸潰瘍模型，發(fā)現(xiàn)外排轉運體P-gp在大鼠肝的表達有下調趨勢。提示應用非甾體抗炎藥吲哚美辛不僅能引發(fā)腸道炎癥，而且會影響藥物的肝排泄，導致肝內藥物蓄積引發(fā)肝毒性。

甲氨蝶呤是一種免疫調節(jié)劑，具有修復腸道黏膜的作用，是治療兒童CD的一線藥物［25］。研究表明，甲氨蝶呤和烏苯美司（ubenimex）均為腸道P-gp的底物，也是腎OAT1和OAT3的底物，當兩者合用時，它們在血漿中的AUC和Cmax均顯著增加，甲氨蝶呤的口服生物利用度增加21.17%，而腎24 h累積排泄量卻顯著減少。因此，兩者聯(lián)用時藥效會增強。但由于甲氨蝶呤的治療窗很窄，聯(lián)用時適當減少甲氨蝶呤的用量，能減少藥物不良反應的發(fā)生［26］。

3.3 肝炎對藥物轉運體的影響

肝作為藥物代謝和排泄的主要器官，在藥物的解毒過程中發(fā)揮重要作用。肝炎發(fā)生時，肝中大多數(shù)轉運體的表達和活性下調，進而影響肝的解毒功能，產生藥物不良反應。

藥物性肝損傷（drug-induced liver injury，DILI）伴隨肝炎發(fā)生［27］。在斑馬魚模型中，異補骨脂素引起的DILI能顯著下調MDR1，MRP1和MRP2的mRNA表達，能顯著地抑制肝的外排功能［28］。此外研究發(fā)現(xiàn)，BSEP的轉運活性受到抑制是DILI的一個關鍵因素［29］。

丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）感染患者體內因藥物代謝和分布發(fā)生了變化，需要通過肝活檢和實驗室檢查來確定后續(xù)的治療方案。檢查發(fā)現(xiàn)，HCV感染患者肝內NTCP，OATP-C和OCT1的mRNA表達顯著下調［5］。Billington等［30］研究了慢性HCV感染伴肝癌患者（HCV with hepatocellular carcinoma，HCV-HCC）肝癌癥組織（cancerous，C）和鄰近的非癌癥組織（non-cancerous，NC）的肝轉運體的蛋白表達，主要包括NTCP、OATP、OCT1、BSEP、乳腺癌耐藥蛋白、MATE1、MRP和P-gp等。研究發(fā)現(xiàn)，與正常志愿者相比，HCV-HCC患者NC區(qū)域和C區(qū)域的上述膜蛋白的總量分別下調31%和67%；除NTCP，MRP2和MATE1外，其他轉運體的蛋白表達分別下調38%～76%和56%～96%。在HCV-HCC患者的NC區(qū)域，NTCP的蛋白表達上調113%，MRP2未發(fā)生變化；而在HCV-HCC患者C區(qū)域，NTCP和MRP2的蛋白表達下調63%和56%，MATE1未發(fā)生變化。上述所提供的肝轉運蛋白的表達數(shù)據(jù)將有助于HCC的影像學診斷、HCV-HCC治療藥物的開發(fā)及對經由轉運體介導轉運的藥物的處置過程進行預測。

3.4 腎炎對藥物轉運體的影響

腎轉運體在藥物排泄過程中發(fā)揮了重要的作用。腎炎發(fā)生時，相關轉運體的表達和活性會發(fā)生一定程度地下調，進而影響藥物的腎排泄，引發(fā)藥物不良反應。Tan等［31］發(fā)現(xiàn)，腎病患者OATP功能減退。慢性腎功能衰竭（chronic renal failure，CRF）使藥物的腎清除率降低，CRF對腎藥物轉運體和CYP酶的表達和活性產生影響［32］。Küper等［33］將大鼠的腎切除5/6制備CRF模型，發(fā)現(xiàn)CYP1a，OAT1，OAT2，OAT3，OATP1和P-gp的mRNA和蛋白表達水平均顯著下調，MRP2，MRP3，MRP4，OATP2和OATP3的mRNA表達水平也顯著下調，而CYP3a的表達無變化。上述結論在與CRF大鼠血清共培養(yǎng)的人近端小管細胞系中得到了驗證，發(fā)現(xiàn)作為上述轉運體底物的地高辛和青霉素的腎清除率分別降低了4和9倍。上述研究表明，CRF對腎藥物轉運體的表達和活性影響巨大，能使藥物在腎內的清除率降低，導致藥物在腎蓄積引發(fā)腎毒性。用LPS處理Madin-Darby犬的腎細胞，發(fā)現(xiàn)尿素轉運體A1的表達下調。尿素轉運體A1主要介導尿素在轉運體中的重吸收，其表達下調會使血漿滲透壓降低，進而導致營養(yǎng)成分的丟失和組織缺水。

Joy等［34］探究了慢性腎疾病患者體內藥物代謝和轉運過程，探討了非索非那定的藥動學行為。研究發(fā)現(xiàn)，與正常志愿者相比，腎小球性腎炎患者體內非索非那定的半衰期顯著延長，腎清除率顯著降低。非索非那定是一種非特異性的底物，能被P-gp，OATP和MRP介導轉運，其腎清除率降低40%，這可能由肝、腎上述轉運體介導的藥物排泄減少所致。故臨床上在治療慢性腎疾病的過程中，若治療藥物為轉運體的底物，要相應降低藥物的劑量，以免藥物在體內蓄積引發(fā)毒性。

4 藥物轉運體變化對藥物代謝的影響

藥物轉運體與藥物代謝酶一般是通過協(xié)同作用影響藥動學行為，進而影響藥物的藥效和毒性。細胞色素CYP450是體內最重要的藥物代謝酶，其中CYP1，CYP2和CYP3對藥物代謝有非常重要的影響，多數(shù)藥物的Ⅰ相代謝均與CYP3A4有關。CYP3A4是抗癌藥物代謝的關鍵酶，P-gp和CYP3A4通過協(xié)同作用以限制外源物質的吸收［35］。某些抗癌藥物是P-gp和CYP3A4的共同底物，如4-羥基他莫昔芬，服用后會迅速在肝、腸等代謝和外排，降低了抗癌藥物的生物利用度，產生耐藥，但與異黃酮聯(lián)用時會使他莫昔芬的抗癌效果增強，因為異黃酮是P-gp和CYP3A4的抑制劑，抑制了4-羥基他莫昔芬的腸道外排和肝代謝，增加了藥物的生物利用度［36］。

5 炎癥調節(jié)轉運體表達及活性的可能機制

目前，對炎癥調節(jié)轉運體表達與活性的機制研究主要涉及促炎細胞因子通過炎癥相關的信號通路調節(jié)轉錄因子和核受體，從而對轉運體的表達和活性產生影響。

Gandhi等［19］發(fā)現(xiàn)，感染、炎癥或PA 狀態(tài)下，促炎細胞因子或Toll樣受體釋放增加，與炎癥相關的信號通路如JNK通路和NF-κB通路被激活，使其下游的轉錄調節(jié)因子和核受體的表達和活性受到抑制，從而導致藥物轉運體的表達和活性受到抑制。轉錄調節(jié)因子FXR參與了BSEP/Bsep的調控。研究表明，LPS，TNF-α和IL-1β均能顯著下調FXR的轉錄并抑制其與BSEP/Bsep啟動子的結合，故炎癥狀態(tài)下，BSEP/Bsep mRNA水平下降極有可能是由于FXR的轉錄發(fā)生了下調所致。在炎癥導致大鼠膽汁淤積時，ntcp基因表達的下調是由核轉錄因子HNF1和RXR∶RAR與ntcp基因啟動子的結合活性降低引起的；另一個主要原因是HNF1 mRNA和蛋白表達水平的下調，以及HNF1結合活性的降低［37］。許多研究證實，多種核受體如PXR，CAR，F(xiàn)XR和RAR介導了mrp2的轉錄調控。Mertens等［38］研究發(fā)現(xiàn)，IL-1β通過阻斷IRF3與ISRE的結合，使MRP2的表達下調。

6 結語

炎癥誘導轉運體表達發(fā)生改變會影響藥物的處置過程，對指導臨床合理用藥具有重要意義。炎癥狀態(tài)下，機體各個臟器的轉運體表達和活性幾乎均下調，由這些轉運體介導的一些底物藥物的組織吸收或肝、腎排泄均會減弱，進而影響藥物的有效性和安全性。因此，在炎癥性疾病發(fā)生時，及時監(jiān)測轉運體的表達和活性的改變，合理調整給藥劑量和藥物配伍方式，對于降低臟器毒性發(fā)生率和增強藥物療效具有重要意義。然而，對炎癥影響轉運體表達的相關機制研究尚不夠深入，仍需繼續(xù)研究。