復(fù)方口服避孕藥中孕激素的多晶型研究進(jìn)展

鞏孝芳，王慧萍*

(1.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院研究生院，北京 100730；2.國(guó)家衛(wèi)生健康委科學(xué)技術(shù)研究所，北京 100081)

口服避孕藥(oral contraceptives，OC)是當(dāng)下應(yīng)用較廣的避孕方式，如正確服用有效率達(dá)99%以上，至2012年全世界約有1億多婦女使用[1]。OC多為復(fù)合劑型，復(fù)方口服避孕藥(combined oralcontraceptives，COC)主要由雌激素和孕激素組成，其避孕效果主要與所含孕激素的種類有關(guān)。由于口服藥物常存在多晶型現(xiàn)象(polymorphism)，不同晶型直接關(guān)系到藥物的臨床療效及生產(chǎn)工藝等，而“藥物晶型研究技術(shù)”已經(jīng)被確認(rèn)為國(guó)家重大新藥創(chuàng)制專項(xiàng)中化學(xué)藥物研制的關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。因此，本文對(duì)COC中孕激素多晶型的研究進(jìn)行綜述，為避孕藥物的生產(chǎn)及質(zhì)量控制提供依據(jù)。

一、COC中孕激素生物學(xué)特性

1.作用機(jī)制：孕激素的作用機(jī)制包括抑制排卵、改變宮頸黏液的稠度與輸卵管的蠕動(dòng)以及改變子宮內(nèi)膜形態(tài)與功能[3]。COC中孕激素種類與特性不同，構(gòu)成的避孕藥療效也不同。目前COC研究的方向是研發(fā)新型的高效孕激素以提高避孕效果、減少不良反應(yīng)，從其發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，可概括為兩點(diǎn)：(1)降低孕激素劑量；(2)合成新型孕激素。

2.分類：孕激素可分為天然和合成孕激素兩大類，根據(jù)應(yīng)用的不同階段又可分為4代：第一代孕激素包括睪酮類及17-羥孕酮類；第二代孕激素主要代表藥物是左炔諾孕酮和炔諾孕酮；第三代主要是去氧孕烯和諾孕酯；新一代孕激素以屈螺酮、地諾孕素、曲美孕酮、烯諾孕酮和醋酸諾美孕酮為代表[4]，它們與受體的結(jié)合更具特異性，幾乎不與其他甾體激素受體結(jié)合，對(duì)脂肪代謝影響小，無(wú)雄激素、雌激素或糖皮質(zhì)激素樣活性，和天然孕酮的作用效果相近，被稱為第四代孕激素。

二、第四代孕激素代表藥物

1.屈螺酮(drospirnone，DRSP)：是人工合成的第一個(gè)抗醛固酮螺內(nèi)酯類衍生物，其藥理性能、藥動(dòng)學(xué)特征與天然孕酮相似。除避孕外，屈螺酮炔雌醇片不僅能治療月經(jīng)紊亂、改善經(jīng)前期情緒障礙[5-6]，對(duì)藥物流產(chǎn)[7]和人工流產(chǎn)[8]后的恢復(fù)以及并發(fā)癥的預(yù)防也有較好的臨床效果。以屈螺酮為主要成分的優(yōu)思明是唯一能控制體重的短效口服避孕藥。

2.地諾孕素(dienogest，DNG)：對(duì)脂代謝影響很小，半衰期短，重復(fù)給藥不積蓄，同時(shí)耐受性也較好。與戊酸雌二醇組成了第一種四相復(fù)合口服避孕藥Natazia，除用于避孕外，還可用于治療女性更年期綜合征、經(jīng)血過(guò)多。地諾孕素能誘導(dǎo)異位內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞凋亡，可以降低核因子NF-κB、凋亡調(diào)控蛋白Bcl-2和Bcl-XL表達(dá)，其治療子宮內(nèi)膜異位癥的潛在作用靶點(diǎn)及作用機(jī)制可能就在于此[9]。

3.曲美孕酮(trimegestone，TMG)：具有很強(qiáng)的內(nèi)膜選擇性，對(duì)孕酮受體有較高的選擇性和親和力，是活性最強(qiáng)的孕激素。臨床用于治療更年期綜合征和預(yù)防絕經(jīng)后骨質(zhì)流失，因其極少產(chǎn)生與情緒相關(guān)的不良反應(yīng)，所以更適于激素替代治療(HRT)。TMG沒(méi)有被作為避孕藥得到開(kāi)發(fā)，有報(bào)道采用經(jīng)皮給藥系統(tǒng)進(jìn)行TMG的避孕研究，截至目前未有相關(guān)臨床數(shù)據(jù)分析報(bào)道。

4.烯諾孕酮(ST-1435，nestorone，NES)：不影響糖、脂代謝。醋酸制劑口服生物利用度很低，加之半衰期短，需高頻率給藥，這限制了其在臨床作為避孕藥的應(yīng)用。目前烯諾孕酮透皮貼劑、陰道環(huán)等多種非口服緩釋給藥系統(tǒng)還在臨床試驗(yàn)中。

5.醋酸諾美孕酮(Nomegestrol acetate，NOMAC)：具有很高的促孕活性、弱的抗雄激素活性并且無(wú)雄激素和糖皮質(zhì)激素樣活性。有研究顯示，單用或者聯(lián)用雌激素時(shí)，諾美孕酮不會(huì)增加靜脈血栓的風(fēng)險(xiǎn)，也不會(huì)增加乳腺癌的發(fā)病率；且合用雌二醇后，相較于屈螺酮/炔雌醇，其對(duì)經(jīng)前經(jīng)期的綜合征有更好的效果[10]。還有研究表明，醋酸諾美孕酮可以通過(guò)調(diào)節(jié)SUFU和Wnt7a的表達(dá)來(lái)抑制Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌RL95-2細(xì)胞的增殖，具有潛在的抗癌活性，為研發(fā)治療Ⅰ型子宮內(nèi)膜癌更安全的候選藥物提供了新的可能[11]。

6.地屈孕酮(dienogest，DNG)：結(jié)構(gòu)和功能與天然孕酮接近。國(guó)外有文獻(xiàn)報(bào)道地屈孕酮在治療和預(yù)防妊娠期疾病如先兆性流產(chǎn)、習(xí)慣性流產(chǎn)、早產(chǎn)和子癇的過(guò)程中有更高效、顯著的作用[12]。用地屈孕酮代替其他口服避孕藥在治療絕經(jīng)前婦女的痛經(jīng)作用中，前者能明顯地降低由口服避孕藥引起的氧化應(yīng)激水平升高，因此可能降低由服用口服避孕藥引起的血管并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)[13]。

三、多晶型研究的意義

藥物的多晶型現(xiàn)象指藥物的分子排列方式的改變，使其固體同其他固體物質(zhì)一樣存在多樣性。藥物晶型對(duì)生物利用度的影響是除了因生產(chǎn)工藝不同而產(chǎn)生的質(zhì)量差異外影響同一藥物不同療效的另一原因[14]。

同一藥物不同晶型在理化和生物特性方面可能會(huì)存在顯著差異，這使得藥物多晶型研究在晶體藥物產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中顯得尤為重要[15]。優(yōu)勢(shì)藥物晶型是一種或幾種能發(fā)揮最佳治療效果的用于制藥的藥物晶型，有較高的穩(wěn)定性和安全性。應(yīng)用優(yōu)勢(shì)晶型能提高生物利用度、改善藥物的溶出速度、降低藥物毒性、提高藥效。我國(guó)“重大新藥創(chuàng)制”科技重大專項(xiàng)“十一五計(jì)劃”中，“藥物晶型研究技術(shù)”是化學(xué)藥物研究關(guān)鍵技術(shù)之一。2015年出版的最新國(guó)家藥典也把晶型列為藥品質(zhì)量控制的一環(huán)。

四、常用孕激素多晶型研究

孕激素的多晶型研究對(duì)于提高避孕藥物的質(zhì)量、改善臨床療效具有重要的意義。目前對(duì)避孕藥物的晶型研究還屬于起步階段。有研究報(bào)道，炔雌醇存在5種晶型，B、D、X、X2、X3型，其中B、D、X3型晶型是首次發(fā)現(xiàn)[16]。去氧孕烯在不同的粘合劑中也報(bào)道過(guò)不同的結(jié)晶特性。Ferraboschi等[17]報(bào)道了美羅孕酮2(Medrogestone)及其中間產(chǎn)物3、8、9等的晶型具體特性。以下是幾種常用孕激素的晶型研究進(jìn)展。

1. 孕酮：有文獻(xiàn)報(bào)道，通過(guò)對(duì)孕酮穩(wěn)定多態(tài)的研究，探討了它的多晶型行為，并試圖通過(guò)共結(jié)晶提高其穩(wěn)定性[18]。研究概述了兩種單變晶型孕酮Ⅰ型和Ⅱ型、合成對(duì)映體、孕酮和外消旋孕酮，并對(duì)Ⅰ型和Ⅱ型的不同物理性質(zhì)進(jìn)行了比較，如：晶型Ⅰ的熔點(diǎn)為129℃，晶型Ⅱ的熔點(diǎn)為122℃，所以晶型Ⅰ是熱力學(xué)穩(wěn)定型，而晶型Ⅱ是亞穩(wěn)定型，制備晶型Ⅰ和晶型Ⅱ的方法也不同。另外還有其他3種形式的孕酮(晶型Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ)，它們只出現(xiàn)在平衡融解中，不能具有結(jié)構(gòu)特征。晶型Ⅰ很容易結(jié)晶，而晶型Ⅱ很難結(jié)晶，甚至不可能結(jié)晶，當(dāng)孕酮和孕烯醇酮融合在一起時(shí)，晶型Ⅱ成功結(jié)晶。通過(guò)稀溶液結(jié)晶和冷卻晶型Ⅰ熔融試樣，也得到了晶型Ⅱ。也有報(bào)道稱孕酮的兩種晶型在一定條件下(如研磨或者改變溫度)是可以轉(zhuǎn)化的[19]。

2.己酸羥孕酮：除先前描述過(guò)的結(jié)晶形式(A)外，在用冷卻、反溶劑和蒸發(fā)技術(shù)復(fù)制相同晶型的過(guò)程中，在不同的溶劑中產(chǎn)生了1種新的三斜晶型(B)。經(jīng)乙酸乙酯或異丙醇在不同溫度下證實(shí)，這是一種轉(zhuǎn)換溫度大約為30℃的對(duì)映系統(tǒng)。晶型B是室溫下的熱穩(wěn)定型，在非水溶劑混合物中可溶解8%。在解析形態(tài)A的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了第3種構(gòu)象狀態(tài)，它僅存在于-133到-143℃；這種單斜式的形式被認(rèn)為是晶型C，并可在加熱至室溫時(shí)轉(zhuǎn)化成晶型A。上述結(jié)果進(jìn)一步闡明了己酸羥孕酮的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、多晶型對(duì)不同劑量形式的物理穩(wěn)定性的影響[20]。

3.左炔諾孕酮(LNG)：徐娟等[21]篩查獲得并制備出3種左炔諾孕酮的晶型物質(zhì)(α晶型、β晶型、B晶型)，但文獻(xiàn)并未對(duì)3種不同晶型的物質(zhì)在藥效及生物作用等方面進(jìn)行表述。也有相關(guān)專利報(bào)道左炔諾孕酮有4種晶型：α、β、γ和無(wú)定型[22]。從乙醇中結(jié)晶得到的左炔諾孕酮熔點(diǎn)為228～229℃，從甲醇中結(jié)晶得到的左炔諾孕酮熔點(diǎn)為240～242℃。

4. 炔諾酮：Latsch等[23]首次運(yùn)用等溫微量量熱法、極性光學(xué)顯微鏡、X-射線粉末衍射法表征醋酸炔諾酮晶體生長(zhǎng)過(guò)程，分析了3種方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)。Boerrigter等[24]研究得出，炔諾酮在室溫下以丙醇為溶劑在過(guò)飽和度時(shí)穩(wěn)定的單晶型向亞穩(wěn)定的三斜晶型轉(zhuǎn)化，在過(guò)飽和的狀態(tài)下除了原本報(bào)道過(guò)的兩種多晶型，還出現(xiàn)了另外兩種特殊的晶型生長(zhǎng)方式，被稱為“假晶”。

5. 醋酸甲地孕酮：有文獻(xiàn)報(bào)道恒壓5.5 MPa時(shí)甲地孕酮在383.15～443.15 K溫度范圍內(nèi)在亞臨界水中的溶解度成指數(shù)增長(zhǎng)，但其化學(xué)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。Zhang等[25]研究證實(shí)，醋酸甲地孕酮的納米粒子在沉淀后化學(xué)機(jī)構(gòu)不變但是結(jié)晶性降低。

6. 孕二烯酮：兩種互變的晶型：晶型Ⅰ和晶型Ⅱ，在乙醇溶液中，低于18.5℃時(shí)，晶型Ⅰ的熱力學(xué)穩(wěn)定性高于晶型Ⅱ，低于此溫度則相反。溫度大于19℃，在低飽和度下(1.09～1.25)，晶型Ⅰ的片狀晶型占主導(dǎo)，而溫度小于17℃時(shí)，主導(dǎo)結(jié)構(gòu)是晶型Ⅱ的針狀固體形態(tài)。5≤T≤25℃，在高飽和度下(1.36～1.81)，伴隨產(chǎn)生晶型Ⅰ和晶型Ⅱ。有研究表明，在低飽和度下，穩(wěn)定型晶體的成核和生長(zhǎng)的速率高于亞穩(wěn)定型的，高過(guò)飽和度下情況相反[26]。且Ⅰ和Ⅱ型之間的溶劑介導(dǎo)的多晶型轉(zhuǎn)化在5、10、30和35℃中相對(duì)較快。

7. 米非司酮：水溶性差，理論上會(huì)產(chǎn)生多晶型現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)單一溶劑揮發(fā)法獲得米非司酮的一種新的正丙醇溶劑合物，且化合物的SXRD圖譜表明該晶型的米非司酮與正丙醇分子比例為2∶1，該溶劑合物單晶X射線衍射、粉末X射線衍射圖譜與米非司酮原料藥的圖譜存在明顯差異[27]。另外有最新研究報(bào)道米非司酮存在1種無(wú)溶劑新晶型——晶型D，可通過(guò)冷卻結(jié)晶法和超聲法制得。兩者的穩(wěn)定性都較高，而在研究所用溶劑中晶型D的溶解度優(yōu)于原料藥，其結(jié)構(gòu)中不包含任何溶劑[28]。新發(fā)現(xiàn)的米非司酮的乙腈溶劑合物的每個(gè)不對(duì)稱晶胞結(jié)構(gòu)包括1個(gè)米非司酮和兩個(gè)乙腈分子。晶體結(jié)構(gòu)中的分子間氫鍵和范德華力在一定程度上改變了其性質(zhì)。與純米非司酮相比，乙腈溶劑化合物具有良好的穩(wěn)定性(40C/75% RH/月)，并在0.2%十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液和0.5%SDS溶液中均有較好的溶解性能[29]。

8. 醋酸烏利司他：存在多晶型現(xiàn)象，且易形成溶劑合物。有研究報(bào)道過(guò)3種非溶劑合物晶型(晶A型、晶C型、晶D型)和3種溶劑合物晶型(晶B型：異丙醇合物；晶E型：乙醇合物；晶F型：丙酮合物)[30-32]。最新研究發(fā)現(xiàn)了另外5種新晶型：晶G型、晶H型、晶I型、晶J型和晶K型(無(wú)定型態(tài))。在不同的結(jié)晶溫度下含有結(jié)晶溶劑的晶型H、I、J型容易向不含結(jié)晶溶劑的晶型G轉(zhuǎn)變。晶型H、I、J在IR圖譜中有一點(diǎn)的相似性，而晶型G、K的IR圖譜差異明顯。在成藥性研究中，不含結(jié)晶溶劑的晶型G、K在高溫、高壓、高濕條件下穩(wěn)定性較好，而晶型K在實(shí)驗(yàn)所用幾種溶劑中的溶解性上優(yōu)于其他晶型[33]。

五、展望

口服避孕藥應(yīng)用普遍且高效，其組成成分除孕激素外，另一成分雌二醇也證明有新的晶型存在，如：甲酰胺溶劑合物晶型[34-35]。目前對(duì)孕激素晶型的研究多集中在其多晶型的篩選和確認(rèn)中，對(duì)方法學(xué)研究較深入，但對(duì)于優(yōu)勢(shì)藥用晶型以及對(duì)藥品質(zhì)控的研究開(kāi)展較少。鑒于孕激素是口服避孕藥的重要組成部分，其多晶型現(xiàn)象又是影響藥物臨床療效、穩(wěn)定性與質(zhì)量可控性的重要因素，研究孕激素多晶型將有助于提高我國(guó)生殖類藥品研發(fā)技術(shù)水平，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品應(yīng)用帶來(lái)的多種不良反應(yīng)，有助于提高我國(guó)育齡婦女的健康水平。