白楊素生物利用度的影響因素及提高辦法研究進(jìn)展

石志群，田貽婷，張朋朋，張潔，譚宏強(qiáng)，景臨林，馬慧萍（.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，蘭州 730000；2.聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院藥劑科，全軍高原醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730050）

白楊素（chrysin）又叫白楊黃素，化學(xué)名為5，7-二羥基黃酮，是一類具有C-C-C骨架的黃酮多酚類化合物，主要分布在紫葳科木蝴蝶的種子或莖皮、蜂蜜或蜂膠中，其在蜂蜜中的含量高達(dá)5.3 mg·kg，具有來源廣泛、毒性低等特點(diǎn)，有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值。研究表明，白楊素在食品中主要作為保健品的原料，具有抗腫瘤、抗炎、抗菌、抗焦慮、抗抑郁、降血脂及神經(jīng)保護(hù)等多種生物活性，同時(shí)也被當(dāng)作佐劑來提高其他藥物療效或減輕其他藥物所引起的毒性。研究發(fā)現(xiàn)，白楊素的絕對口服生物利用度僅為1%左右，可能是由于白楊素吸收差、廣泛代謝所致，因此，口服生物利用度是影響其體內(nèi)發(fā)揮作用的首要因素。本文從口服生物利用度的角度出發(fā)，綜述白楊素在體內(nèi)的吸收、代謝、外排等過程；并對目前文獻(xiàn)中提高白楊素生物利用度的方法進(jìn)行歸納總結(jié)，以期為白楊素新藥的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)和研究思路。

1 影響白楊素生物利用度的因素

1.1 理化性質(zhì)與吸收

平衡溶解度、油水分配系數(shù)（log

P

）作為藥物重要的物理化學(xué)參數(shù)，是影響生物利用度的主要因素之一。研究表明白楊素的log

P

約為4.3，其平衡溶解度為0.038 43 μg·mL，表明白楊素溶解性較差，從而影響其在胃腸道內(nèi)的吸收。已知黃酮多酚類化合物在胃腸道經(jīng)過多級降解和代謝，如胃腸道降解及代謝、肝臟代謝等過程。研究發(fā)現(xiàn)，以20 mg·kg白楊素給予小鼠灌胃，測得其醛酸化和硫酸化產(chǎn)物的

AUC

分別是白楊素的33.3 倍和22 倍，健康志愿者口服400 mg·kg白楊素，檢測到人體內(nèi)白楊素硫酸化產(chǎn)物的

AUC

是白楊素的24.8 倍，表明白楊素?zé)o論在動物體內(nèi)還是人體內(nèi)大部分都以白楊素結(jié)合產(chǎn)物的形式存在。

1.2 代謝

體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)表明白楊素經(jīng)Ⅰ相和Ⅱ相代謝（見圖1），代謝場所主要是在肝臟，少部分在胃腸道及其他器官中進(jìn)行。Ⅰ相代謝，主要由細(xì)胞色素P450 酶（CYP450）介導(dǎo)，生成5，6，7-三羥基黃酮和5，7，4’-三羥基黃酮；Ⅱ相代謝，主要由葡糖醛酸轉(zhuǎn)移酶（UGTs）及硫酸基轉(zhuǎn)移酶（SULTs）介導(dǎo)，生成白楊素-7-

O

-葡萄糖醛酸苷和白楊素-7-

O

-硫酸苷。研究表明，當(dāng)白楊素與肝臟、腸道微粒體一起孵育時(shí)，其代謝速率高于快速代謝的染料木黃酮，表明白楊素代謝迅速。此外，白楊素與Caco-2 細(xì)胞一起孵育時(shí)，檢測到白楊素葡萄糖醛酸化和硫酸化等產(chǎn)物，同時(shí)，腸道菌群也會介導(dǎo)黃酮類化合物的環(huán)狀裂變，結(jié)構(gòu)中2 位和3 位的雙鍵被氧化成二氫黃酮，中間環(huán)被破壞，進(jìn)而發(fā)生代謝。

圖1 白楊素代謝途徑及產(chǎn)物Fig 1 Metabolic pathways and products of chrysin

1.3 外排

外排轉(zhuǎn)運(yùn)載體是一類十分重要的膜轉(zhuǎn)運(yùn)載體，目前已知有多藥耐藥相關(guān)蛋白（multidrug resistance-associated proteins，MRPs）、乳腺癌耐藥蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）等轉(zhuǎn)運(yùn)載體參與藥物轉(zhuǎn)運(yùn)，MRPs 參與許多類黃酮結(jié)合物的外排，BCRP 主要在腸、肝以及血腦屏障中參與轉(zhuǎn)運(yùn)。相關(guān)學(xué)者使用藥物吸收模型Caco-2 細(xì)胞對白楊素進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)研究，發(fā)現(xiàn)白楊素從基底外側(cè)到頂端和從頂端到基底外側(cè)的滲透率不同，多達(dá)90%的白楊素及其結(jié)合物分布在頂端，推測外排轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可能參與白楊素的轉(zhuǎn)運(yùn)。通過腸道灌注實(shí)驗(yàn)，向大鼠腸道灌注白楊素并在灌注液中檢測到大量白楊素結(jié)合物，其可能在轉(zhuǎn)運(yùn)載體的作用下重新回到腸腔。由此推斷，白楊素及其結(jié)合物的外排可能是腸道吸收差、口服生物利用度低的原因，外排干預(yù)可能是提高白楊素全身或局部生物利用度的一個(gè)方向。

總之，白楊素在進(jìn)入體內(nèi)后，經(jīng)過肝臟和胃腸道的廣泛修飾，其吸收速度與程度存在較大差異，因此，最終發(fā)揮治療作用的成分與攝入的成分在含量上有很大差別。理化性質(zhì)、吸收、代謝、外排等因素決定了白楊素的生物利用度，進(jìn)而影響其生理功能。

2 提高白楊素生物利用度的方法

國內(nèi)外學(xué)者一方面采用藥劑學(xué)手段，制成口服生物利用度高的制劑，如固體分散體、膠束、脂質(zhì)體、納米粒、納米乳、磷脂復(fù)合物、包含物等制劑，改善其溶出度和吸收率、增加口服生物利用度；另一方面，通過化學(xué)修飾，改變藥物功能性化學(xué)結(jié)構(gòu)，從根本上改善白楊素的理化性質(zhì)，提高白楊素的生物利用度。

2.1 新型制劑

2.1.1 固體分散體 固體分散體（solid dispersions）是指將藥物以分子、膠體無定形等狀態(tài)高度分散在適宜的載體材料中形成的一種固態(tài)物質(zhì)，能在很大程度上改善藥物的溶出速度。Lee 等利用溶劑蒸發(fā)法，采用親水性載體和pH 調(diào)節(jié)劑來制備白楊素固體分散體，并進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)研究，白楊素固體分散體溶解度較白楊素原料藥提高了13 ～53 倍，體外釋藥率提高了5 ～6 倍，說明制備成白楊素固體分散體能改善白楊素的溶解度。龐榕等采用溶劑揮發(fā)法，利用固體分散體技術(shù)聯(lián)合磷脂復(fù)合物制備白楊素磷脂復(fù)合物固體分散體，再分別給予健康大鼠灌胃白楊素、白楊素磷脂復(fù)合物、白楊素磷脂復(fù)合物固體分散體，采用HPLC 法測定血藥濃度，并計(jì)算藥動學(xué)參數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與白楊素比較，固體分散體

t

縮短，

C

、

AUC

、

AUC

升高，磷脂復(fù)合物、固體分散體的生物利用度分別增加1.44 倍、2.16 倍。2.1.2 膠束 膠束（micelle）是指在水中表面活性劑濃度達(dá)到一定程度時(shí)，開始大量形成穩(wěn)定、粒徑小、分散度高的膠體粒子，有助于提高藥物的溶解度。Baidya 等制備了白楊素葉酸共軛膠束，采用透析法研究白楊素及其膠束的體外釋放量，發(fā)現(xiàn)膠束的體外釋放量是原料藥的2.5 倍。藥動學(xué)研究表明，白楊素膠束的

C

和

AUC

分別提高2 倍和3 倍；人乳腺癌細(xì)胞株（MCF-7）抗腫瘤活性評價(jià)顯示，混合膠束與原料藥相比半抑制濃度（

GI

）值降低5 倍，說明將白楊素制成混合膠束可增強(qiáng)白楊素的生物利用度與治療效果。Luo 等通過薄膜水化法制備載藥白楊素（CHR）/二甲雙胍（MET）載藥膠束，當(dāng)甲氧基聚乙二醇-聚

ε

-己內(nèi)酯（MPEG-PCL）的比例為1∶1.7 時(shí)，CHR/MET 的載藥率和包封率最高，體外實(shí)驗(yàn)表明，CHR/MET 納米膠束可使T47D人乳腺癌細(xì)胞凋亡率提高1.14 倍，腫瘤的體積和重量分別降低42%和59%，進(jìn)一步說明白楊素制成膠束后顯著提高了生物利用度，為治療乳腺癌提供了新的思路。2.1.3 脂質(zhì)體 脂質(zhì)體（liposomes）一般是由膽固醇和磷脂構(gòu)成的一種微型囊泡，其結(jié)構(gòu)與生物膜類似，具有延長藥物在體內(nèi)的滯留時(shí)間、增加藥物靶向性等優(yōu)點(diǎn)。國外學(xué)者采用薄膜水解和靜電沉積技術(shù)，以殼聚糖/卵磷脂制備白楊素脂質(zhì)體，并給予大鼠灌胃，結(jié)果顯示，血漿中白楊素

C

、

AUC

均明顯提高，相對生物利用度提高5.9 倍；同時(shí)對MCF-7 細(xì)胞系進(jìn)行抗腫瘤活性評價(jià)，發(fā)現(xiàn)白楊素脂質(zhì)體對其具有較強(qiáng)的抑制作用，在質(zhì)量濃度為6 mg·mL時(shí)，抑制作用最強(qiáng)。Huang 等利用薄膜分散法制備白楊素脂質(zhì)體，通過粒徑、多分散指數(shù)、Zeta 電位、包封率和載藥量等表征進(jìn)行評價(jià)，發(fā)現(xiàn)灌胃給藥后與原料藥相比，血漿和肝組織中白楊素濃度增加2.54 倍和1.45 倍，提示脂質(zhì)體可提高白楊素生物利用度并減輕肝缺血再灌注引起的損傷。2.1.4 納米粒 納米粒（nanoparticles）是以高分子材料為載體，將難溶性藥物鑲嵌于其中而形成的固態(tài)膠體微粒，其粒徑在0.1 ～100 nm，能增加難溶性藥物在水中的分散性，減少藥物外排及控制藥物釋放等優(yōu)點(diǎn)。Aishwarya 等采用熱均化和微乳技術(shù)制備了白楊素固體脂質(zhì)納米粒，經(jīng)檢測藥物含量高達(dá)73.22%，納米粒制劑可顯著提高白楊素體外釋藥性能。楊金枝等采用乳化超聲-低溫固化法制備固體脂質(zhì)納米粒，以單硬脂酸甘油酯、磷脂酰膽堿溶于乙醇中作為有機(jī)相，泊洛沙姆188 和Tween-80 溶于蒸餾水中作為水相，將乙醇注入水相制得納米粒，對大鼠灌胃給藥。與原料藥相比，納米粒的

C

極顯著提高，

t

延長至5.57 h，相對生物利用度提高3.36倍，表明將白楊素包載于固體脂質(zhì)材料中可顯著增強(qiáng)白楊素在胃腸道的吸收，從而提高白楊素的生物利用度。納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體作為新一代固體脂質(zhì)納米顆粒，具有更高的載藥量、穩(wěn)定性和靶向性等優(yōu)點(diǎn)。Sharma 等采用熱熔分散結(jié)合高壓均質(zhì)法制備白楊素納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體，對健康大鼠灌胃給藥，發(fā)現(xiàn)其較原料藥生物利用度提高了8.97倍。劉丹花等制備白楊素納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體，并給予SD 大鼠灌胃進(jìn)行藥動學(xué)研究，與原料藥相比，

t

顯著延長至3.39 h，

C

提高4 倍，相對生物利用度提高3.10 倍，顯著改善白楊素在體內(nèi)的藥動學(xué)行為。2.1.5 納米乳 納米乳（nanoemulsions）是由油相、水相、表面活性劑和助表面活性劑組成的膠體微粒系統(tǒng)，其粒徑在10 ～100 nm，具有較快的吸收速率和較好的物理穩(wěn)定性。Ting等制備白楊素納米乳液，測得載藥量為174.21 μg·mL，具有較高的穩(wěn)定性，可在室溫條件下至少存放5 周，口服后能耐受胃腸消化，并且Caco-2 細(xì)胞吸收顯著。Dong 等采用超聲乳化法制備代謝抑制型白楊素納米乳，灌胃給予大鼠抑制型納米乳，結(jié)果表明，其

AUC

和

C

較原料藥分別提高4.3 倍和3.5 倍，抑制率為原料藥的1.42 倍，可提高藥物在體內(nèi)的代謝穩(wěn)定性，增加口服生物利用度。2.1.6 磷脂復(fù)合物 磷脂復(fù)合物（phytosome）是指藥物與磷脂通過分子間作用力形成穩(wěn)定的復(fù)合物，改變藥物的存在狀態(tài)，提高體內(nèi)吸收，增加生物利用度。該技術(shù)制備簡單，應(yīng)用較廣，在制劑領(lǐng)域應(yīng)用較多。崔曉鴿等采用溶劑揮發(fā)法制備白楊素磷脂復(fù)合物，通過正交實(shí)驗(yàn)篩選溫度、時(shí)間、濃度、藥脂比并確定最佳工藝，進(jìn)行表觀溶解度測定，發(fā)現(xiàn)在水與正辛醇中的溶解度分別提高4.58 倍和11.71 倍，顯著改善白楊素的水溶性與脂溶性；藥動學(xué)結(jié)果表明，白楊素磷脂復(fù)合物的

C

、

t

、

AUC

、

AUC

顯著提高，相對生物利用度提高4.22 倍，由此可見，磷脂復(fù)合物可提高其生物利用度。2.1.7 包含物 包含物技術(shù)是指藥物與客體分子通過氫鍵等分子間作用力，將藥物嵌入包合材料中形成包合物，進(jìn)而提高藥物的溶解度。曾倩等利用研磨法制備白楊素-羥丙基-

β

-環(huán)糊精包合物，并采用紫外分光光度法考察包合物的增溶效果，發(fā)現(xiàn)包合物溶解度是白楊素溶解度的120.7 倍，溶解度得到極大改善。高凱采用飽和水溶液法，以

β

-環(huán)糊精胺類衍生物作為客體分子，對白楊素進(jìn)行包合，并進(jìn)行溶解度和生物活性評價(jià)，發(fā)現(xiàn)可顯著提高白楊素的溶解度及其生物活性。Kulkarni 等制備白楊素磺丁基醚-

β

-環(huán)糊精包合物，其表現(xiàn)出較高的溶解度，通過抗腫瘤活性評價(jià)，發(fā)現(xiàn)其活性顯著。

2.2 結(jié)構(gòu)修飾

白楊素具有廣泛的生物活性，但其存在水溶性差、體內(nèi)生物利用度低以及5 位和7 位羥基快速代謝等問題，限制其在臨床上的應(yīng)用。因此，國內(nèi)外大量學(xué)者以白楊素母核為基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，以改善白楊素的理化性質(zhì)與活性，獲得高效低毒的候選藥物，為新藥開發(fā)奠定基礎(chǔ)。為了改善白楊素水溶性，范小飛等利用藥物拼合原理，以疊氮糖、炔丙基溴和白楊素為原料，合成4 種糖基化三氮唑白楊素衍生物（1），并對衍生物進(jìn)行抗缺氧活性評價(jià)，發(fā)現(xiàn)其能顯著延長小鼠存活時(shí)間，且1a ＞1d ＞1c ＞1b。此外，本課題組將白楊素與環(huán)氧乙烷在堿性催化條件下反應(yīng)得到7-羥乙基白楊素（2），通過低壓低氧對損傷大鼠的保護(hù)作用研究發(fā)現(xiàn)，其對大鼠腦組織有保護(hù)作用并能顯著減輕缺氧誘導(dǎo)的認(rèn)知功能損傷，具有良好的藥理活性。

Omonga 等采用微波合成法，合成了一系列白楊素衍生物（3），并進(jìn)行抗菌、抗腫瘤活性研究，其中7 位上的2，4-二硝基苯氧基取代物（3R）在大腸埃希菌模型中生物活性增加20 倍，并在直腸癌、乳腺癌、肝細(xì)胞模型中均具有較好地抗腫瘤效果。Zhu 等通過烷基化、乙?；?、苯甲酰化、羧甲基化合成了一系列白楊素5-單取代、7-單取代、5，7-雙取代衍生物（4），并進(jìn)行小鼠肝癌細(xì)胞活性抑制實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，5，7-二乙酰衍生物（4b）的抗腫瘤活性最強(qiáng)，能顯著阻滯細(xì)胞周期，使其停滯在G期。Chen 等通過白楊素和酰氯酯化反應(yīng)合成一系列化合物（5），其中長鏈衍生物，溶解性能較好且抗肝癌活性是白楊素的5.4 倍，溶解性和生物利用度得到明顯改善。彭德乾等在白楊素骨架上引入鏈烷烴，通過酯化反應(yīng)，合成了鏈烷烴類白楊素衍生物，并測定脂溶性，發(fā)現(xiàn)其脂溶性得到明顯改善，有助于藥物在體內(nèi)的吸收。

圖2 白楊素衍生物1 ～5 的結(jié)構(gòu)Fig 2 Structure of chrysin derivatives 1 ～5

3 結(jié)語

白楊素是一種具有多種生物活性的黃酮多酚類化合物，在預(yù)防癌癥、糖尿病、心血管疾病等方面發(fā)揮著重要作用。然而，由于白楊素水溶性和口服吸收差等因素，限制了其應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用各種手段來提高白楊素的生物利用度，將其制成新型制劑（包括固體分散體、膠束、脂質(zhì)制劑、磷脂復(fù)合物、包含物、乳劑等），顯著改善了白楊素的溶解度，延長其在體內(nèi)的吸收與滯留時(shí)間，同時(shí)還具有靶向性，減少藥物外排并控制藥物釋放等優(yōu)點(diǎn)，顯著提高白楊素在機(jī)體的生物利用度；通過化學(xué)手段對白楊素進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，從根本上改善白楊素的水溶性與脂溶性，并提高其生物活性。

盡管目前取得了一定的進(jìn)展，但仍然存在許多問題和挑戰(zhàn)：首先，白楊素的代謝機(jī)制仍需進(jìn)一步明確，探明其體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，才能更好地闡述其在體內(nèi)作用的過程；其次，目前研究的新型制劑，仍需進(jìn)一步完善其相關(guān)機(jī)制，距離臨床上市還有一定距離。值得注意的是，白楊素是一些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、代謝酶的抑制劑或促進(jìn)劑，其生物利用度的改變將會引起白楊素-藥物相互作用，因此需要對此進(jìn)行后續(xù)的研究與評價(jià)。

綜上，國內(nèi)外對提高白楊素口服生物利用度的方法雖多，但仍需要進(jìn)一步研究與完善，提高生物可行性，不斷優(yōu)化制備工藝，為工業(yè)化做準(zhǔn)備。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相信白楊素會有良好的應(yīng)用前景。