惠倩倩，盧婷利，趙 雯，張志剛，孔丹鳳，王韻晴

(空間生物實(shí)驗(yàn)?zāi)M技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室·西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院，陜西 西安 710072)

二膦酸鹽(bisphosphonates，BPs)是一種穩(wěn)定的焦磷酸鹽類似物，其性質(zhì)非常穩(wěn)定，不僅對(duì)酶及許多化學(xué)物質(zhì)穩(wěn)定，且耐高溫，具有強(qiáng)力的抑制骨吸收作用[1]，能促進(jìn)破骨細(xì)胞的凋亡，還能刺激成骨細(xì)胞的增殖、成熟[2-3]。目前，該類藥物臨床上常用于治療骨代謝性疾病，如Paget's病、惡性腫瘤引起的高血鈣以及骨質(zhì)疏松，給藥方式有靜脈、皮下、口服、經(jīng)直腸、經(jīng)鼻腔等?？诜o藥是藥物治療普遍采用以及患者易接受的給藥方式，但BPs的口服生物利用度較低和胃腸道刺激癥狀極大，限制了其臨床應(yīng)用，故提高BPs的口服生物利用度已成為國(guó)內(nèi)外專家的研究熱點(diǎn)。在此就提高BPs口服生物利用度的方法作一介紹。

1 BPs口服生物利用度低的原因

藥物口服后，首先是面臨胃腸道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性問題，其次是藥物跨胃腸道黏膜的轉(zhuǎn)運(yùn)。胃腸道黏膜上皮分泌的黏液、消化液中含有胃酸和胰蛋白酶、凝乳蛋白酶等各種消化酶，會(huì)破壞一些對(duì)酸堿不穩(wěn)定的藥物，從而影響藥物吸收。藥物跨胃腸道黏膜轉(zhuǎn)運(yùn)途徑包括跨細(xì)胞途徑、細(xì)胞旁路途徑(細(xì)胞間緊密連接)、載體或受體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑。胃腸道上皮細(xì)胞膜的類脂性結(jié)構(gòu)決定了脂溶性藥物易通過跨細(xì)胞途徑被機(jī)體吸收，相對(duì)分子質(zhì)量小于250的水溶性陽離子藥物可通過細(xì)胞間緊密連接被吸收，氨基酸、核苷酸、膽酸、維生素、K+及Na+等體內(nèi)必需物質(zhì)則必須通過載體介導(dǎo)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被吸收。因此，應(yīng)針對(duì)藥物本身的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)改性，提高藥物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，獲得適宜的親水-親脂性，以提高藥物的口服吸收。

口服BPs的主要吸收部位在胃和小腸，主要通過細(xì)胞旁路途徑被吸收[4]，口服生物利用度不到1%。BPs生物利用度低的主要原因是:脂溶性低[5]，跨細(xì)胞能力差;本身的負(fù)電荷影響細(xì)胞旁路途徑的轉(zhuǎn)運(yùn)。臨床上為了提高口服BPs的療效，常采用多次給藥或大劑量給藥，但易引起胃腸道刺激癥狀、頜骨壞死及眼部疾患[6]等一系列副作用。進(jìn)食也會(huì)降低BPs的吸收率[7-9]，尤其是含鈣和鐵的飲食。因此，應(yīng)避免進(jìn)食時(shí)服用BPs，且也不能與乳制品同時(shí)服用。

2 提高BPs口服生物利用度的方法

2.1 加入口服吸收促進(jìn)劑

通常大分子、強(qiáng)極性藥物很難透過生物膜，可使用一些增強(qiáng)胃腸道透過性的物質(zhì)來促進(jìn)藥物的透膜能力，這類物質(zhì)被稱為透過促進(jìn)劑或吸收促進(jìn)劑[10]。通過加入吸收促進(jìn)劑來調(diào)節(jié)細(xì)胞間緊密連接，可提高BPs細(xì)胞旁路途徑的吸收。用于提高BPs口服吸收的常見吸收促進(jìn)劑有螯合劑、脂肪酸、?；鈮A類、可溶脹性聚合物、表面活性劑等。

乙二胺四乙酸 (EDTA):是一種螯合劑，通過與細(xì)胞外Ca2+的螯合來提高藥物的穩(wěn)定性。已有的研究表明，BPs較低的小腸吸收率主要是由于其與腸道外Ca2+形成螯合物，而EDTA與細(xì)胞外Ca2+的螯合可以阻止BPs螯合物的形成，使BPs更容易被腸道吸收。Janner等[11]研究了EDTA對(duì)4-氨基-1-羥丁烯 -1，1-二膦酸鹽 (AHBuBP)和二氯亞甲基二膦酸鹽(Cl2MBP)的小腸吸收作用。用維甲酸類藥物誘導(dǎo)切除甲狀旁腺的小鼠產(chǎn)生高血鈣癥，以EDTA對(duì)高血鈣癥的抑制程度來間接衡量BPs生物利用度的增加程度。AHBuBP的劑量為0.6 mg/kg時(shí)，10 mg/kg EDTA可使其吸收量增加約10倍;EDTA也增加了Cl2MBP的吸收量。結(jié)果表明，EDTA可以增加BPs的口服生物利用度。其機(jī)制可能是，作為Ca2+的螯合劑，EDTA可減少非溶解BPs螯合物的形成，因此可促進(jìn)BPs吸收;EDTA可直接增加小腸的滲透性，提高BPs的吸收，即通過拓寬細(xì)胞間緊密連接來增加細(xì)胞旁路的藥物吸收。盡管EDTA有很強(qiáng)的吸收促進(jìn)作用，但考慮到它對(duì)黏膜完整性的破壞，故在臨床藥物應(yīng)用上受限。

十二烷基硫酸鈉(SLS):是一種陰離子表面活性劑，當(dāng)濃度大于0.4 mmol/L時(shí)，會(huì)增加細(xì)胞膜流動(dòng)性及三磷酸腺苷(ATP)能量的釋放。ATP是組織細(xì)胞能夠直接利用的唯一能量，現(xiàn)有研究表明，吸收性上皮細(xì)胞的ATP水平降低，會(huì)增加細(xì)胞的通透性。Boulenc等[12]通過Caco-2細(xì)胞(一種藥物口服吸收的體外篩選模型，已廣泛用于藥物在小腸吸收的評(píng)價(jià)和各種轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的研究)，研究了SLS對(duì)替魯膦酸鈉胃腸道吸收的影響。電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，SLS質(zhì)量濃度為16～80 mg/L時(shí)，隨著Caco-2細(xì)胞膜的通透性增加，替魯膦酸鈉的滲透性也提高。雖然SLS可有效增加替魯膦酸鈉的口服生物利用度，但ATP的過度消耗會(huì)造成細(xì)胞生長(zhǎng)的能源供應(yīng)不足，進(jìn)而可能導(dǎo)致細(xì)胞毒性，故SLS作為藥用輔料還處于臨床前研究階段。

癸酸鈉:是一種低毒的脂肪酸類吸收促進(jìn)劑，已應(yīng)用于氨比西林鈉栓劑中。它通過與細(xì)胞膜相互作用來增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度，促使肌動(dòng)蛋白收縮，從而打開細(xì)胞間緊密連接，增加細(xì)胞旁路轉(zhuǎn)運(yùn)[13]。Maher等[14]采用腸胃通透性改善技術(shù)(GIPET)[15]，即給阿侖膦酸鈉中添加癸酸鈉制成腸溶片或膠囊。這種新型阿侖膦酸鈉制劑與普通阿侖膦酸鈉制劑相比，生物利用度增加了12倍?？梢姡锼徕c能非常顯著地提高BPs的口服生物利用度。

其他吸收促進(jìn)劑:如氯化櫚酰肉堿(PCC)、N-三甲基殼聚糖氯化物(TMC)、乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA)，其共同作用機(jī)制是抑制BPs藥物與Ca2+結(jié)合，且拓寬細(xì)胞間緊密連接，增加藥物的細(xì)胞旁路轉(zhuǎn)運(yùn)。Raiman等[16]通過Caco-2細(xì)胞來研究了不同的吸收促進(jìn)劑對(duì)氯曲膦酸鈉口服生物利用度的影響。1 mmol/L氯曲膦酸鈉在1.3 mmol/L Ca2+濃度(維持Caco-2細(xì)胞活性的正常濃度)下，EGTA(2.5 mmol/L)，TMC(1.5%W/V)和 PCC(0.2 mmol/L)使氯曲膦酸鈉的通透性分別增加了190，20，10倍;10 mmol/L氯曲膦酸鈉在100 mmol/L Ca2+濃度(維持Caco-2細(xì)胞膜完整性的最小濃度)下，EGTA(2.5 mmol/L)，TMC(1.5%W/V)和 PCC(0.2 mmol/L)使其細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)量分別增加了130，70，35倍。結(jié)果表明，PCC，TMC，EGTA作為吸收促進(jìn)劑，可明顯增加氯曲膦酸鈉的口服生物利用度。

由于大多數(shù)口服吸收促進(jìn)劑在促進(jìn)藥物轉(zhuǎn)運(yùn)的同時(shí)，會(huì)引起一定程度的細(xì)胞毒性，故目前運(yùn)用口服吸收促進(jìn)劑來提高BPs口服生物利用度的方法還處于研究階段。相信隨著研究的不斷深入，一定會(huì)研制出安全、有效的吸收促進(jìn)劑。

2.2 制成生物黏附制劑

生物黏附給藥系統(tǒng)是指藥物以黏附性聚合物為載體，利用聚合物可長(zhǎng)時(shí)間黏附于黏膜的生物作用特性，使藥物接觸黏膜上皮而進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的給藥方式[17]?？诜镳じ浇o藥系統(tǒng)的優(yōu)越性主要有[18]延長(zhǎng)藥物在胃腸道的作用時(shí)間，控制藥物的釋放速度，減輕藥物毒副作用，增加藥物吸收總量及吸收速率，從而提高生物利用度。將BPs制成黏附于胃腸道黏膜的生物黏附制劑，來增加BPs在胃腸道的停留時(shí)間，增加單位時(shí)間內(nèi)BPs的吸收量，也是提高其生物利用度的有效途徑之一。Sakuma等[19]用阿侖膦酸鈉與六肽間隔基(Suc-Gly-Gly-Phe-Ala-Pro)連接，再與聚乙烯胺(PVAm)通過自由基沉淀聚合反應(yīng)，合成目標(biāo)接合物PVAm-Suc-Gly-Gly-Phe-Ala-Pro-Alendronic acid。這種新型阿侖膦酸接合物到達(dá)胃腸道后，聚乙烯胺黏附于腸黏膜刷狀緣，增加了藥物在胃腸道停留的時(shí)間，通過腸壁刷狀緣的肽酶分解多肽間隔基以使阿侖膦酸逐步釋放，從而增加了阿侖膦酸的口服生物利用度。給小鼠分別口服聚乙烯胺肽間隔阿侖膦酸接合物和阿倫膦酸鈉，前者可使BPs的腸吸收量增加2.5倍，表明生物黏附制劑可以提高BPs的口服生物利用度。

2.3 形成親脂性前藥

提高BPs分子的親脂性能增強(qiáng)其細(xì)胞穿透能力、提高口服生物利用度。Monteil等[20]通過使膦酸基團(tuán)上的一個(gè)羥基酯化，合成BPs前藥，使BPs的親脂性增加而有利于穿透細(xì)胞，但其活性試驗(yàn)未見報(bào)道。Zinnen等[21]合成了一種維生素B6與阿侖膦酸鈉縮合的衍生物，可使阿侖膦酸鈉在胃腸道的吸收得到提高。Haelters等[22]報(bào)道了一系列新的親脂性BPs合成方法，如在鄰位C(geminal carbon)上先化學(xué)鍵合烷氧基，再對(duì)此烷氧基二膦酸鹽進(jìn)行烷基化，如接上烯丙基溴，從而使烷氧基二膦酸鹽能與醇、醛、羧酸、環(huán)氧化物、胺等發(fā)生反應(yīng)，得到一系列親脂性提高的BPs衍生物，理論上其口服生物利用度也會(huì)得到提高。

2.4 修飾成小腸寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的前藥

目前已有研究表明，腸道黏膜中有豐富的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[23]，藥物通過這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的吸收已經(jīng)成為藥劑學(xué)一個(gè)新的研究領(lǐng)域。人小腸寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(human intestinal peptide transporter，hPEPT)是藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白中研究最多、應(yīng)用最廣的一種蛋白。hPEPT有hPEPT1和hPEPT2兩個(gè)亞型，hPEPT1主要定位于小腸上皮的刷狀緣側(cè)[24]，與其他營(yíng)養(yǎng)型轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白相比更具底物專屬性，因此寡肽類藥物可被特異性識(shí)別并介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)，如β-內(nèi)酰胺類抗生素[25]、抗病毒藥、抗癌藥等。hPEPT1在寡肽及擬肽類藥物腸轉(zhuǎn)運(yùn)中發(fā)揮著重要作用，通過前體藥物(prodrug)設(shè)計(jì)將一些吸收差的藥物修飾成二肽或三肽結(jié)構(gòu)，在hPEPT1的介導(dǎo)下能夠提高目標(biāo)藥物的口服生物利用度。Ezra等[26]將帕米膦酸鈉和阿侖膦酸鈉分別與脯氨酰苯丙氨酸(Pro-Phe)進(jìn)行酰胺化縮合，分別獲得BPs的前藥，即脯氨酰苯丙氨酰帕米膦酸鈉和脯氨酰苯丙氨酰阿侖膦酸鈉，通過小腸寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)脯氨酰苯丙氨酸二肽的識(shí)別，增加了BPs在腸道的吸收。小鼠口服脯氨酰苯丙氨酰阿侖膦酸鈉后，結(jié)果顯示前體藥物的小腸道吸收量比母藥提高了3倍，在骨中沉積及在尿液中的濃度也分別提高了3.3倍和1.9倍，表明hPEPT1載體介導(dǎo)藥物轉(zhuǎn)運(yùn)途徑能安全、有效地增加BPs類藥物的口服生物利用度。

3 結(jié)語

BPs類藥物是近20年來發(fā)展起來的抗代謝性骨病的一類新藥，除了治療Paget's病、惡性腫瘤引起的高血鈣以及骨質(zhì)疏松，還能用于癌癥治療所致骨丟失(如乳腺癌、前列腺癌、非小細(xì)胞肺癌等)[27]，市場(chǎng)前景非常廣闊。近年來國(guó)內(nèi)外專家就提高BPs口服生物利用度的方法進(jìn)行了大量研究，在諸多方法中，利用人小腸寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來增加BPs的口服生物利用度是一種較安全、有效的口服給藥策略。隨著對(duì)其他相關(guān)藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的進(jìn)一步研究，會(huì)有更多、轉(zhuǎn)運(yùn)能力更強(qiáng)的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白應(yīng)用于BPs的口服吸收研究中。此外，研制出體內(nèi)降解速度快、生物相容性好、無毒的新型吸收促進(jìn)劑，用于提高BPs的口服生物利用度也較有應(yīng)用前景。因此，隨著對(duì)現(xiàn)有方法的進(jìn)一步改良以及新技術(shù)和新材料的不斷涌現(xiàn)，將會(huì)有更簡(jiǎn)便、實(shí)用的方法出現(xiàn)，從而促使BPs類口服藥物更加安全、有效。

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