药用辅料抑制肠道P-糖蛋白药泵作用研究

论文摘要

P-糖蛋白（P-glycoprotein, P-gp）是一种170kDa大小的ATP能量依赖型的外排蛋白,即“药物溢出泵”,能将吸收进入浆膜侧的药物重新泵回粘膜侧,导致药物吸收减少,生物利用度降低。抑制P-糖蛋白的药物溢出泵作用可有效地提高某些口服药物的吸收率,降低肝、肾清除率。许多早期的外排泵抑制剂如维拉帕米、普罗帕酮等,会产生一些不可接受的毒副作用,而限制其临床应用。因此,寻找一些无毒、无药理活性的逆转剂成为国内外药剂学者关注的新焦点。本论文以药用辅料为研究对象,选用塞利洛尔为P-gp探针药物,采用Caco-2细胞单层膜模型、离体小肠外翻模型、在体小肠灌流模型与原位小肠吸收模型考察P-gp药泵作用在塞利洛尔跨膜转运与透膜吸收中发挥的作用,比较不同药用辅料种类及不同浓度对P-gp药泵作用的抑制强度,希望筛选出具有较强P-gp抑制作用的辅料。Caco-2细胞模型已经作为一种简便、高效的体外模型广泛应用于口服药物吸收机制及候选药物的高通量筛选。本实验采用Caco-2细胞模型,利用测定跨膜电阻值和酚红透过试验检验其完整性。完整性检测合格后可用于探针药物塞利洛尔跨膜转运实验,以维拉帕米为阳性对照,利用HPLC法测定药物跨膜转运量,计算跨膜转运参数表观渗透系数Papp与外排率ER值来评价药用辅料对Caco-2细胞膜上P-gp外排功能的抑制作用。塞利洛尔在Caco-2细胞单层膜AP→BL方向的Papp值远小于BL→AP方向的Papp值,阳性P-gp逆转剂维拉帕米使塞利洛尔AP→BL方向跨膜转运的Papp值增加30%,BL→AP方向的Papp值降低50%,说明P-gp在塞利洛尔跨膜转运过程中发挥重要作用。辅料F-68,Cremophor EL,Cremophor RH40,T-80,PEG200,PEG400,PEG4000,β-CD,HP-β-CD,PVP K30,TritonX 100,S-40可增加塞利洛尔AP→BL方向跨膜转运的Papp值并降低BL→AP方向的Papp值;T-20,T-60,PEG1000,PEG2000,PEG6000,PVP K10随浓度的提高可增加塞利洛尔AP→BL方向跨膜转运的Papp值并降低BL→AP方向的Papp值;Lecithin对塞利洛尔AP→BL方向跨膜转运的Papp值与BL→AP方向的Papp值均无明显影响;SDS具有较大的细胞毒性使塞利洛尔AP→BL方向跨膜转运的Papp值与BL→AP方向的Papp增加异常。进一步通过外排率ER值评价辅料抑制P-gp作用强度,结果表明F-68、Cremophor EL、Cremophor RH40、T-20、T-60、T-80、PEG200、PEG400、β-CD、HP-β-CD、S-40等可显著抑制塞利洛尔细胞膜外排方向转运,在Caco-2细胞模型中具有明显抑制P-gp药泵作用。大鼠离体外翻小肠吸收与外排模型分别选择大鼠小肠空肠段与结肠段进行研究。以维拉帕米作阳性对照,考察F-68、Cremophor EL、Cremophor RH40、T-60、T-80、PEG200、PEG400、PEG1000、HP-β-CD、S-40十种药用辅料对塞利洛尔从外翻小肠囊的粘膜层向浆膜层（M→S）、浆膜层向粘膜层（S→M）转运情况,评价低中高辅料浓度逆转小肠P-gp药泵作用对塞利洛尔促吸收与抑制外排作用。离体外翻小肠吸收模型实验结果表明F-68、Cremophor RH40、PEG400、T-80具有较强的促吸收作用;Cremophor EL、T-60、PEG200、PEG1000、S-40随浓度提高促吸收作用增强;HP-β-CD对药物M→S吸收影响不大。离体外翻小肠外排模型实验结果表明F-68、Cremophor EL、Cremophor RH40、T-60、T-80、PEG200、PEG400、S-40具有较强的抑制外排作用; PEG1000与HP-β-CD随浓度提高抑制外排作用增强。大鼠在体小肠灌流模型不仅用于评价药物及其制剂口服吸收情况,还广泛应用于生物膜的转运机制研究。本文选用该模型研究F-68、Cremophor EL等10种药用辅料对在体小肠灌流后塞利洛尔吸收的影响。结果表明F-68、Cremophor EL、Cremophor RH40、T-60、T-80、PEG200、PEG400、S-40可显著提高药物吸收速率常数ka与有效透过系数Peff,由于塞利洛尔为P-gp典型底物,因此推断药物促吸收作用与抑制P-gp外排作用密切相关;但辅料PEG1000与HP-β-CD对塞利洛尔在体肠灌流吸收无明显促进作用。在Caco-2细胞模型、离体与在体动物模型研究基础上,进一步采用整体动物模型原位小肠吸收实验考察F-68、Cremophor EL等10种药用辅料对塞利洛尔十二指肠处给药后透膜吸收的影响。采用HPLC法测定血药浓度,DAS软件计算药代动力学参数,评价药用辅料对P-gp抑制作用及促进塞利洛尔吸收的影响。从药时曲线结果分析,给予F-68、Cremophor EL、Cremophor RH40、T-80、PEG200、PEG400、S-40后塞利洛尔血药浓度均有不同程度的提高,但给予辅料T-60、PEG1000、HP-β-CD后塞利洛尔药时曲线与阴性对照组相当,远低于维拉帕米阳性对照组水平。从药代动力学参数分析,给予药用辅料后药物半衰期t1/2有所延长,清除率CL降低。同时药时曲线下面积AUC统计分析结果表明: F-68、Cremophor RH40、PEG200、PEG400、S-40高浓度组与Cremophor EL、T-80中高浓度组可明显提高塞利洛尔药时曲线下面积AUC,从而促进药物吸收;同时上述各辅料其它浓度组均可在一定程度上提高药物AUC,但统计学分析无显著性差异。辅料T-60、PEG 1000与HP-β-CD在整体动物模型中对塞利洛尔各参数几乎无影响,提示上述三种辅料不影响药物吸收过程。选择四种具有抑制P-gp药泵作用的辅料逆转剂F-68、Cremophor EL、T-80、PEG400考察其对大鼠小肠P-gp表达的影响,分别采用BCA蛋白浓度测定试剂盒、运用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳与凝胶图像分析技术、免疫印迹技术分析逆转剂与P-gp表达之间的关系。单独给予药物塞利洛尔或联合给予塞利洛尔与辅料逆转剂均可促进P-gp表达,但发现辅料逆转剂与维拉帕米可明显诱导外排蛋白的进一步表达。选取更昔洛韦作为实验药物,考察辅料逆转剂F-68、Cremophor EL、T-80、PEG400对更昔洛韦在Caco-2细胞模型及原位小肠吸收实验模型中跨膜转运与透膜吸收情况,评价辅料逆转剂抑制P-gp作用对提高更昔洛韦口服吸收的影响。在Caco-2细胞模型中维拉帕米与辅料逆转剂可提高更昔洛韦AP→BL方向表观渗透系数Papp,降低BL→AP方向的表观渗透系数Papp,从而使外排率ER值明显下降,统计分析结果表明:维拉帕米组及辅料逆转剂各中高浓度组的外排率ER值与阴性对照组间有显著性差异,辅料逆转剂其它浓度组也均使更昔洛韦外排率降低,但无统计学意义。在原位小肠吸收实验中给予辅料逆转剂F-68、Cremophor EL、T-80、PEG400后更昔洛韦血药浓度均有一定程度的提高,其中Cremophor EL低中浓度组、T-80低浓度组、PEG400低浓度组对药时曲线下面积有显著性影响,其它高浓度组无明显影响。本文通过考察20种药用辅料在Caco-2细胞模型中抑制P-gp外排作用,筛选出10种辅料进一步进行离体、在体、整体动物实验模型筛选,并考察具有较强P-gp抑制作用的辅料逆转剂对肠道P-gp蛋白表达影响,结果表明非离子表面活性剂等药用辅料具有抑制P-gp药泵外排功能,减少药物外排量,能促进塞利洛尔与更昔洛韦肠道吸收,可提高底物药物口服生物利用度。但辅料逆转剂在抑制P-gp药泵外排功能的同时可促进其蛋白表达。从作用机制角度分析,药物吸收提高的同时蛋白表达量增加,提示抑制P-gp药泵作用机制不是通过抑制蛋白表达而可能通过其它途径如抑制ATP酶活性、竞争性结合位点、P-gp构象改变等实现的。辅料逆转剂具有毒性低,刺激性小,生物相容性好等特点,可用于水溶性、脂溶性、甚至一些难溶性药物的载体,在药剂学领域将会有更广泛的应用。此外,通过抑制P-gp的外排功能,一些药用辅料具有逆转肿瘤细胞多药耐药的作用,为临床提高抗肿瘤药物的疗效,减少肿瘤细胞对药物的外排,提高其对药物的敏感性,提供了研究方向和试验手段。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 缩略语
• 前言
• 1 本研究论文的立题依据和意义
• 2 本研究基本上需要达到三个目的
• 3 主要研究内容
• 第一章 Caco-2 细胞单层膜模型的建立及评价
• 一、实验材料
• 1 仪器
• 2 试药
• 3 细胞来源
• 二、实验方法
• 1 溶液的配制
• 2 Caco-2 细胞培养
• 3 Caco-2 细胞单层膜的制备
• 4 Caco-2 细胞单层膜模型的评价
• 5 统计学处理
• 三、实验结果
• 1 细胞形态学观察
• 2 细胞生长曲线绘制
• 3 Caco-2 细胞单层膜的模型评价
• 四、讨论
• 五、本章小结
• 第二章 Caco-2 细胞模型研究药用辅料抑制P-糖蛋白药泵的作用
• 一、实验材料
• 1 仪器
• 2 试药
• 3 细胞来源
• 二、实验方法
• 1 溶液的配制
• 2 Caco-2 细胞活力检测
• 3 MTT 法细胞毒性检测
• 4 Caco-2 细胞单层膜跨膜转运液中塞利洛尔浓度测定
• 5 药用辅料对塞利洛尔跨膜转运影响实验
• 6 药用辅料对Caco-2 细胞单层膜TEER 值的影响
• 7 药用辅料对Caco-2 细胞单层膜结构的影响
• 三、实验结果
• 1 Caco-2 细胞活力检测
• 2 MTT 法细胞毒性检测
• 3 HPLC 测定塞利洛尔方法学研究
• 4 药用辅料对塞利洛尔跨膜转运影响
• 四、讨论
• 五、本章小结
• 第三章 离体外翻小肠法研究药用辅料抑制P-糖蛋白药泵作用
• 一、实验材料
• 1 仪器
• 2 试药
• 3 实验动物
• 二、实验方法
• 1 溶液的配制
• 2 HPLC 测定塞利洛尔色谱条件
• 3 样品处理方法
• 4 离体外翻小肠法考察药用辅料对塞利洛尔跨膜转运影响
• 三、实验结果
• 1 外翻小肠液中塞利洛尔浓度测定
• 2 离体外翻小肠模型研究药用辅料抑制P-gp 药泵的作用
• 四、讨论
• 五、本章小结
• 第四章 在体小肠灌流模型研究药用辅料抑制P-糖蛋白药泵作用
• 一、实验材料
• 1 仪器
• 2 试药
• 3 实验动物
• 二、实验方法
• 1 溶液配制
• 2 HPLC 测定塞利洛尔色谱条件
• 3 样品处理方法
• 4 在体小肠灌流模型研究药用辅料抑制P-gp 药泵的作用
• 三、实验结果
• 1 HPLC 测定在体灌流液中塞利洛尔浓度
• 2 在体灌流液中酚红分析方法的建立
• 3 在体小肠灌流模型研究药用辅料抑制P-gp 药泵的作用
• 四、讨论
• 五、本章小结
• 第五章 原位小肠吸收法研究药用辅料抑制P-糖蛋白药泵作用
• 一、实验材料
• 1 仪器
• 2 试药
• 3 实验动物
• 二、实验方法
• 1 溶液配制
• 2 HPLC 测定塞利洛尔色谱条件
• 3 样品处理方法
• 4 原位小肠吸收模型研究药用辅料抑制P-gp 药泵的作用
• 三、实验结果
• 1 HPLC 测定血浆中塞利洛尔浓度方法学研究
• 2 塞利洛尔大鼠体内药代动力学研究
• 四、讨论
• 五、本章小结
• 第六章 辅料逆转剂对大鼠小肠P-gp 表达的影响
• 一、实验材料
• 1 仪器
• 2 试药
• 3 实验动物
• 二、实验方法
• 1 给药方案设计
• 2 小肠膜蛋白的分离
• 3 BCA 法测定蛋白含量
• 4 蛋白电泳与免疫印迹
• 三、实验结果
• 1 小肠粘膜蛋白分离
• 2 BCA 法测定蛋白含量
• 3 蛋白电泳
• 四、讨论
• 五、本章小结
• 第七章 辅料逆转剂对更昔洛韦肠道吸收的影响
• 一、实验材料
• 1 仪器
• 2 药品及试剂
• 3 细胞来源
• 4 实验动物
• 二、实验方法
• 1 溶液配制
• 2 更昔洛韦分析方法建立
• 3 更昔洛韦样品处理方法
• 4 辅料逆转剂对更昔洛韦小肠吸收的影响
• 三、实验结果
• 1 更昔洛韦HPLC 测定方法学研究
• 2 辅料逆转剂对更昔洛韦吸收特性影响
• 四、讨论
• 五、本章小结
• 结论与展望
• 1 全文结论
• 2 创新性
• 3 展望
• 参考文献
• 综述
• 参考文献
• 致谢
• 附件：博士在读期间发表论文