肠道转运蛋白P-糖蛋白对药物吸收的影响
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摘要：P-糖蛋白是一种膜转运蛋白，可将药物由胞液泵出胞外，从而降低了药物的生物利用度。现将P-糖蛋白影响药物吸收的特点及相关内容作一论述。
关键词：P-糖蛋白；吸收；抑制剂
中图分类号：R977.6文献标识码：A文章编号：1672-979X(2008)05-0067-03
Contribution of Intestinal Transporters P-glycoprotein in Drug Absorption
HU Zheng-ting
(Center of Research on Life Sciences and Environmental Sciences, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China)
Abstract：P-glycoprotein (P-gp), a kind of membrane transport proteins, can pump drugs from cells and make a low bioavailability. This overview explains the influence of P-gp on drug absorption.
Key words：P-glycoprotein; absorption; inhibitor
P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp） 是ATP依赖型外向转运蛋白，属ATP结合盒 （ATP binding cassette, ABC）超家族，由2个重复分子组成，每一分子包括6个跨膜的极度疏水区和1个包含高度保守的ATP结合域亲水区。P-gp 利用ATP分解产生的能量来实现多种药物的膜转运，排出细胞内药物或毒物。人类 P-gp 不仅存在于肿瘤细胞，而且在某些正常组织和屏障组织中也有表达。P-gp 主要定位在小肠黏膜上皮细胞和胎盘滋养层细胞的刷状缘、肝小管和肾近曲小管的管腔面以及脑血管内皮细胞，参与药物的吸收[1]。临床上很多药物为P-gp的诱导剂或抑制剂，所以了解P-gp的作用特点及其机制是非常必要的。现就P-gp对药物吸收的影响及机制作一论述。
1P-gp作用的分子机制
P-gp和分子相互作用的机制尚不清楚。目前，一个著名的解释是所谓的“疏水真空吸尘器”（hydrophobic vacuum-cleaner，HVC）模型。根据此模型，P-gp的2个重复分子构成了一个运输腔道，当药物扩散通过磷脂双分子层进入细胞时，P-gp直接将带电的或中性形式的药物从此腔道中转运，从胞液经由质膜直接泵出胞外。药物只有以这种方式才能被识别和泵出，有时甚至在药物到达胞液前即已被泵出[2]。
2P-gp与药物吸收
2.1P-gp与口服药物的生物利用度
P-gp主要分布于细胞膜，作为ABC转运子超家族的成员，可将生物毒性物质包括多种药物单向泵出细胞，从而使细胞内药物浓度下降。P-gp作为外来物质流出泵的意义最初是在癌细胞中发现的。一些表达P-gp的癌细胞由于抗癌药物不断被排出肿瘤细胞外而对大量药物产生了耐药性。P-gp亦广泛分布于正常组织，它限制药物及其它外来物质在人体的吸收并促进其消除。以前认为药物吸收基本是一个被动过程，主要依赖于药物的生化特征，如脂溶性。但目前研究证实，药物流出转运子（如P-gp）也是致药物生物利用度低的一个主要因素。一项关于环孢素的药动学研究表明，肠道P-gp的表达与环孢素的Cmax 呈负相关，与环孢素的表观清除率成呈正相关，即肠道P-gp水平越高，Cmax越低，表观清除率越高[3]。为提高药物的生物利用度，可考虑与P-gp抑制剂（如维拉帕米、环孢素等）合用。有资料表明，阿伐他汀与维拉帕米或环孢素合用，吸收量较单独使用阿伐他汀提高60 %，其他研究也有类似结果[4]。
2.2P-gp 参与药物吸收的部位依赖性
Terry等[5]在实验中发现，药物通过肠道的吸收速率有部位依赖性，P-gp含量沿胃肠道呈纵向增加，在胃壁中最低，在结肠壁中最高。给药时随维拉帕米浓度的增加，药物在小肠的吸收呈剂量依赖性增加。维拉帕米是P-gp 抑制剂，可能抑制了P-gp的外排作用而使药物的小肠吸收增加。P-gp介导的肠道部位依赖性吸收对开发新药有一定指导意义，了解肠道不同部位P-gp介导的分泌对药物吸收影响的大小可为改良制剂启迪思路[6]。
2.3P-gp的个体差异
P-gp有显著的个体差异。在肾移植患者和健康志愿者的小肠活体组织标本中发现，P-gp水平的个体差异可达2～8倍。P-gp水平的个体差异是口服药物变异度大的一个重要因素。Comair等[7]研究发现，口服塞利洛尔 Cmax变异度的30 %及清除率变异度的17 %，可由P-gp水平的个体差异作出解释。
2.4P-gp的转运饱和性
低剂量给药时，P-gp介导的分泌对药物的生物利用度影响较大，可导致药物吸收不完全；高剂量给药时，当肠腔内药物浓度超过其Km （米氏常数）值，P-gp 转运就可能达到了饱和，则药物吸收受P-gp介导的分泌影响很小。环孢素的摄取是一个被动扩散过程，在肠道经P-gp摄取达到饱和，高剂量给药时药物吸收不受P-gp的影响，此结果可以解释环孢素剂量增大，其吸收量也会增加的原因[8]。
2.5P-gp与细胞色素P450 3A的协同作用
P-gp和细胞色素 P450 3A（CYP3A）的底物特异性与组织分布有很大的交叠。CYP3A和P-gp在肠壁细胞中的表达位置接近，而且它们有相同的底物特异性，表明这两种蛋白质对口服药物的吸收有重要的影响。横跨浆膜的p-gp与细胞内质网膜上的CYP3A在空间上的联系，表明P-gp可能调控底物对CYP3A酶系的暴露以及被CYP3A酶系代谢的能力。药物被动吸收进入肠壁细胞，而在肠壁细胞中的药物既可被CYP3A代谢，又能被P-gp主动逆转运回肠腔。被动吸收和主动逆转运使药物在肠壁细胞和肠腔之间不断循环，从而使肠壁CYP3A酶系能反复接触可能是饱和浓度以下的药物分子，或由于不断地逆转运而导致药物不被吸收。体外实验发现，肠壁P-gp和CYP3A之间相互影响，P-gp通过延长药物与CYP3A酶的接触，降低了药物的跨细胞转运，从而增加了药物被肠壁CYP3A代谢的机会，并影响药物代谢的程度。因此，肠壁细胞中CYP3A介导的药物代谢和P-gp介导的药物逆转运，限制了进入全身循环的药物总量，降低了药物的口服生物利用度，表明肠壁CYP3A和P-gp在小肠壁协同发挥了口服药物吸收的屏障作用[9]。需要说明的是，尽管肠壁CYP3A和P-gp都能减少药物经肠道上皮的吸收，但它们的功能活性是非协调性的。而且，在健康志愿者或肾移植患者中，肠上皮细胞P-gp水平与CYP3A浓度之间也没有关联。
3研究P-gp转运特点的Caco-2 细胞模型
目前研究P-gp转运特点的方法有很多，但因Caco-2与人体细胞有高度的同源性而受到广大医药工作者的青睐。Caco-2 细胞来源于人结肠腺癌细胞，在培养条件下自发形成极性单细胞层，具有微绒毛以及紧密连接等类似于人体小肠上皮细胞刷状缘侧的分化特征。接种到碳酸聚酯多孔膜等基质上，分化出肠腔（apical，AP）侧和肠内壁侧（basolateral, BL）。AP侧含有典型的小肠微绒毛水解酶和包括P-gp在内的各种营养物质转运载体，可发挥主动转运物质作用。Caco-2细胞保留了P-gp高表达特性。目前，Caco-2 细胞模型被认为是研究口服药物在吸收过程中相互作用的有效工具。朱狄峰等[10]用Caco-2模型研究发现，丹参素转运机制属主动转运；通过Caco-2模型发现，从AP到BL方向转运存在饱和机制，与维拉帕米合用时转运量及转运速率有所提高，这些合用药物都能抑制P-gp介导的转运过程。沙先谊等[11]研究了9-硝基喜树碱在Caco-2模型上的吸收，P-gp的专属抑制剂维拉帕米和环孢素可以促进其吸收。表明9-硝基喜树碱在Caco-2模型中的跨细胞膜转运，受到P-gp强烈的外排作用。
4P-gp抑制剂
由于多种药物的吸收存在P-gp的外排现象，因此，为提高这部分药物的生物利用度进而提高其疗效，加强对P-gp抑制剂的研究是非常必要的。一般认为，好的 P-gp抑制剂须满足如下要求：（1）在纳摩尔浓度水平即可拮抗 P-gp介导的多药耐药性；（2）无非特异性细胞毒性；（3）具有 P-gp特异性；（4）有相对长的作用时间和可逆性；（5）生物利用度高；（6）与化疗药之间无药动学相互作用。有关P-gp的研究已有20余年了，人们发现很多药物，包括抗生素、钙通道阻滞剂、免疫抑制剂等均有调节P-gp活性的功能。随着P-gp作用机制及药物构效关系研究的深入，对P-gp抑制剂的研究也逐步的完善，迄今P-gp抑制剂已经发展到第三代[12]。现在常见的P-gp抑制剂有维拉帕米、他利洛尔、环孢素及酮康唑等。
5结语
对口服药物而言，起效的关键因素是它在消化道内的吸收程度与速度，而肠道转运蛋白P-gp对部分脂溶性药物的跨膜转运（包括吸收和分泌）起着非常重要的作用。因此，加强对P-gp及其底物的研究非常必要，可以给临床用药提供重要信息，也给新药开发提供了思路，促进药物新剂型的研制[13]。目前，对 P-gp 的多药耐药作用机制、P-gp底物特征以及 P-gp 抑制剂的开发等研究已经成为国际上的前沿热点。
参考文献
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