转运体与药物相互作用

15.2.4.1　概述

转运体介导的药物相互作用研究日益得到学者们的关注与重视。国际转运体协会(International Transporter Consortium，ITC)2008年发表了“药物开发中的膜转运体”白皮书，将机体膜转运体研究在药物开发中的价值提到了一个新的高度。该报告概述了药物吸收和处置涉及的关键转运体，提供了在药物转运体相关DDI研究中的各种技术及采用计算机方法构建的各种预测模型，为设计和实施转运体相关的DDI临床试验提供了标准。

转运体介导的临床药物相互作用研究包括对转运体的抑制或诱导作用。一般来说，转运体介导的药物相互作用可能改变药物的药效或者毒性反应。当转运体被诱导或抑制时，会对底物在靶器官的分布与消除过程产生影响，使得底物药物作用部位浓度发生改变，此时产生的药物相互作用具有重要的临床意义。转运体介导的药物相互作用可以分为以下几个类型:药物转运体底物间的竞争性抑制;药物转运体底物间的非竞争性抑制;对转运体蛋白表达的诱导作用;对转运体蛋白表达的抑制作用。

常见的转运蛋白包括P－糖蛋白(P－glycoprotein，P－gp)、多药耐药相关蛋白(Multidurg Resistance－associated Protein，MRP)、有机阴离子转运蛋白(Organic Anion Transporter，OAT)、有机阴离子转运多肽(Organic Anion Transporting Peptide，OATP)、有机阳离子转运蛋白(Organic Cation Transporter，OCT)和乳腺癌耐药相关蛋白(Breast Cancer Resistant Protein，BRCP)几种。其中对临床药物吸收、分布、消除起重要作用的转运体亚型有P－gp、BRCP、OATP1B1、OATP1B3、OAT1、OAT3和OCT2等7种，在进行药物研发和注册时，推荐对这7种转运体进行体外和进一步的体内DDI试验。

15.2.4.2　与药物相互作用有关的常见药物转运体

1970年Biedler与Riehm在小鼠白血病细胞P388及中国仓鼠肺细胞中首次发现P－糖蛋白的多药耐药(Multidurg Resistance，MDR)现象，1976年，科学家发现中国仓鼠卵巢细胞表面能表达一种含磷的糖蛋白，即P－糖蛋白(P－gp)，它是一类位于细胞膜上的糖蛋白，分子质量为170KD，是ATP结合盒蛋白转运蛋白超家族成员之一。目前证实人类有两种P－gp基因家族，即MDR1和MDR3。MDR1基因编码的P－gp发挥体内药物外排泵的作用，而MDR3基因编码的P－gp可能与磷脂的转运有关。P－gp与底物的结合是在整个跨膜部位。它能够识别并转运许多化学结构与相对分子量各异的药物，如西咪替丁(MW:210)和环孢素(MW:1202)。P－gp具有遗传多态性，这是造成药物药动学个体差异性的重要原因。在人MDR1基因外显子26(C3435T)、外显子21(G2677T/A)及12(C1236T)存在单核苷酸多态性。P－gp在药物的相互作用研究中具有极其重要的作用。具有一定临床意义的底物包括地高辛、非索非那定、茚地那韦、长春新碱、秋水仙碱、托泊替康、紫杉醇等;抑制剂包括利托那韦、环孢素、维拉帕米、红霉素、酮康唑、伊曲康唑、奎尼丁等。

P－gp介导的药物相互作用主要表现在对药物吸收、分布、代谢和排泄的影响。吸收方面，P－gp主要定位于肠细胞的刷状缘上，体外试验中采用Caco－2模型研究表明P－gp通过限制药物的肠腔转运而对药物的吸收产生重要的作用，它在胃、十二指肠、空肠、结肠中的含量逐渐增高，通过对口服药物生物利用度的影响来对改变机体对药物的吸收程度。P－gp对药物的泵出有一定的饱和性，低剂量时P－gp对药物的外排作用对生物利用度影响较大，导致药物吸收不完全;高剂量时影响较小。在新药研究中，任何口服新分子实体研发中必须开展体外抑制性的DDI试验研究或底物分析，当P－gp抑制剂的［I］1/C50大于等于0.1或［I］2/C50大于等于10时，或当P－gp底物溶解度差、渗透性有限或代谢稳定性好时需要启动体内药物相互作用的相关研究。分布方面，机体中存在的生理屏障是影响药物分布的重要因素，常见的生理屏障有血脑屏障(Blood Brain Barrier，BBB)和胎盘屏障等。一般来说，P－gp在BBB中主要定位于脑毛细血管内皮细胞与血液循环接触的腔面上即顶侧上，表现的生物学功能就是将细胞内药物泵出，抑制P－gp的功能，可以使脑内药物浓度升高，显然分布在脑内的P－gp将影响到药物在血液与脑组织中的分布。当新化学实体在脑中有药理学靶标时则需要开展相关底物及抑制剂的相互作用研究。同样，分布在胎盘滋养细胞层中的P－gp可以将胎盘细胞内的药物或外源性毒物泵出，使得胎儿免遭毒物的损害。如果孕妇在孕期内服用了P－gp抑制剂使P－gp功能受损，其他药物就可能对胎儿产生影响，在临床药物相互作用研究中需要密切关注。代谢方面，机体主要的代谢器官如肝脏、肾脏中均有P－gp。其中肝细胞面向胆小管的腔膜面上有P－gp的分布。抑制剂可以反向提高药物的生物利用度，产生明显的药物相互作用。排泄方面，肾脏是排泄药物的主要器官，相关试验已经证实，定位于近端肾小管顶端的刷状缘膜上的P－gp参与了某些药物的肾脏排泄，同时P－gp还参与了其底物的胆汁排泄，如柔红霉素在胆小管的转运可被P－gp抑制剂维拉帕米所阻断。

开展P－gp介导的药物相互作用研究具有重要的临床意义。抑制P－gp的功能常引起底物清除率的降低或生物利用度的增加，带来的临床后果就是药物疗效降低甚至毒性反应出现。临床上主动抑制P－gp功能在治疗上具有重要意义，例如化疗药的多药耐药现象是化疗失败的主要原因，这一现象可以通过抑制剂与抗癌药物合用的方式得到一定程度的解决。另外P－gp的诱导也需要引起关注，对P－gp的诱导常使底物药物的清除率增加、生物利用度减少、血药浓度降低从而使得疗效下降。

多药耐药相关蛋白(MRPs)是一个超大家族，在人体内有广泛的分布，MRPs已被证实介导了抗肿瘤药物的多药耐药，但大多数生理功能依然不清楚。MRPs常见的亚型有MRP1、MRP2、MRP3、MRP4、MRP5和MRP6等。肠上皮细胞的MRP1转运作用依赖于谷胱甘肽(Glutathione，GSH)的存在来外排药物，主要功能是作为降低药物在肠上皮细胞上的积累，保护肠上皮细胞不受损害，长春新碱是MRP1的底物，MRP1基因敲除小鼠给予长春新碱后肠腔损害较大可能与肠上皮细胞累积长春新碱有关。MRP2主要在肝、肾和肠道中表达，介导机体内废物或毒性产物的排出，例如MRP2介导了SN－38及丙磺舒的胆汁排泄，丙磺舒可以使得SN－38的AUC增加1.5倍，胆汁排泄量降低1.5倍;MRP2可以被利福平通过激活PXR诱导，在Dubin－Johson综合征的治疗中发挥积极作用。MRP3是一种重要的胆酸外排转运体，PXR激动剂如克霉唑、利福平、硝苯地平等可以剂量依赖性诱导MRP3的表达，应密切关注这些药物的临床相互作用。小肠上皮细胞主要表达的MRPs主要是MRP1、MRP2和MRP3;肝细胞表达的MRPs主要包括MRP3、MRP4和MRP6;肾近曲小管上皮细胞表达的MRPs主要包括MRP2和MRP4;血脑屏障上表达的MRPs主要包括MRP4和MRP5。

有机阴离子转运多肽(OATP)是一类特异性的膜转运体家族，主要介导机体内源性和外源性物质的转运，常见的底物包括有机阴离子如磺溴酞钠、胆盐、胆红素;类固醇结合物;甲状腺激素;阴离子寡肽等。目前人体内发现的OATP亚型包括A、B、C、D、E、F、I、H及8等9种。其中OATP－A是一类非Na+依赖型转运蛋白，在调节血脑屏障通透性中起到积极作用，主要底物包括四溴酚酞磺酸钠、胆汁酸盐等，相关研究还提示一些食物易抑制OATPA的功能而引起药物－食物相互作用;OATP－B在肝脏中主要分布在肝细胞窦状隙膜上，介导肝细胞对药物和内源性物质的主动摄取，主要转运3－硫酸雌酮、四溴酚酞磺酸钠和普伐他汀等;OATP－C为肝脏特有转运蛋白，分布于肝细胞窦状隙膜上，底物广泛，包括胆红素、胆汁酸、甲状腺激素、多肽、普伐他汀、氨甲喋呤等，OATP－C介导肝脏主动摄取药物，OATP－C的变异是不同个体间药物分布差异的原因之一，OATP－C可以被PXR诱导;OATP－D在大脑和全身组织器官中均有分布，主要转运前列腺素E1、E2、E2α;OATP－E底物主要有前列腺素E2和牛黄胆酸等，介导了T3/T4的摄取;OATP－F对甲状腺素有很高的亲和力，可能与甲状腺素在大脑中的分布有关;OATP－H、OATP－I尽管已经被发现，但相关的功能还在研究中;OATP－8与OATP－C具有许多相同之处，底物基本相同，可以介导除未结合胆红素外的多种内源性物质转运，此外也可以介导地高辛。OATPs介导的药物相互作用会导致该药AUC显著上升，消除减少，例如丙磺舒对青霉素或头孢类抗菌药物的相互作用即由OATPs介导。

乳腺癌耐药蛋白(BCRP)是药物转运体中唯一的半转运体，可能是通过形成同型或异型二聚体来发挥功能，在体内分布广泛，包括小肠、结肠上皮组织、肝细胞膜胆小管面以及血脑屏障中脑微血管内皮细胞顶侧等，介导了托泊替康、米托蒽醌、阿霉素、柔红霉素的肠道吸收及药物的透血脑屏障作用，BCRP的底物还有道诺霉素、依托泊苷、匹伐他汀、哌唑嗪、瑞舒伐他汀和齐多夫定等，环孢素、伊马替尼、利托那韦、沙奎那韦和他莫昔芬等是BCRP的常见抑制剂，在开展药物相互作用研究时需要考虑到上述因素。

肽转运体(PEPT)是H+－依赖型寡肽转运体家族成员之一，由729个氨基酸组成，含12个跨膜结构域，目前在该家族中，仅发现PEPT1和PEPT2具有转运活性，前者主要在机体小肠和肾近曲小管中表达，后者在肾近曲小管细胞、肺部、脑细胞、乳腺中表达较多。底物与PEPT1依赖于H+的梯度和膜电位差，在细胞内则取决于pH的变化。PEPT1的转运具有双向性，生理条件下为吸收型转运体，能为PEPT1识别的药物包括β－内酰胺抗生素、ACEI、肾素抑制剂、凝血酶抑制剂、阿昔洛韦、更昔洛韦和左旋多巴等。PEPT1的转运活性受pH影响较大，一般来说，在pH小于6时最佳。PEPT2的转运同样受H+梯度的影响，是以质子梯度为动力的跨膜转运，不以Na+梯度为驱动力。PEPT2的底物主要有小肽、仿肽类药物(β－内酰胺抗生素、抗肿瘤药物血管紧缩素、ACEI等)。开展的药物相互作用研究需要关注PEPT2介导的抗生素、表皮生长因子、甲状腺抑制剂、降血糖药、降血压药、抗肿瘤药及其他低渗透性非肽类药物(如抗溃疡药瑞巴匹特等)相互作用。