周 悅馬麗霞陳 軍董 潔顧 薇潘金火嚴(yán)國俊
(南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,江蘇 南京210023)
近年來,以臨床效應(yīng)為導(dǎo)向的中藥復(fù)方制劑質(zhì)量控制和評價越來越受到關(guān)注,其影響因素眾多,除了具有復(fù)雜的化學(xué)成分外,體內(nèi)吸收代謝等過程也很重要??诜苿┩ㄟ^胃腸道上皮細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液循環(huán),小腸作為藥物吸收的主要部位,腸上皮細(xì)胞、腸內(nèi)酶對藥物的代謝及屏障作用、藥物對小腸上皮中多種轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的特異性等均影響其生物利用度[1]。
目前,關(guān)于中藥口服制劑腸吸收的研究仍以指標(biāo)性成分含量居多,但該方法忽略了中藥成分復(fù)雜、多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)的特征,不具有整體性和科學(xué)性。本文總結(jié)了中藥復(fù)方制劑腸吸收評價的常用方法(如體內(nèi)法、在體法、體外法等),遵循了中醫(yī)藥整體觀思想,以期探尋能體現(xiàn)其整體效應(yīng)的腸吸收評價方法。
1.1 體內(nèi)法 體內(nèi)法是以整體動物為研究對象,口服給藥后在規(guī)定時間內(nèi)采集生物樣品血液或尿液等,測定藥液濃度,進(jìn)行藥動學(xué)研究,包括血藥濃度法、藥理效應(yīng)法、毒理效應(yīng)法、微生物測定法等[2],以血藥濃度法較常用,適用于已知活性成分的中藥單體藥動學(xué)研究,如趙文龍等[3]采用LC?MS/MS 法測定分別灌胃給予大鼠蒼柏納米乳、蒼術(shù)黃柏提取物混懸液后血漿樣品中鹽酸小檗堿濃度。雖然體內(nèi)法能提供藥物口服吸收后的真實(shí)體內(nèi)環(huán)境,但由于它綜合了生理、物化、劑型等眾多原因,不能特異反映腸道對藥物的吸收,而且動物個體差異大,影響因素多,實(shí)驗(yàn)操作周期長,導(dǎo)致很少應(yīng)用于藥物吸收機(jī)制研究。
1.2 在體法 在體法包括體腸灌流法、腸襻法、腸道血管插管法等[4],在整體動物建立的基礎(chǔ)上保證腸道神經(jīng)、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)完整性,也保證了血液、淋巴液供應(yīng),與體內(nèi)法相比,其干擾因素大大減小,能觀察藥物在真實(shí)腸環(huán)境下的吸收水平。其中,體腸灌流法應(yīng)用較廣泛,根據(jù)灌流方式不同可分為循環(huán)灌流法、單向灌流法、振動灌流法等[5],基本操作方法是將實(shí)驗(yàn)動物麻醉后開腹,在神經(jīng)、血管不切斷的條件下腸腔插管,洗凈內(nèi)容物,插管與恒流泵連接以使藥液在腸腔內(nèi)灌流,但它對藥物吸收率的測定較困難,由于在灌流過程中腸道不僅會吸收藥物,也會吸收或分泌水分,故需要對灌流液體積和密度進(jìn)行校正,常用校正方法主要有標(biāo)示物法、重量法,由于前者容易帶來實(shí)驗(yàn)誤差,故目前大多采用后者。
1.3 體外法 常用的體外法有外翻腸囊法、體外擴(kuò)散池法、細(xì)胞模型法、平行人工膜滲透模型(PAMPA)等,操作方法是剝離出動物腸黏膜/腸段,或采用培養(yǎng)的細(xì)胞模型/仿生膜模擬腸環(huán)境對藥物進(jìn)行腸吸收評價。通常,先利用體外法考察藥物的吸收部位與吸收機(jī)制。
1.3.1 外翻腸囊法 外翻腸囊法是將禁食12 h(自由飲水)的小鼠處死后選取所需腸段洗凈,剝?nèi)ザ嘤嘀窘M織,腸段一端系在玻璃棒上,翻轉(zhuǎn)后使之成囊狀結(jié)扎另一端,放入緩沖液一段時間后加入藥物,于不同時間點(diǎn)從腸囊內(nèi)取樣測定。陳寶婷等[6]建立大鼠腸外翻模型后,采用UPLC 法測定不同時間點(diǎn)芒果苷在腸囊內(nèi)的濃度,考察該成分在腸段中的最佳吸收部位,研究知母、知母?黃柏、P?糖蛋白抑制劑對其吸收的影響;孔小強(qiáng)等[7]采用外翻腸囊模型,對黃芪?附子配伍對附子6種生物堿腸吸收的影響進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)黃芪可抑制附子生物堿的吸收,而且其抑制作用與配伍比例、生物堿種類、腸段部位有關(guān)。該方法藥液用量少,藥物積累快,操作簡便,實(shí)驗(yàn)結(jié)果易控制,但沒有神經(jīng)和血液的供應(yīng),導(dǎo)致腸囊會因離體時間太長而失去活性,而且在翻轉(zhuǎn)腸段的過程中易造成細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變而影響腸段通透性,實(shí)驗(yàn)中也應(yīng)注意控制時長。
1.3.2 細(xì)胞模型法細(xì)胞模型法是一種在細(xì)胞或分子層面上研究腸吸收的模型,主要有Caco?2、HT29?MTX、MDCK細(xì)胞模型,以Caco?2細(xì)胞模型應(yīng)用更廣泛,它來源于人類結(jié)腸癌細(xì)胞系,在細(xì)胞培養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)板(Transwell)培養(yǎng)中可分化成與人成熟小腸上皮相類似的單層細(xì)胞,并且含有小腸上皮相關(guān)的酶,能模擬小腸上皮細(xì)胞吸收轉(zhuǎn)運(yùn)過程,其建立需要經(jīng)過細(xì)胞的培養(yǎng)和評價,包括形態(tài)學(xué)觀察、跨膜電阻值(TEER)測定、穩(wěn)定性考察、通透性驗(yàn)證等[8?10]。胡強(qiáng)等[11]采用Caco?2細(xì)胞模型研究四制香附主成分在腸吸收機(jī)制,可為相關(guān)臨床應(yīng)用和劑型設(shè)計(jì)提供參考依據(jù);周本宏等[12]建立Caco?2細(xì)胞模型,研究時間、溫度、pH值、P?糖蛋白抑制劑(維拉帕米和環(huán)孢菌素)對安石榴苷吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。Caco?2細(xì)胞來源于人體,同源性好,相比于動物模型更易操作,重復(fù)性更高,但該方法也存在缺點(diǎn),如培養(yǎng)時間長、成本高、易污染等,而且Caco?2 作為單層細(xì)胞缺少主要吸收屏障之一的黏膜層,也缺少小腸上皮細(xì)胞特定的轉(zhuǎn)運(yùn)體和代謝酶。目前,將Caco?2 與其他細(xì)胞如產(chǎn)生黏液HT29?MTX 共同培養(yǎng),從而優(yōu)化了腸屏障建立[13]。
1.3.3 平行人工膜滲透模型(PAMPA)將含有卵磷脂的惰性有機(jī)溶液涂布在聚偏氟乙烯或者聚碳酸脂膜上,卵磷脂能在96 孔微滴板中形成非常穩(wěn)定的雙層膜,利用這種在支撐材料上成膜的性質(zhì)建立了PAMPA 模型,用于模擬口服藥物在胃腸道中的被動擴(kuò)散吸收情況[14]。韓旻等[15]將PAMPA 模型和大鼠體內(nèi)腸吸收模型進(jìn)行比較,研究三七總皂苷油包水微乳體內(nèi)藥動學(xué)及體外對膜流動性和藥物膜轉(zhuǎn)運(yùn)性質(zhì)的影響。該模型具有高通量、低成本、檢測手段方便、靈活性高等優(yōu)點(diǎn),是藥物生物膜吸收的理想模型,但它只有單一的被動擴(kuò)散機(jī)制,無法精確預(yù)測主動轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制,對親脂性的小分子化合物無法明確是由旁細(xì)胞滲透途徑,還是被動擴(kuò)散途徑穿過細(xì)胞膜。目前,將PAMPA 與Caco?2細(xì)胞、MDCK細(xì)胞模型聯(lián)用,可避免以上問題[16]。
1.3.4 體外擴(kuò)散池法 體外擴(kuò)散池法具有實(shí)驗(yàn)方法簡單、易操作等優(yōu)勢,在研究藥物腸吸收和代謝方面有著廣泛應(yīng)用,其基本操作方法是將分離出來腸段或腸黏膜夾在擴(kuò)散池中間,加入適量緩沖液,通入空氣進(jìn)行攪拌或利用電磁攪拌藥液,供應(yīng)室投放藥液,藥液透過腸膜在接受室中收集,在不同時間段取樣檢測藥物的累積量[17]。擴(kuò)散池依據(jù)結(jié)構(gòu)特征,有水平、垂直2種[18],國內(nèi)外有利用垂直擴(kuò)散池(Franz)研究藥物的透皮吸收能力[19]和腸吸收的機(jī)制[20?21],因其操作簡單,更為經(jīng)濟(jì),可作為替代Caco?2細(xì)胞的腸吸收試驗(yàn)方法[22];水平擴(kuò)散池在市面上有Valia?Chien 擴(kuò)散池或side?bi?side 擴(kuò)散池,目前主要研究藥物的透皮吸收能力,如口腔給藥[23]、眼部給藥[24]等,也可進(jìn)行藥物腸吸收實(shí)驗(yàn)[25?26]或與Caco?2細(xì)胞模型聯(lián)用[27?28]。
尤斯灌流室法(Ussing Chamber)是另一種體外擴(kuò)散池法,具有灌流室和電路系的特殊結(jié)構(gòu),首先是由丹麥學(xué)者Hans H.Ussing 研究上皮組織離子主動轉(zhuǎn)運(yùn)而建立的,之后在藥學(xué)、畜禽營養(yǎng)、生理學(xué)等領(lǐng)域得到越來越廣泛運(yùn)用[29?30],該系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成,即灌流室、電路系統(tǒng),具有2種灌流方式,即循環(huán)式、持續(xù)式。Wang 等[31]利用尤斯灌流室法,對黃芩和虎杖經(jīng)腸吸收后的活性黃酮類化合物進(jìn) 行篩選和測定;趙博欣等[32]采 用Ussing Chamber 擴(kuò)散池,研究芹菜素與柏皮素分別經(jīng)大鼠空腸、回腸與結(jié)腸黏膜的吸收情況。與上述2種擴(kuò)散池法相比,尤斯灌流室法的優(yōu)點(diǎn)為①研發(fā)出各種尺寸的樣本夾,如大、小鼠腸段,皮膚或固定細(xì)胞培養(yǎng)插件等;②儀器設(shè)備齊全,電路系統(tǒng)可測定腸黏膜的跨上皮電壓(transepi?thelial voltage,Vt)、短路電流(short?circuit current,Isc)、組織阻抗(resistance,Rt)等,可反映組織活性,如當(dāng)腸黏膜的Vt<4 mV 時,則被認(rèn)為是活性弱的組織,表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可靠;③U 形管可以保證兩側(cè)相同的流體靜壓,從而避免彎曲損壞組織[33]。具體裝置[34]見圖1。
圖1 尤斯灌流室法裝置圖
2.1 以化學(xué)成分為指標(biāo) 由于中藥單味藥、復(fù)方成分復(fù)雜,與藥效之間的關(guān)系尚不明確,目前仍普遍采用1種或幾種化學(xué)成分作為單味藥或全方的代表來開展腸吸收及藥動學(xué)的研究,常用分析手段有紫外分光光度法、HPLC 法,或與HPLC 法聯(lián)用,如HPLC?UV、HPLC?DAD、HPLC?ELSD 法等。柏?;鄣龋?5]采用HPLC 法測定在體單向灌流液中薯蕷皂苷含量,分別考察不同腸段、藥物濃度、P?糖蛋白(P?gp)抑制劑對該成分吸收的影響;劉亞楠等[21]采用Franz 擴(kuò)散池法進(jìn)行參附提取液體外滲透實(shí)驗(yàn),以人參皂苷、人參附子總多糖含量為指標(biāo),通過紫外分光光度法測定參附提取液經(jīng)不同腸黏膜的透過率;許永崧等[36]采用HPLC?DAD 法對吳茱萸湯及外翻腸囊吸收樣品中9種成分進(jìn)行定量、半定量分析,得到各成分在吳茱萸湯中的含量及在腸囊中的累積吸收量。但上述方法不具有專屬性,忽略了中藥成分復(fù)雜、多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)的特征,選取的“指標(biāo)”不一定是其專屬性成分,也不一定代表有效成分,不能從整體水平上評價中藥腸吸收的情況。
2.2 以指紋圖譜為指標(biāo) 中藥指紋圖譜作為一種半定量的中藥質(zhì)量評價手段,具有整體性和模糊性,在某種程度上符合中藥多組分、多靶點(diǎn)的臨床治療特點(diǎn),較單一成分的指標(biāo)評價方法相比更具有全面性和科學(xué)性。李和偉等[37]采用離體大鼠翻轉(zhuǎn)腸囊法對鴨跖草進(jìn)行腸吸收實(shí)驗(yàn),以HPLC法構(gòu)建化學(xué)成分指紋圖譜,并與原藥液成分圖譜直接比照,進(jìn)行腸吸收成分定性指認(rèn),作為后續(xù)吸收定量評價的成分鎖定基礎(chǔ)。但指紋圖譜會受色譜條件、化合物自身穩(wěn)定性、多組分在同一條件下適應(yīng)性等因素的影響,而且它雖然在一定程度上可表征中藥質(zhì)量,但本質(zhì)上仍使用單一分析方法和檢測手段,所得到的化學(xué)信息也是有限的[38],并且所得整體化學(xué)成分的指標(biāo)與生物等效、臨床等效有無相關(guān)性還需驗(yàn)證。
2.3 以生物效應(yīng)為指標(biāo) 生物效應(yīng)評價法是繼性狀評價、化學(xué)評價之后,推動中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)走進(jìn)臨床、關(guān)聯(lián)療效的有效途徑和手段,該方法是以藥物生物效應(yīng)為基礎(chǔ),利用整體動物、離體組織、器官、微生物和細(xì)胞、相關(guān)生物因子等為試驗(yàn)系,評價藥物有效性或毒性等生物活性,從而達(dá)到控制或評價藥物質(zhì)量的目的[38]。該方法特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜或理化方法不能測定其含量,或者理化測定不能反映其臨床生物活性的藥物,具有較強(qiáng)的專屬性,直接關(guān)聯(lián)中藥有效性與安全性,簡單快速,符合中藥物質(zhì)基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀,在中藥質(zhì)量控制和評價中具有獨(dú)特的優(yōu)勢,目前已在活血化瘀、宣肺平喘、抑菌、抗炎類等中藥質(zhì)量控制中得到廣泛應(yīng)用[39]。中藥作為多成分化合物的集合體,其吸收行為和規(guī)律各異,若只依據(jù)一種或多種化學(xué)成分進(jìn)行腸吸收研究,則無法綜合評價中藥復(fù)方吸收特征,而生物效應(yīng)評價法可在不以化學(xué)成分為目標(biāo)的基礎(chǔ)上從整體出發(fā),對中藥復(fù)方口服制劑進(jìn)行腸吸收機(jī)制評價,形成能反映中藥整體吸收規(guī)律的生物學(xué)綜合評價方法。將中藥腸吸收藥液作為化合物集合體直接作用于生物模型上時,產(chǎn)生一系列的相互作用過程,可形成可量化的生物效應(yīng)指標(biāo)值,從而獲得生物效應(yīng)值?吸收時間曲線,即可通過建立吸收動力學(xué)模型來探討腸吸收機(jī)制,以此建立以生物活性為導(dǎo)向的中藥口服制劑腸吸收機(jī)制評價方法,從而彌補(bǔ)化學(xué)成分評價方法的缺陷。
目前,已有將體外腸道吸收與生物活性相結(jié)合的研究。黃斌等[40]采用外翻腸囊法制備元胡止痛方不同時間點(diǎn)的腸吸收液探究對大鼠離體胸主動脈環(huán)張力的影響,發(fā)現(xiàn)血管舒張活性隨著腸吸收的時間明顯增強(qiáng),并呈現(xiàn)出量?效、時?效關(guān)系;耿亞等[41]建立“腸外翻?心肌細(xì)胞”聯(lián)用模型探究益氣活血方腸吸收液的藥效作用及機(jī)制,發(fā)現(xiàn)它對H9C2心肌細(xì)胞損傷具有較好的保護(hù)作用,并隨著腸吸收液質(zhì)量濃度增加細(xì)胞活力會增強(qiáng),存在一定劑量依賴性。
口服固體制劑需先經(jīng)過崩解、溶解成藥液后才能在胃腸段進(jìn)行吸收,溶出與吸收的方法雖然不一樣,但評價指標(biāo)和檢測技術(shù)可以相互借鑒,目前已經(jīng)有基于“量?效”相關(guān)性對中藥復(fù)方進(jìn)行體外溶出度生物效應(yīng)評價的研究[42?43]。馬曉斐等[43]基于細(xì)胞生物電傳感效應(yīng)對復(fù)方丹參片溶出動力學(xué)進(jìn)行考察,采用實(shí)時電子分析技術(shù)(real?time cell?based assay,RTCA)監(jiān)測加入不同時間溶出藥液的H9C2心肌細(xì)胞動態(tài)變化(包括細(xì)胞增殖與分化、凋亡與衰老、黏附等多種細(xì)胞生理狀態(tài)),將電信號轉(zhuǎn)換成可定量的細(xì)胞指數(shù)(cell index,CI)以間接反映藥物對細(xì)胞的作用,并以此為依據(jù)評價藥物的生物活性,獲得復(fù)方丹參片的細(xì)胞指數(shù)?溶出時間曲線,發(fā)現(xiàn)與利用紫外分光光度法檢測得到的溶出度結(jié)果有較高相關(guān)性,與Weibull 模型相比,RTCA擬合的模型效果更佳。在建立體外腸吸收模型的基礎(chǔ)上,獲得中藥復(fù)方制劑的腸吸收藥液,應(yīng)用RTCA 技術(shù)實(shí)時監(jiān)測不同時間腸吸收藥液的細(xì)胞動態(tài)變化,并得到其細(xì)胞指數(shù)?吸收時間曲線,即可建立一種以細(xì)胞指數(shù)為指標(biāo)的腸吸收動力學(xué)模型考察吸收機(jī)制,這可彌補(bǔ)檢測一種或幾種化學(xué)指標(biāo)成分評價中藥口服制劑腸吸收機(jī)制的不足,給研究帶來了新啟發(fā)。
目前,中藥腸吸收的實(shí)驗(yàn)研究方法種類很多,大致分為體內(nèi)法、在體法、體外法,有各自特點(diǎn)和適用范圍。其中,體內(nèi)法以整體動物為研究對象,由于綜合影響因素較大,不適用研究藥物的吸收機(jī)制,更傾向研究藥物體內(nèi)的藥動學(xué)特征;在體法在整體動物的基礎(chǔ)上保證了血液、淋巴液的供應(yīng)及腸道神經(jīng)、內(nèi)分泌狀態(tài)的完好,并且降低了內(nèi)容物的干擾因素,但也存在實(shí)驗(yàn)動物個體差異較大的問題,需要保證一定的實(shí)驗(yàn)動物數(shù)量以降低差異;體外法是脫離整體動物,選擇剝離的腸段或細(xì)胞模型進(jìn)行的腸道吸收研究,該方法操作簡單,實(shí)驗(yàn)周期短,可用于藥物早期高通量篩選,對腸道吸收機(jī)制的研究也較為方便。
目前,對中藥腸吸收評價方法以指標(biāo)性成分含量居多,利用其中單一或幾種成分作為單味藥或全方的代表進(jìn)行腸吸收動力學(xué)研究,但并不具有整體性和科學(xué)性;采用中藥指紋圖譜評價中藥腸吸收雖然可體現(xiàn)中藥部分整體性,但易受色譜條件、化合物自身穩(wěn)定性、多組分在同一條件適應(yīng)性等因素的影響,并且使用的是單一分析方法和檢測手段,所得到信息也是有限的。生物效應(yīng)評價方法作為繼性狀評價、化學(xué)評價后推動中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)走進(jìn)臨床、關(guān)聯(lián)療效的有效途徑,但值得注意的是,該方法與指標(biāo)成分定量評價、指紋圖譜并不是替代與被替代的關(guān)系,而是相輔相成,應(yīng)利用其各自優(yōu)勢取長補(bǔ)短,不斷完善對中藥質(zhì)量的評價。