關於蛋白質多肽類藥物

蛋白質多肽類藥物 ,因生理活性強、療效高而日益受到重視。為了正確評價蛋白質多肽類藥物的療效及安全性 ,必須研究其在動物和人體內的吸收、分布、代謝和排泄的規律。蛋白多肽類藥物在實現商品化過程中 , 受到諸多因素的制約 , 而藥物動力學的研究面臨更嚴重的挑戰。與小分子藥物相比 ,蛋白多肽類藥物具有相對分子質量大、不易透過生物膜、易在體內酶解、降解代謝途徑多樣等特點 ,因而在生物體內的藥代動力學機制有其特殊性和復雜性。而且生物體內有大量相似物質的幹擾 , 且該類藥用量很小 , 大大增加了檢測難度。筆者就對該類藥物藥代動力學特點及分析方法的研究情況作壹綜述。 1 藥代動力學特點 1. 1吸收小肽的吸收大多是被動擴散或載體轉運。對於大分子多肽的完整吸收 ,水溶性分子可通過水合孔和/或細胞間隙擴散;脂溶性多肽可通過膜脂擴散 ,高度親脂性的藥物則能通過淋巴系統被吸收;通過內吞或胞飲過程攝取入細胞。親水性大分子多肽的細胞內在化多是通過胞飲作用。研究證實 ,壹些細胞轉運肽可通過非耗能途徑穿過真核細胞的質膜 , 這些多肽能在細胞內轉運比自身相對分子質量大許多倍的大分子物質。蛋白質多肽類藥物的穩定性和滲透性是影響吸收的兩個主要因素。酶解和非酶解都可引起蛋白質多肽藥物的不穩定性。給藥途徑的不同對藥物的生物利用度和藥理作用具有顯著的影響。 1. 2分布藥物在組織中的分布程度取決於藥物的理化性質、藥物與組織結合的性質及藥物轉運至組織房室內的濃度。蛋白多肽類藥物的分布容積多為0. 04～0. 2 L ·kg2 1 , 而小分子藥物多為 1～20 L ·kg2 1 。蛋白多肽類藥物在體內通常與相應受體結合而起效乃至代謝 ,因而受體在組織器官中的分布往往對藥物在體內的分布及效應具有重要影響。 1. 3 代謝蛋白質多肽的失活和消除機制十分復雜 ,許多組織是潛在的分解代謝部位 ,且參與降解的酶很多。肝臟中具代表性的代謝酶是組織蛋白酶、溶酶體和蛋白酶 ,在膽小管膜中還發現了壹些膜結合的氨肽酶。胃腸道腔管內分布著大量特異酶 ,結腸、回腸中相對較少。小腸中的細胞色素 P450 3A4 (CYP3A4) 對口服蛋白多肽類藥物的代謝起主要作用 ,小腸中的 P2糖蛋白有減少藥物吸收和調節 CYP3A4 的雙重作用。腎是最重要的清除器官 ,腎中的底物、生長因子、酸堿平衡以及腎功能的變化都會引起蛋白多肽代謝的變化。 1. 4 排泄腎臟在蛋白多肽類藥物處置中起重要作用。腎小球可濾過相對分子質量小於 3 ×104 的蛋白。腎小管尤其是近曲小管的上皮細胞 ,可從管腔中重吸收蛋白。在該過程中 ,蛋白結合在腔細胞表面 ,胞飲後 ,被細胞中的溶酶體消化。再吸收過程是壹飽和過程 ,隨著劑量的升高 ,重吸收比率下降。陽離子蛋白較陰離子蛋白更易被吸收。較大的多肽常通過受體介導或形成無活性物質來清除。受體清除比酶降解要復雜得多 ,壹旦蛋白多肽與受體結合 ,就會產生不同的途徑 ,如可能將肽重循環至細胞表面 ,將其運至溶酶體 ,或將其運至其他相關細胞房室(如從血漿運至膽組織) 。受體介導清除的限速步驟是藥物與細胞表面受體形成非***價物的過程。1. 5 其他1. 5. 1 種屬特異性和小分子化合物不同 ,蛋白質多肽有結構和活性種屬特異性。在進行藥代動力學研究中 ,發現有些藥物藥代動力學參數具有明顯的種族差異。因此在進行藥代動力學研究中選擇動物時應註意被測物質的同源性問題。1. 5. 2藥物相互作用目前臨床使用的蛋白多肽類藥物多為細胞因子 ,它們在體內作用廣泛 ,有些能調節肝或其他組織中代謝酶的水平 ,因而聯合用藥時可能會導致其他藥物的代謝異常。 2 蛋白多肽類藥物藥代動力學研究的分析方法 2. 1同位素示蹤法同位素標記示蹤是蛋白多肽臨床前動物藥代動力學研究的主要手段之壹。所使用的同位素有 125 I , 3 H , 14 C , 35 S 等 , 125 I 因比放射性高 ,半衰期適宜 ,標記制備簡單而最為常用。標記方法有兩種 ,壹是內標法 ,即把含同位素的氨基酸加入生長細胞或合成體系 ,該法對生物活性的影響可能較小 ,但由於制備復雜而限制了其廣泛應用;二是外標法 ,常用氯胺 T 或 Iodogen 法 ,通過碘化反應將125 I連於蛋白質多肽上。因相對簡單而被首選。如 Zhang Q 等用125 I記法來研究重組人堿性成纖維細胞生長因子在大鼠體內的藥代動力學和組織分布。同位素示蹤法靈敏度高 ,簡便直觀 ,檢測迅速 ,可獲得血液藥物濃度變化動力學、分布、代謝和排泄的全部資料。但也有其缺點: (1)它不能進行人體藥物動力學研究; (2)同位素標記後是否會引起藥物的生物活性及其在生物體內的代謝行為發生變化 ,壹直存在爭議。前者可通過調整反應條件和生物檢定法加以改善和驗證 ,使生物活性無明顯變化;後者因藥而異復雜得多 ,Kuo 等發現放射性標記法可幹擾表皮生長因子與細胞的相互作用 ,從而導致其體內清除的混亂; (3)蛋白多肽進入體內會被降解代謝 ,或與其它蛋白質結合 , 總的放射性不能代表藥代動力學過程。因此須引入分離分析原型藥、降解物及結合物的方法。目前常用的方法有 SDS2PA GE、 HPLC和 TCA 沈澱法。2. 2 免疫學方法 2. 2. 1 放射免疫法(RIA)該法是被測藥物(Ag) ,標記藥物(多為125 I 2Ag)與抗體(Ab)的競爭性結合反應 ,方法的特異性取決於抗原抗體的親和力及標記藥物的純度 ,與生物檢定法相比 ,有簡明、易於控制的優點。李雲春等〔 11〕用放射免疫分析(RIA) 技術研究了乳糖化人生長激素在小鼠體內的藥代動力學。2. 2. 2免疫放射定量法( IRMA)該法中被測藥物依然是 Ag ,它先與固定相上的Ab 形成Ab∶Ag 復合物 ,再與標記抗體125 I 2Ab 結合 ,形成 Ab ∶Ag ∶125 I 2Ab 夾心狀。由於 Ag 需有兩個 Ab 來識別 ,這就大大增加了方法的特異性 ,是壹靈敏而低變異的方法 ,只是對標記抗體的純度要求很高。 2. 2. 3酶聯免疫法( EL ISA)EL ISA 的原理與 IRMA 相似 ,只是第二個抗體是用可以與底物發生顯色反應的酶如辣根過氧化物酶( HRP)來標記 ,與上述兩法相比 , EL ISA 具有使用壽命長 ,重復性好 ,非放射性的優點 ,現被廣泛地用於蛋白質藥代動力學研究 ,尤其是臨床藥代動力學研究。Rosa2 mond等用 EL ISA 法研究了癌癥病人皮下註射糖基化白細胞介素 6 後的藥代動力學。免疫學方法的缺點在於它測定的是蛋白多肽的免疫活性而不是生物活性;不能同時測定代謝物 ,且有抗原決定簇的代謝片段可能增加結果誤差;不同來源的抗體與相同蛋白多肽反應可能有較大的差別;還可能受到內源物質的幹擾。 2. 3生物檢定法生物檢定法的原理是在體內和體外組織或細胞對被測蛋白多肽的某種特異反應 ,通過劑量(或濃度) 效應曲線對蛋白多肽定量分析。涉及整體動物的生物檢定往往需要動物模型或外科處理 ,價格昂貴又費時。細胞分析法花費少 ,省時 ,常以細胞的增殖、分化或細胞毒性為基礎 ,以細胞數目的增減為量效指標。但生物反應是壹個非常復雜的過程 ,受許多實驗條件的影響 ,因此生物檢定法的特異性較差 , 有時靈敏度不高 ,觀察終點受主觀因素的影響 ,且變異性大 , 不能提供降解產物的信息。 2. 4色譜法和質譜法色譜法對混合物分離鑒定的良好性能在蛋白多肽藥物的藥代動力學研究中顯示出重要作用。其優勢在於高度的特異性、精確的定量以及能同時測定多種受試分析藥等。色譜法中最常用的是高效液相色譜法( HPLC) , 它具有分離效率高、分離速度快 ,可對藥物進行有效的分離鑒定而不影響受試物的分子結構和生物活性等優點。質譜分析(MS)也能用於蛋白質多肽藥物及其代謝物的鑒定。然而生物制品的處理過程和生物樣品中分析物的含量太少已很大程度上限制了它的應用和普及。液相色譜2質譜聯用技術(LC2MS)在選擇性、靈敏度、相對分子質量測定和提供結構信息等方面具有明顯的優勢 ,能獲得可靠的定性定量結果 ,因而已被廣泛應用於藥物在生物體內的吸收、分布和代謝的研究。Huang等給短尾猴靜脈和皮下註射單克隆 IgG1 抗體後 ,用 LC/ MS/ MS 對血清中的單克隆抗體進行分離分析。另外還有高效毛細管電泳( HPCE) ,它是以離子或電荷粒子為電場驅動力 ,在毛細管中按其濃度和分配系數不同進行高效 ,快速分離的新技術 ,它以高分辨率 ,高靈敏度 ,分析時間短 ,樣品量少及操作簡單等諸多優點而成為蛋白質多肽生物分子分離分析的重要手段。 3 結語蛋白多肽類藥物的發展前景良好。該類藥物在結構和作用機理上不同於傳統藥物 , 有其自己獨特的處置行為及代謝機理。進行蛋白多肽類藥物的藥代動力學研究相當復雜。分析方法是影響其進展的原因之壹 ,目前的各種分析方法在某壹方面都有不足之處 , 只有聯合應用 ,相互補充 ,才能得到比較可靠的結果。