(完整版)眼部藥物代謝動力學(xué)的研究

1、眼部藥物代謝動力學(xué)的研究摘要 ： 藥代動力學(xué)研究在藥品研發(fā)及評價過程中具有重要作用。本文對眼用制劑的藥代動力學(xué)研究的進(jìn)行了探討。本文介紹了眼的藥物代謝途徑及其特點，眼部藥代動力學(xué)樣本采集以及常見的分析方法。通過藥代動力學(xué)的研究可以了解藥物在體內(nèi)的代謝特征，指導(dǎo)臨床用藥的給藥劑量、間隔、 途徑等， 保證藥物療效，減少毒副作用。關(guān)鍵詞： 眼；藥代動力學(xué)；分析方法對藥品研發(fā)人員、技術(shù)審評人員以及臨床醫(yī)師來說, 人體藥代動力學(xué)研究所提供的信息是非常重要的, 有時甚至是其他研究所無法替代的。通過眼部藥代動力學(xué)的研究，學(xué)者們可以獲得藥物在眼部代謝的濃度一時間曲線，了解藥物在眼內(nèi)的代謝特征，對于藥物劑型設(shè)計

2、、給藥方案、治療監(jiān)測等起著重要的作用。但是眼具有特殊屏障作用, 眼用制劑的藥代動力學(xué)過程不同于系統(tǒng)給藥的過程,那么其藥代動力學(xué)的特點及一般過程如何? 其意義何在? 常用的分析方法用哪些？另外，現(xiàn)有眼科局部給藥的突破點在于, 如何通過改進(jìn)藥物劑型和給藥方式保證病人良好的依從性和藥物應(yīng)用的便捷性, 安全性。因此, 對眼局部的藥物代謝動力學(xué)加以了解和考察, 能夠更好的針對不同的疾病選擇不同的給藥方式和藥物劑型 , 對于臨床診治及用藥安全具有重要的指導(dǎo)意義。同時， 眼部給藥系統(tǒng)研究的興起也要求有方便、準(zhǔn)確、安全、有效的檢測方法來進(jìn)行說明和驗證。1 眼的藥物代謝途徑及其特點1.1 藥物在眼球表面的流失在

3、眼局部應(yīng)用滴眼劑時, 由于淚液在眼表的涂布, 流動和循環(huán)使藥物在接觸眼表時即發(fā)生了流失。淚液在眼表的更新速度僅為1仙l/min,相對多量的滴眼劑可在數(shù)分鐘之內(nèi)隨著淚液的循環(huán)快速流入鼻淚管發(fā)生排泄1 。由此可見, 滴眼劑藥物的全身吸收不僅在結(jié)膜囊的局部毛細(xì)血管中進(jìn)行, 同時也存在于滴眼劑流入鼻腔從而進(jìn)入全身的情況。因此 , 大多數(shù)以局部滴眼劑方式給藥的小分子量藥物在數(shù)分鐘內(nèi)即會進(jìn)入全身循環(huán), 從而導(dǎo)致其在眼表的生物利用度僅在5%甚至更少。全身循環(huán)中的吸收降低了藥物在眼表的有效濃集, 因此 , 通過應(yīng)用固體藥物或凝膠劑型的給藥方式, 從而產(chǎn)生長效的藥物緩慢釋放作用, 可以達(dá)到在對抗局部淚液循環(huán)的清

4、除作用下提高眼表局部藥物濃度和藥物生物利用度的目的2-3 。1.2 眼表的屏障作用引起的藥物流失角膜是由具有不同生理功能和解剖性質(zhì)的五層組織構(gòu)成。角膜上皮作為角膜最表層的結(jié)構(gòu), 其厚度約為0.1mm。 在眼局部藥物動力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn), 角膜上皮極大地限制了淚液中藥物向前房的滲透。該屏障作用依賴角膜上皮細(xì)胞的成熟和功能完備形成的, 隨著角膜上皮細(xì)胞的成熟, 角膜上皮細(xì)胞從角鞏膜緣區(qū)域逐漸向角膜中心遷移, 位于角膜頂端的上皮細(xì)胞在細(xì)胞外間隙彼此形成緊密連接, 從而限制藥物通過細(xì)胞旁間隙的滲透作用4。有研究證明, 親脂性藥物較親水性藥物具有更高的角膜上皮通透性5 , 同時 , 經(jīng)角膜途徑由淚液進(jìn)入前房

5、也是滴眼劑藥物作用徑路中的主要路線。通常來說 , 結(jié)膜上皮較角膜具有更高的可滲透性, 同時其表面積數(shù)倍于角膜, 即使是親水性藥物和大分子藥物同樣可較好地滲透結(jié)膜。目前, 通過球結(jié)膜的給藥方式正在得到更多的關(guān)注, 使得較大的生物有機復(fù)合物如蛋白質(zhì), 多肽類型的藥物均可通過該途徑發(fā)揮作用。由于臨床用眼表滴眼劑多以親脂性, 小分子為主, 故經(jīng)角膜徑路在目前的臨床應(yīng)用中仍然是相對主要的。1.3 血眼屏障引起的藥物流失血眼屏障保護眼免受血流中外源性化學(xué)物質(zhì)的作用。該屏障包含兩部分: 血房水屏障和血視網(wǎng)膜屏障。前部血眼屏障由葡萄膜內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成, 防止血漿白蛋白進(jìn)入房水, 同時限制親水性藥物分子由血漿進(jìn)入前

6、房。在眼的炎癥狀態(tài)下, 該屏障的完整性可受到破壞, 藥物可在前房發(fā)生濃集。后部血眼屏障由視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞及視網(wǎng)膜血管壁構(gòu)成。不同于視網(wǎng)膜毛細(xì)血管, 脈絡(luò)膜血管的血流量較大 , 血管通透性較高。藥物可輕易進(jìn)入脈絡(luò)膜血管的外間隙, 但較難通過視網(wǎng)膜色素上皮層及視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞層。同時 , 脈絡(luò)膜脈管系統(tǒng)是構(gòu)成全身血流的一部分,因此 , 若沒有較好的藥物導(dǎo)向, 或未應(yīng)用口服藥物或靜脈給藥的方式, 僅可使極少量的藥物進(jìn)入視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜發(fā)揮作用。另外不同于血腦屏障的是, 在血眼屏障的研究中并未發(fā)現(xiàn)特異性的代謝酶表達(dá)及藥物轉(zhuǎn)導(dǎo)機制, 在其解明之前更多的研究有待進(jìn)行。2 眼用制劑局部藥代動力學(xué)研究的意義藥物

7、角膜接觸時間是決定藥物進(jìn)入前房組織（ 即 , 角膜、房水、睫狀體等）劑量的一個重要因素。用于結(jié)膜囊或置于鞏膜- 結(jié)膜表面的藥物劑型（ 如凝膠、 軟膏、膠體形成溶液、眼內(nèi)插入劑、穹隆部裝置等） 很難直接通過結(jié)膜吸收使眼內(nèi)靶組織達(dá)到有效的藥物濃度。因此對于那些不直接與角膜接觸的藥物劑型, 其藥物濃度必然被淚液稀釋, 而后透過角膜達(dá)到前房組織。此時藥物能否在靶組織達(dá)到有效濃度取決于以下因素：1. 藥物在淚液中的濃度；2. 該藥物濃度在淚液中持續(xù)的時間；3. 藥物通過角膜的被動轉(zhuǎn)運；4. 藥物通過角膜的主動輸入及輸出；5.藥物在各組織的分配系數(shù)和擴散常數(shù)；6. 藥物代謝和消除速率6 。對于固定藥物來說

8、, 上述 3-6 是不變的；因此對不同劑型, 藥物能否在靶組織達(dá)到有效濃度, 取決于因素1 和2。 因此 , 通過對比同一藥物的上市劑型與新劑型間藥物在淚液中的濃度及持續(xù)時間, 對于分析后者是否較前者延長角膜接觸時間和改進(jìn)藥物吸收, 有明確的借鑒意義。由于淚液中藥物濃度與房水中藥物的有效濃度之間的關(guān)系尚無法計算, 因此淚液分析, 對確定新劑型較上市劑型的有效性改善和有效作用時間的改善并不是最權(quán)威的方法。通過在動物中進(jìn)行該項研究 , 或通過體外試驗, 以證實淚液中藥物濃度與房水中藥物的有效濃度之間的關(guān)系 , 目前也是不可取的。通過檢測淚液中藥物濃度, 證明增加與角膜的接觸時間僅對改善有效性和增加

9、有效性持續(xù)時間有提示作用。3 眼部藥代動力學(xué)樣本采集不同的藥物及給藥系統(tǒng)需要采取不同的方式和時間取材，淚液可以采用毛細(xì)玻璃管、稱重濾紙條或棉球法取樣，眼內(nèi)組織液可以通過穿刺或微滲吸法取樣，其余眼組織則可以直接取樣勻漿，傳統(tǒng)的眼部藥代動力學(xué)研究組織取材時需要解剖分離眼部各靶組織，操作復(fù)雜、要求精確。動物模型中藥代動力學(xué)研究大多是在兔眼內(nèi)進(jìn)行，與其他實驗動物相比，兔眼的生理解剖參數(shù)和人眼較為接近，而且對藥物不同的理化性質(zhì)和組分敏感，含有的色素可用于藥物毒理學(xué)的研究，但藥物與眼內(nèi)色素結(jié)合并不意味著藥物的毒性增加7 。 猴眼與人眼的解剖和生理則更加接近，而且存在黃斑結(jié)構(gòu)，也經(jīng)常被用于藥理實驗，但是某些

10、組織病理學(xué)的過程仍然與人類有所不同，在用于評價與其相關(guān)的藥物反應(yīng)時應(yīng)注意其影響8 。另外，還可以使用狗、豚鼠、牛、大鼠等動物用于實驗。實驗時應(yīng)注意并說明所選擇動物的品種、年齡及體重。由于組織的特殊性和醫(yī)學(xué)倫理學(xué)原因，在人眼進(jìn)行的藥代動力學(xué)研究有限，人眼中可以方便提取的只有淚液，另外還可在手術(shù)中提取部分角膜、房水、玻璃體等組織用于檢測。如Horcajada 等 9采用局部和全身給予抗生素利奈唑胺后，在不同時間點進(jìn)行玻璃體切割手術(shù)抽取玻璃體組織的方法研究其在眼內(nèi)的藥代動力學(xué)行為。由于病理與生理狀態(tài)下眼組織代謝的差異，上述方法不能完全獲得藥物在眼內(nèi)真實的藥代動力學(xué)結(jié)果。藥代動力學(xué)參數(shù)的計算是通過不同

11、的時問點藥物濃度描繪的時間- 濃度曲線確定， 所以時間點的確定對藥代動力學(xué)的結(jié)果有著決定性的影響。由于眼組織多數(shù)情況下無法連續(xù)采集組織樣本，所以只能設(shè)置不同的時間點和不同實驗眼進(jìn)行取樣。 完整的眼組織藥物濃度- 時間曲線應(yīng)包括藥物的吸收相、平衡相及消除相，采樣點的設(shè)計應(yīng)兼顧到此3 個時相。 通常需經(jīng)過預(yù)先的動物實驗，一般在吸收相至少23個采樣點，峰濃度附近至少3個采樣點，消除相至少35個采樣點， 一般不少于1112個采樣點，應(yīng)有35個消除半衰期的時間或采樣持續(xù)到血 藥濃度為血藥蜂濃度的1/101/20,特別是對具有緩釋、控釋功能的長效制劑 更應(yīng)兼顧到消除相的檢測。每個時間點至少有6 只實驗眼的

12、數(shù)據(jù)，才能正確判斷藥物作用持續(xù)時間并為設(shè)計和優(yōu)化臨床給藥方案提供有用的依據(jù)10。微滲析法是一種利用膜透析原理，微量地對細(xì)胞間液進(jìn)行流動性連續(xù)取樣的技術(shù)。 它已是神經(jīng)遞質(zhì)取樣分析的標(biāo)準(zhǔn)可靠方法，被廣泛用于藥物動力學(xué)、藥物代謝、營養(yǎng)學(xué)、毒理學(xué)、生物化學(xué)及生理學(xué)等領(lǐng)域。由于微滲析取樣法可多部位和多組分同時取樣、連續(xù)活體取樣、取樣量少、取出樣品雜質(zhì)少、分析條件更接近體內(nèi)條件、且可實現(xiàn)在線分析等特點也被引入眼科多種給藥系統(tǒng)的研究11。4 眼部藥代動力學(xué)分析方法傳統(tǒng)的檢測方法如色譜法和免疫學(xué)方法原則上適用于各種眼部給藥方法的檢測， 并且靈敏度很高，但其要求精確分離取材眼部各組織并計量，對容易獲得的眼部組織

13、如淚液、角膜、房水、晶狀體等適用，對于不易完整取材并精確分離的玻璃體、視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜等組織藥物濃度的測量有一定的局限。而且，其結(jié)果是一維的，要求在不同的時間點處死不同的動物以獲得連續(xù)的藥代動力學(xué)結(jié)果，需要大量的實驗動物和樣本，在取材過程中也容易發(fā)生藥物的再分布和樣品間的交叉污染，增加了因動物個體差異及人為操作帶來的誤差和實驗費用。另外， 這些方法的人體樣本通常只能通過眼科手術(shù)少量、隨機的取材，因此也不易于臨床應(yīng)用， 尤其足健康人群內(nèi)開展。而影像學(xué)檢查法和拉曼分光鏡檢法可以非侵入性地在活體下連續(xù)觀察模型，實時測定藥物在眼內(nèi)的分布和濃度，不會對眼組織的代謝帶來干擾和造成藥物的再分配，所以可以方便地

14、進(jìn)行人體試驗，并且在正常和病理狀態(tài)下的眼組織內(nèi)均可進(jìn)行。而且這些非侵入、實時、連續(xù)、活體的檢測方法更好的減少模型的個體差異和人為操作帶來的誤差，減少實驗對象的數(shù)量。其缺點是結(jié)果受限于檢測方法本身對眼各組織的分辨率及代謝產(chǎn)物對藥物的干擾， 影響了其對眼藥代動力學(xué)評價的靈敏度和準(zhǔn)確性。因此， 在進(jìn)行藥代動力學(xué)檢測時應(yīng)充分參考給藥方法、藥物靶組織、藥物代謝特征等因素選擇合適的測定方法，或者將幾種方法聯(lián)用?；檠a充和驗證。4.1 色譜法色譜法是利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以流動相對固定相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會以不同的速度沿固定相移動，最終達(dá)到分離的目的，包括高效液相色譜法、氣

15、相色譜法和色譜一質(zhì)譜聯(lián)用法（ 如氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜一串聯(lián)質(zhì)譜法等） 。目前生物樣品的分析一般首選色譜法，這類方法的靈敏度、特異性、 準(zhǔn)確性一般都能滿足臨床藥代動力學(xué)研究的需要。高效液相色譜法是目前最常用的方法，可用于大多數(shù)藥物的檢測，大部分實驗室也具備相應(yīng)條件，因此應(yīng)用最為廣泛。眼部給藥系統(tǒng)的研究也多采用這種方法。它可以精確、靈敏地檢測出淚液、角膜及房水等組織中藥物濃度。張俊杰等12利用高效液相色譜法測定0.2%更昔洛韋滴眼液及其原位膠化滴眼液滴眼后淚液、角膜、 房水中的藥物濃度，證實原位膠化滴眼液的組織濃度明顯高于普通滴眼液，可以顯著提高更昔洛韋的眼部生物利用度

16、。4.2 免疫學(xué)方法免疫分析檢測的原理是利用待測物質(zhì)（ 抗原或抗體） 與其相對應(yīng)物質(zhì)（ 抗體或抗原 ） 之間專一的免疫親和力作用，以不同標(biāo)志物測定待測物質(zhì)的多寡，而達(dá)到檢測目的。常用于眼科的有放射免疫分析法、酶免疫分析法。放射免疫分析法是利用放射性同位素標(biāo)記的體外微量分析方法。優(yōu)點是靈敏、特異、簡便易行、用樣量小，缺點是有時會出現(xiàn)交叉反應(yīng)、假陽性反應(yīng)，組織樣品處理不夠迅速，有放射性副損傷、污染環(huán)境等13。 酶免疫分析法是以酶作為標(biāo)記物的免疫測定方法。底物顯色后用分光光度法進(jìn)行檢測。 其優(yōu)點是避免對人體的放射性傷害、環(huán)境的污染，產(chǎn)生的信號用普通的紫外分光光度計就可測定，不需昂貴的儀器設(shè)備，靈敏度

17、和特異性高、重復(fù)性好，可批量測定。但是它不能同時測定代謝物，具有抗原決定簇的代謝片段可能會增加實驗結(jié)果誤差，且會受到內(nèi)源性物質(zhì)的干擾14。4.3 影像學(xué)方法隨著影像學(xué)的發(fā)展，更多的影像學(xué)技術(shù)被用于藥代動力學(xué)的研究中，如X線計算機斷層掃描、電子順磁共振光譜法、分子成像、正電子發(fā)射斷層掃描術(shù)、單光子發(fā)射計算機斷層掃描術(shù)及磁共振等瞪矧。眼科也緊隨各種研究手段的進(jìn)展，尋找無創(chuàng)的、連續(xù)的、更加接近生理狀態(tài)下的檢測方法，隨著二維、三維及四維磁共振的應(yīng)用，以及分子生物學(xué)、計算機處理技術(shù)的發(fā)展，眼科利用磁共振技術(shù)(magnetic resonance imaging , IMR)檢檢測藥物濃度，成為一種新興的

18、眼部藥代動力學(xué)檢測方法。如Kim 等 15 利用 MRl 測定釓噴酸葡胺(gadoliniumdiethylenetriamine pentaaceficacid , Gd_ DTPA聚合物種植體在兔眼玻璃體 內(nèi)的釋放過程，將即時測得的與校準(zhǔn)樣品的 MRI數(shù)據(jù)的強度值作比較轉(zhuǎn)化為藥物 的濃度值。這種實時、無創(chuàng)的檢測方法是眼部藥代動力學(xué)檢測的理想手段，對眼組織的干擾最小，是檢測結(jié)果最接近眼藥代動力學(xué)數(shù)學(xué)模型理論值的方法之一。但是，由于現(xiàn)有技術(shù)的限制，MRI本身的空間和時間分辨率會影響所得數(shù)據(jù)的精確性， 對藥物測定的靈敏度相對色譜技術(shù)要低，且研究的藥物需要造影劑做標(biāo)記，另外，對于同樣攜帶標(biāo)志物的原

19、藥及其代謝產(chǎn)物，MRI技術(shù)也不容易分辨。4.4 拉曼分光鏡拉曼分光鏡從20 世紀(jì) 70 年代開始廣泛應(yīng)用于眼科，也是一種非接觸、非侵入地檢測眼內(nèi)藥物濃度的方法，其原理是不同的分子有特征性的振動頻率，而拉曼分光鏡恰可檢測到這種特異性的振動。例如La Via 等 16利用拉曼光譜儀聚焦于含有兩性霉素B 的實驗兔眼前房，收集藥物的特征性光譜，由于藥物光譜峰值的高度和藥物的濃度呈線性相關(guān)，由此可計算出不同時間眼內(nèi)的藥物濃度。其優(yōu)點是可實時、靈活、 非侵入性的在活體內(nèi)檢測眼內(nèi)藥物濃度，更適用于眼內(nèi)植入物或者生物降解材料的長期觀察，并且隨著設(shè)備和軟件的更新和進(jìn)步，低濃度的化學(xué)藥物也可被精確測定。其缺點是測

20、定時可有不同振動峰重疊和拉曼散射強度容易受光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)等因素的影響，而且并不是每一種藥物都有特征性拉曼光譜， 在操作時激光的能量、聚焦平面以及暴露時間需嚴(yán)格限制在可接受的安全范圍內(nèi)以避免眼組織損傷。另外， 使用共聚焦顯微鏡、掃描電鏡等方法也可以觀察藥物代謝，尤其對微粒體包埋的藥物，其他可以直觀地觀察藥物在眼部組織的分布，但均不能進(jìn)行定量的分析17 。5 展望綜上所述 , 目前許多眼部藥物動力學(xué)實驗都是直接通過體內(nèi)或體外實驗的方式 , 采取局部或全身用藥, 觀察藥物在眼部的濃集情況。這些實驗常的進(jìn)行, 提供了眼部藥物動力學(xué)的基礎(chǔ)研究信息。另外， 還有眼部藥物動力學(xué)的研究則包括了與藥物理化性質(zhì)有關(guān)

21、的滲透性實驗。這些實驗主要在基礎(chǔ)科研部門進(jìn)行, 其研究則圍繞著藥物通過角膜, 結(jié)膜及鞏膜組織的被動彌散作用。隨著越來越多的相關(guān)實驗研究的開展, 眼部的藥物代謝動力學(xué)及藥物的安全應(yīng)用得到越來越多的重視 , 通過相應(yīng)的實驗診斷技術(shù)及新劑型的不斷開發(fā), 我們對眼部的給藥系統(tǒng)的認(rèn)知將更加完善, 從而更好地應(yīng)用于臨床疾病的診治。參考文獻(xiàn)1 A. Urtti, L. Salminen. Minimizing systemic absorption of topically administered ophthalmic drugs J. Surv. Ophthalmol, 1993, 37: 435-45

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