肝微粒體、肝S9、肝胞質(zhì)液與體外藥物代謝

———肝微粒體、肝S9、肝胞質(zhì)液與體外藥物代謝

藥物代謝研究是創(chuàng)新藥物研發(fā)的重要內(nèi)容，它不僅決定了創(chuàng)新藥物制劑研發(fā)的成敗，而且與創(chuàng)新藥物研發(fā)的速度和質(zhì)量有密切關(guān)系。由于肝臟是藥物代謝的主要場所，體外代謝模型多以肝臟為基礎(chǔ)。

1什么是藥物代謝？

臨床前研究是新藥研發(fā)中必不可少的環(huán)節(jié)，而藥物代謝動力學(xué)是臨床前藥理評價的重要組成部分。藥物被機體吸收后，在體內(nèi)各種酶以及體液環(huán)境作用下發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)改變的過程成為藥物代謝（DrugMetabolism），又稱生物轉(zhuǎn)化（Biotransformation）。藥物代謝主要在肝中進行，也發(fā)生在腸、腎、肺、血液和皮膚等器官。藥物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化，分為Ⅰ相代謝反應(yīng)和Ⅱ相代謝反應(yīng)。藥物分子上引入新的基團或除去原有小基團的官能團反應(yīng)稱為Ⅰ相代謝，包括氧化、還原和水解等反應(yīng)。藥物或Ⅰ相代謝產(chǎn)物與體內(nèi)某些內(nèi)源性小分子結(jié)合的反應(yīng)為Ⅱ相代謝，亦稱為結(jié)合反應(yīng)，如葡萄糖醛酸結(jié)合、磷酸化、甲基化、乙?；⒐入赘孰慕Y(jié)合等反應(yīng)。多數(shù)親脂性的藥物吸收后，經(jīng)Ⅰ相代謝可變?yōu)闃O性和水溶性較高的代謝產(chǎn)物，有利于Ⅱ相代謝的進行而增加極性。Ⅱ相代謝是真正的"解毒'途徑，其代謝產(chǎn)物通常具有更好的水溶性，更易經(jīng)尿液和膽汁排出體外。

2肝亞細(xì)胞模型在藥物體外研究中的應(yīng)用

藥物生物轉(zhuǎn)化中的一個關(guān)鍵且復(fù)雜的問題是如何將體外研究的結(jié)果進行外推，建立體內(nèi)-體外的相關(guān)性，從而預(yù)測藥物在人體內(nèi)的代謝行為，進而預(yù)測藥物的有效性和安全性。要相對準(zhǔn)確的進行此類預(yù)測工作，合理的體外研究模型的選擇非常關(guān)鍵。肝亞細(xì)胞模型如肝微粒體（LiverMicrosomes）、肝S9（LiverS9Fractions）、肝胞質(zhì)液（LiverCytosol）因其應(yīng)用操作簡單、價格合理、儲存方便，在藥物代謝的初期篩選方面得到了廣泛應(yīng)用。表1不同肝亞細(xì)胞模型的優(yōu)缺點和應(yīng)用

2.1肝微粒體（LiverMicrosomes）

肝微粒體是指肝組織在勻漿和差速離心過程中獲得的由破碎的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自我融合形成的近似球形的膜囊泡狀結(jié)構(gòu)，包含了CYP450酶和一些Ⅱ相酶，如UGTs、ST等。肝微粒體用于CYP450酶研究時，只需要加入NADPH或NADPH的再生系統(tǒng)即可啟動反應(yīng)。對于UGT酶活性的研究，則需加入尿苷二磷酸葡萄糖（UDPGA）和丙甲菌素啟動反應(yīng)。

由于肝微粒體是Ⅰ相代謝酶的主要來源，故肝微粒體在體外藥物代謝研究中被廣泛使用。肝微粒體不但可以為系統(tǒng)的藥物代謝提供定性的信息，而且可以在藥物研發(fā)過程中用于大量化合物代謝穩(wěn)定性的篩選及優(yōu)化，同時可以用于評價潛在的藥物藥物相互作用。

2.2肝S9（LiverS9Fraction）

肝臟S9是肝組織去除勻漿沉淀物后的含有代謝所需成分、具有完整代謝功能的混懸溶液。相對于微粒體和胞質(zhì)液，S9包含了完整的I相和Ⅱ相代謝酶的活性，能更完整地用于藥物的代謝輪廓研究。

有的藥物經(jīng)過I相代謝后又經(jīng)過Ⅱ相代謝，形成一些特定的代謝產(chǎn)物，這樣的代謝產(chǎn)物往往在微粒體或胞質(zhì)液的體系中不容易被發(fā)現(xiàn)。因S9具有完整的酶系，可以用于代謝產(chǎn)物系統(tǒng)的定性研究。由于該系統(tǒng)中代謝酶活性相對于微粒體和胞質(zhì)液低，代謝產(chǎn)物的形成量也很少，往往不容易被檢測到。同時，因該體系中含有大量的脂類物質(zhì)和其它蛋白質(zhì)，容易降低藥物的游離程度，從而使實驗結(jié)果出現(xiàn)偏差。

2.3肝胞質(zhì)液（Cytosol）

肝胞質(zhì)液包含了可溶性的Ⅱ相代謝酶，如NAT、GST、ST、TPMT等，在很多化療藥物的激活與解毒過程中發(fā)揮重要作用。與I相酶一樣，Ⅱ相酶發(fā)生代謝反應(yīng)同樣也需要外源性的輔酶來催化。例如，NAT需要乙酰輔酶A(acetylCoA)、二硫蘇糖醇（DTT）和乙酰輔酶A的再生系統(tǒng)來催化；ST需要腺苷-3-磷酸-5-磷酰硫酸（PAPS）來催化；GST需要谷胱甘肽來催化。由于該體系中只有Ⅱ相代謝酶存在，且相對于肝S9來講酶活還很高，因此可通過加入不同的輔酶來單獨研究某個亞型酶的代謝。

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圖2某藥物在不同種屬動物肝微粒體中的I相代謝穩(wěn)定性

圖3某藥物在人肝微粒中的代謝抑制率

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