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体外肝代谢系统的研究和应用 |
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【摘要】 肝药酶在药物代谢中具有十分重要的作用。对肝药酶的研究方法中,以动物肝脏或肝细胞为基础,构建体外肝代谢系统是体外代谢研究中最重要的环节之一。对体外肝代谢的研究,主要是利用肝微粒体、基因重组CYP450酶系、肝细胞培养、肝组织切片及离体肝灌流系统等方法。本文综述近年国内外所应用的不同体外肝代谢系统,并对各体外代谢研究方法进行比较,指出根据各系统的特性、不同的实验要求和目的,选择适当的研究方法的重要性。
【关键词】 细胞色素P450酶;肝微粒体;肝细胞培养;肝组织切片;离体肝灌流
药物代谢(drug metabolism)一般是指药物的生物转化(drug biotransformation)。药物经生物转化后,可引起药物的药理活性或∕和毒理活性的改变。因此,研究药物的生物转化,明确其代谢过程,对新药开发、新剂型设计及制定合理的临床用药方案等方面都具有重要的指导意义。肝脏是药物生物转化的重要器官,含有参与药物代谢重要的酶系(细胞色素P450酶,cytochrome P450,CYP450),该酶系参与药物及各种内源性和外源性化合物在体内的代谢过程。CYP450酶系由三十多种同工酶(亚型)组成,主要有CYP1、CYP2、CYP3三大家族[1]。本文所介绍的各种体外代谢系统均含有一种或多种CYP450酶的同工酶,为研究药物体外代谢提供了研究的对象和基础。动物肝体外代谢研究可以较好地排除体内因素干扰,直接观察酶对底物代谢的选择性,为整体试验提供可靠的科学依据。以肝脏为基础的体外代谢系统主要包括肝微粒体、基因重组CYP450酶系、肝细胞、肝组织切片及离体肝灌流。
1肝微粒体
1.1肝微粒体的制备
多数采用差速离心法[2],通过高速离心使微粒体与其他成分分离,操作简单,无需其他试剂辅助。但较耗时,设备要求高,使该法的普及和深入研究受到一定的限制。针对这些情况,可采用试剂辅助分离的方法[3],在离心前额外加入一定比例的PEG6000或CaCl2,促进微粒体沉降。此法对设备要求降低,并缩短了实验周期。肝微粒体的制备过程均应在4 ℃下进行。正确、合理地选择缓冲液,能起到良好介质的作用,按比例加入后进行肝组织的破碎和匀浆,才可有效分离肝微粒体和避免细胞器受损。
1.2肝微粒体的主要应用
1.2.1测定CYP450酶活性
测定原理是在特定酶催化下,底物在辅助因子以及适合的温度、时间作用下反应,借助仪器测定生成的特定产物量。由于反应可控和周期短,目前大多数P450酶以肝微粒体作为反应体系进行酶活性的测定[2]。各种酶活性测定的步骤基本相同,差别主要在于酶对应的底物和检测仪器的选择。一般以底物及代谢途经来命名各种酶,如7乙氧基试卤灵O脱乙基酶(CYP 1A1)[4]、氯唑沙宗羟化酶(CYP 2E1)[5]等。根据底物特性选择检测仪器,常用的有紫外∕荧光分光光度计,或联用HPLC系统。
1.2.2考察药物对肝药酶活性的影响
某些药物在体内不同程度地诱导或抑制肝药酶活性,这将影响到同时服用的其他药物的代谢,如抑制CYP 3A活性的药物(如红霉素等),若与其他经这一家族酶代谢的药物(如西尼地平等)同时服用,则可能减慢其代谢,从而增强药效或毒副作用[6]。近年来,关于考察中药成分对肝药酶活性影响的报道增多,从体外分子水平来评价它们对肝代谢的影响,可为中药配伍提供依据。如代方国等[7]考察给以甘草、甘遂、甘遂甘草配伍药液的大鼠的肝微粒体中CYP 2E1的活性,发现甘草组和配伍组对CYP 2E1活性的诱导作用显着高于甘遂组;甘遂可能通过诱导肝脏CYP2E1的表达与活性上升;甘遂甘草配伍使用时,甘草对CYP2E1活性的诱导能力更强,故两者配伍时,可促进甘遂所含前致癌物质和前毒物转化成为致癌物和毒物的过程,并导致对机体毒性作用的增强。
1.2.3进行药物体外代谢途径研究
将药物加入肝微粒体中进行孵育后,利用质谱检测离子碎片来鉴定代谢物的结构,包括药物不同位点上的羟化物或去烷基产物,从而确定代谢途径。有报道指出[8],新型抗焦虑药AF5加入人肝微粒体中进行孵育,经G[1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页
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