藥物在腸壁和肝臟的代謝
腸壁代謝主要發(fā)生在黏膜上皮細胞中,即發(fā)生在藥物吸收的過程中,腸壁代謝與肝代謝一起構(gòu)成了藥物進入系統(tǒng)前的主要消除過程,這兩者的代謝作用主要基于Ⅰ、Ⅱ相代謝酶以及外排轉(zhuǎn)運器。
1.Ⅰ相反應(phaseⅠ)
引入官能團反應,一般為藥物的氧化、還原、水解、異構(gòu)化等,生成含有—OH,—NH2,—SH,—COOH等基團的代謝物,為二相反應做準備。
Ⅰ相代謝酶主要包括氧化酶(P450酶系、含黃素單氧化酶、單胺氧化酶、乙醇脫氫酶、醛脫氫酶)、還原酶(醛酮還原酶、偶氮和硝基還原酶)和水解酶(酯酶、酰胺酶、環(huán)氧水解酶)等。
酯酶包括羧酸酯酶、膽堿酯酶以及乙酰膽堿酯酶等,它們對酯類藥物或前藥的水解代謝直接影響吸收和生物利用度,如果是酯類前藥,酯酶系統(tǒng)表達差的病人治療效果較差。酯酶在組織和血液中存在,在肝臟的活性最高,在小腸活性也很高。
細胞色素P450(cytochrome P450,CYP)是一大類相關酶系,主要表達于肝臟,也分布其他組織,對50%以上的藥物產(chǎn)生氧化代謝作用。CYP的誘導有兩種結(jié)果:一是增加藥物的代謝,降低治療作用;二是可能增加毒性。肝臟中含CYP的量最多,對大多數(shù)藥物和外界異物產(chǎn)生強烈的代謝作用,肝臟中的CYP酶系構(gòu)成了藥物進入循環(huán)系統(tǒng)的最重要的屏障。動物體內(nèi)CYP主要分為CYP1、CYP2和CYP3三個族,其中包括一些重要的藥物代謝酶如CYP2E1、CYP2C19、CYP2C9、CYP2D6、CYP3A4等,CYP3A4是人體中分布最廣的CYP,CYP2D6和CYP2C19與代謝多態(tài)性有關。
細胞色素P450是一類以還原態(tài)與CO結(jié)合后在450nm處具有最高吸收峰的含血紅素的單鏈蛋白質(zhì),分子量45~55 KDa。1958年Omura T證明其是催化藥物代謝的活性成分。CYP450根據(jù)其氨基酸序列以及底物專一性和可誘導性命名,各種同工酶可被分為不同的家族,40%以上相同序列為一族,用阿拉伯數(shù)字1,2,3標示;55%以上相同序列為一亞族,用大寫英文字母A,B,C,D,E標示;具體的酶蛋白基因,用阿拉伯數(shù)字1,2,3標示。如CYP1A2。
2.Ⅱ相反應(phaseⅡ)
即結(jié)合反應,一相反應生成的代謝物的極性基團與內(nèi)源性物質(zhì)生成結(jié)合物,使藥物的水溶性增大,以利于排泄,是藥物的去毒化過程。
尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UGT)和轉(zhuǎn)磺酶(SULT)是Ⅱ相酶系統(tǒng)的重要組成。UGT簡稱葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶,主要催化CYP酶代謝產(chǎn)物的結(jié)合反應,所以被認為是Ⅱ相酶,但它也直接催化底物的結(jié)合反應。
UGT不僅直接通過代謝減少藥物的生物利用度,還可能通過減少藥物腸肝循環(huán)的效率而減小生物利用度。在葡萄糖醛酸結(jié)合物的腸肝循環(huán)中,小腸重吸收的必要步驟是小腸菌群分泌的β-葡萄糖苷酶水解苷,生成苷元。小腸黏膜的UGT則通過催化苷元的結(jié)合反應減少重吸收。
SULT催化低濃度底物的硫酸化反應,生成水溶性更好的硫酸化產(chǎn)物,以便通過腎臟或膽汁進行消除,是一種重要的生理排毒過程。SULT分為兩類:一類是細胞質(zhì)轉(zhuǎn)磺酶,主代謝外源物和小分子內(nèi)源性物質(zhì),如類固醇、膽酸及神經(jīng)遞質(zhì)等;另一類是膜相關轉(zhuǎn)磺酶,存在于細胞的高爾基體中,主要代謝肽類、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)以及氨基葡聚糖,對底物的要求較高。
附:藥物的生物藥劑學分類
類別溶解度通透性吸收預測
Ⅰ 高 高 吸收好
Ⅱ 低 高 溶出限速 增加溶解度(成鹽)
Ⅲ 高 低 跨膜限速 增加脂溶性(成酯)
Ⅳ 低 低 吸收差 結(jié)構(gòu)改造
第Ⅰ類藥物由于滲透性強,親脂性高,所以代謝高;另外由于溶解度高,胃腸道濃度較高,容易使轉(zhuǎn)運器飽和,所以轉(zhuǎn)運器的影響較小。
第Ⅱ類藥物由于滲透性高同樣代謝高,但是由于溶解度低,所以轉(zhuǎn)運器難以飽和,需重視外排轉(zhuǎn)運器的作用。
第Ⅲ類藥物由于溶解度高,需利用吸收轉(zhuǎn)運器來克服藥物滲透性差,它們的代謝主要通過腎臟和膽汁以原形藥物消除。
第Ⅳ類藥物由于溶解度和滲透性都低,吸收及外排轉(zhuǎn)運器都重要,代謝方式同第Ⅲ類藥物。
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