优化P－gp给药模式的相关研究进展▲

刘玺章 综 述 王代友 审校

(广西医科大学口腔医学院口腔颌面外科，南宁市 530021，E－mail:liuxizhang98@163．com)

P－糖蛋白(P－gp)作为 ATP－结合盒(ATP－binding cassette，ABC)跨膜转运蛋白的其中一员，扮演着清除细胞毒素和外源生命体的生理屏障的角色［1］，在正常人体组织中广泛分布［2］。它可能保护人体某些敏感器官免于有毒物质的侵入，阻止其进入胞液或将其排出胞外［3］。人类 P－gp 有两种亚型，Ⅰ型(MDR1/ABCB1)是一种药物转运体，Ⅱ型(MDR2/3/ABCB4)将分泌的磷脂酰胆碱汇入胆汁成分中［4］。单个的P－gp分子能够识别和转运多种药物的化学结构，小至分子量250 g/moL的西咪替丁大到1 202 g/moL的环孢素，很多疏水性化学底物都能与其相互作用［4－5］。P－gp也可使低渗透性药物从血液被大幅度“挤”进肠道内，还能加强肝细胞和肾小管将药物排泄至相邻腔隙。因此，P－gp可能会减少口服药物的吸收以及生物利用度。此外，P－gp能限制细胞吸收药物［2］，在肿瘤细胞上也可见P－gp的过量表达，并在化疗药物中释放以防止其细胞内化，使化疗失败。因此，这种蛋白是肿瘤治疗——尤其是化疗方式成功的主要障碍［6－7］，人们围绕其展开大量研究，试图寻求能够克服 P－gp 多药耐药(multi－drug resistance，MDR)现象的最佳给药模式，这其中不仅包括单纯的抑制P－gp，还有各种可避开与其相互作用的技术［1，8］。本文针对这些有望优化P－gp给药模式的方法作一综述。

1 P －gp 抑制剂

抑制P－gp是为了提高药物的生物利用度以及靶向器官的吸收，尤其是在肿瘤化疗时能够选择性地阻断P－gp作用，在一般情况下有3种机制:(1)竞争性或非竞争性的阻断药物结合位点;(2)干扰ATP水解的过程;(3)改变细胞膜脂质的完整性［1，9］。根据 P－gp 抑制剂的特异性、亲和力和毒性将其分为3代。第一代抑制剂以维拉帕米、环孢素A为代表的钙离子拮抗剂、免疫抑制剂等等，由于它们在体内低效，专一性差，有毒性，常常需要提高剂量所以患者容易产生副反应，从而限制了其临床使用。第二代抑制剂主要为第一代的类似物和一些具有新型结构的化合物，具有更好的药理活性，但在降低不良反应的同时，某种程度上还保留了第一代局限性，主要代表药物是 VX－710和 PSC833。值得一提的是，许多第二代抑制剂和抗癌药物既是P－gp的底物，也是细胞色素p450同工酶3A4(CYP3A4)的底物，因此抑制剂与化疗药物之间的药代动力学变化不可预知，无法给出安全可靠的临床剂量。逐渐克服前两代的缺点所研发出来的第三代抑制剂属于非竞争性抑制剂，能够直接与P－gp结合使其丧失外排能力，并且该类抑制剂不是CYP3A4的底物，不会改变与其联用的抗癌药物的药动学性质，也不影响ABC家族中其他蛋白的功能，目前已进入临床试验阶段，代表药物有 VX－710、汉防己甲素、FG020326、S－9788、PD173074 等［10－11］。其中 PD173074 是一种选择性成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor，FGFR)抑制剂。Patel等［12］研究了 PD173074 在耐药的肿瘤细胞中的作用，证明PD173074可直接阻断P－gp介导的外排作用而逆转ABCB1介导的多药耐药，并显著增加ABCB1转染细胞中抗癌药物的敏感性，同时与其他转运体如:ABCC1、ABCG2之间没有相互作用。

单克隆抗体能够有效地作用于MDR肿瘤细胞中的P－gp，许多抗 P－糖蛋白的单克隆抗体如 MRK16和MRK17，现已发展至抑制细胞多药耐药性阶段。而共轭单克隆抗体可加强抗肿瘤活性，例如加入双特异性抗体、免疫毒素、放射性同位素结合物等。构象敏感的UIC2单克隆抗体能够抑制由P－gp介导的底物转运(钙黄绿素，柔红霉素)，但由于通常情况下 P－gp仅有10% ～40%显露在细胞膜上，UIC2只能部分链接，实现不完全逆转，若想识别并抑制P－gp分子的其他部分，则需要加入一些特定的抑制剂例如长春新碱、环孢素A、PSC 833(伐司朴达)等。因此，这些抑制剂和UIC2联用可以增强特定底物的积累和P－gp泵活动的总抑制。

2 生物利用度和运转率的提高

尽管P－gp能够降低其所作用的所有底物(药物)吸收，但在P－gp浓度定量的情况下，不同药物的吸收会有不同的效果。如果是快速吸收大剂量药物，P－gp的外泵功能在药物的生物利用度和药代动力学方面的影响甚微。其原因为肠腔内药物的高浓度聚集会使得P－gp的转运活动达到饱和;而如果是小剂量药物或者溶解率和扩散率非常缓慢的药物，P－gp介导的外泵功能会在很大程度上影响药物转运，这些少量的药物无法以治疗剂量通过血液循环到达靶向位点或器官，甚至会通过缓控释制剂使得底物作用完全无效，严重时危及生命。

通常将P－gp抑制剂与药物合用以提高该药物的吸收，二者都必须是P－gp所能识别的底物甚至是同一种底物，目前正积极开发口服吸收率高的抑制剂产品，以改善临床上许多因为口服效果欠佳只能使用静脉给药的情况。当抑制剂分子被识别外排时，依赖P－gp疏水性结构的抑制调节器反复循环作用，使得抑制剂与药物重新结合到P－gp结合位点上，最终药物分子则不会被排出。Kwak等［13］在最近的一项研究中发现，第三代抑制剂HM30181的口服吸收率有望提高，相较于环孢素A、XR9576和GF120918的药理特性，HM30181都表现出更高的效力，且其抑制活性对P－gp具有高度选择性，并不抑制其他的ABC跨膜转运蛋白。HM30181(10 mg/kg)与紫杉醇在大鼠身上合用，使后者的口服生物利用度从3．4%大大提升至41．3%，而其肿瘤抑制强度等同甚至优于在异种移植瘤裸鼠身上单纯静脉注射紫杉醇。

P－gp抑制剂可能对药物的药代动力学改变有很大影响。由于P－gp分子存在于许多器官，例如血脑屏障、肾脏近端小管和胆管等，抑制剂的作用不仅仅是在于改善它们的吸收，甚至能影响它们的分布、代谢和底物消除。van Asperen等［14］观察到在小鼠身上使用P－gp阻断剂(伐司普达)使得紫杉醇口服生物利用度增加了10倍。Sugie等［15］报告了阿奇霉素和环孢素合用的情况下，胆汁分泌减少。阻止药物进入中枢神经系统(CNS)主要依靠血脑屏障，而血脑屏障上存在的P－gp会外排CNS中的药物分子，使保持足够的药物浓度更加困难。P－gp抑制剂能够阻止由P－gp介导的药物外排，并能辅助底物分子进入CNS。Kemper等［16］报告在第三代 P－gp抑制剂GF120918(依克利达)的作用下，大脑增加摄入5倍量紫杉醇的实验。在此实验中，紫杉醇的清除率降低，提示P－gp的清除路径受到抑制。P－gp抑制剂还可以增加底物半衰期，减少胆汁排泄并且增加肾脏近端小管的重吸收。联合口服阿奇霉素和维拉帕米能够明显增加血浆峰值水平，延长半衰期，以及提高口服后阿奇霉素的分布容积。天然的与合成的抑制剂都可以和药物联合成为口服剂量形式，例如聚乙二醇(PEG)类表面活性剂、阴离子树胶、藻酸钠、硫醇化聚合物、树枝状聚合物等，其中表面活性剂被认为是最好的一种，已获准用于药物制剂常规使用。这些表面活性剂的作用是通过改变细胞膜脂质的二级与三级结构来改变其完整性而体现，因此P－gp的作用由于疏水环境产生变化而受到阻碍［17］。

3 抗微生物疗法

药物外排是微生物中普遍存在的一种耐药机制，同时也是适应宿主或产生抗生素灭活酶的统一方式。从原核生物到真核生物的所有类型细胞中，外排泵是目前公认最重要的积累抗生素的因素，由外排泵所介导的MDR现象已经从各种生物体身上得到证实，包括细菌、真菌、原生动物。P－gp作为能够二次转运的ABC家族重要一员，对微生物的MDR有着巨大影响。P－gp分子阻止抗微生物制剂进入微生物体内，降低细胞内药物浓度，阻碍药物到达作用部位，最终导致敏感性降低。这种转运机制可能会导致治疗失败，造成传染病流行。MDR是细菌感染时的一个主要问题，因为这会限制抗菌药物的选择，如果P－gp底物只有一种时会给治疗带来麻烦，例如引起并发症，增加治疗成本，延长住院时间，增高发病率和死亡率。使用抑制剂可以很好地克服由转运系统介导的MDR现象，结合抗生素使用能够延长其半衰期，提高疗效;还能够抑制治疗过程中可能出现的耐药变异，增加细菌对抗菌药物的敏感性［18］。

Seral等［19］研究在 J774 巨噬细胞中，P－gp 抑制剂(维拉帕米、环孢素和GF120918)对大环内酯类药物(红霉素、克拉霉素、罗红霉素、阿奇霉素和泰利霉素)的抗微生物活性。结果表明，P－gp能够增加大环内酯类药物的外排，导致其他次优的药物积累，使用抑制剂可以明显提高胞内积累，增加抗菌行为。Leitner等［20］研究第三代P－gp抑制剂Tariquidar对克服环丙沙星耐药性的效果。Tariquidar的活性由金黄色葡萄球菌菌株来评估，加入Tariquidar后环丙沙星的最小抑制浓度(MIC)下降了10倍。结果表明，Tariquidar显著增加了环丙沙星对金黄色葡萄球菌的敏感性，其高分子活性在传染病学的应用前景十分光明。此外，这项研究还显示依克利达对嗜麦芽寡养单胞菌的敏感性也有所增加。

4 肿瘤化疗

癌细胞表面过度表达P－gp以防止药物聚集，外排泵常在疗效未发挥之前就将抗肿瘤药排出，因此化疗后无效或与预期不符的情况时有发生。现主要有两种方法可以克服P－gp介导的耐药性。P－gp只能识别定位在质膜上的底物分子，细胞毒性药物和抑制剂同时使用可有效地抑制P－gp介导的外排并将药物运输到目标靶点，例如维拉帕米与环孢素合用。另一种方法是利用抗P－gp单克隆抗体抑制P－gp的外排泵，在这一过程中，抗体是共轭的药物载体系统，可以充分抑制药物外排。

与长春新碱脂质体纳米颗粒共轭的抗P－糖蛋白单克隆抗体(MRK－16)在对抗人类髓系白血病细胞系时，表现出比非靶粒子更强的细胞毒性。Goda等［21］发现第一代P－gp抑制剂单独应用剂量无效时，将UIC2单克隆抗体与环孢素A联合给药可以增加异种移植PGP+肿瘤中柔红霉素的积累量。一旦建立了UIC2抗体，即便是在低浓度下联合给药，也能够有目标且有效地阻断P－gp在体内的作用。Tidefelt等［22］发现伐司朴达与 P－gp相互作用能够提高体内白血病细胞对柔红霉素的摄取量。另一项实验则主要研究在阿奇霉素脂质体上聚乙二醇(PEG)的衍生物二硬脂酰磷脂酰乙醇胺连接叶酸，用于靶向定点肿瘤细胞上过度表达的叶酸受体。叶酸受体介导多药耐药亚系M109－HiFR细胞(M109－HiFR)靶向摄入阿奇霉素脂质体，结果表明摄取剂量明显不受P－gp外排影响，与单纯摄取游离阿奇霉素形成鲜明对比［23］。

5 结语

P－gp是有效给药的主要障碍之一，人们对P－gp的研究包括测试P－gp抑制剂的有效性及研究其机制。有效的P－gp抑制剂可抑制P－gp的药物外排作用，进而逆转肿瘤MDR。合理的抑制剂使用，不仅能增加细胞摄取量，提高转运速率，延长药物半衰期，还可以准确预测其药代动力学以及用于靶向特定区域的微调。通过有效使用P－gp抑制剂，将以往因为P－gp转运所浪费的药物节省下来，带来更合理的治疗成本。此外，还可缩短治疗时间，使药物以最快速度起效。因此，有效抑制P－gp将给药物转运领域带来重大变革。

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