陆远熙
今年7月,美国一位高中生因感冒而购买了非处方药泰诺,想快速缓解自己的感冒症状,在未仔细阅读说明书且缺乏用药知识的前提下,同一时间内服用超过3倍最大剂量的药物,结果导致急性肝衰竭进而死亡。
对于我们所有人而言,吃药、输液,都是再正常不过的事儿了。可是绝大多数人恐怕都不会知道,简简单单的用药过程,不仅仅和药物作用的病变部位有着密切关系,同时也离不开肝脏、肾脏等代谢解毒器官的忙碌。作为药物代谢的主要部位,肝脏的工作可谓是至关重要,但它也容易受到很多因素的影响而难以完成工作,稍严重的情况搭上性命也是可能的。
药物代谢的“工厂”
药物在身体内的“奇幻漂流”,可以分为多个不可或缺的环节:首先,除某些只在局部起效的药物(如止泻药、治疗肠炎的抗生素等)以外,药物都要经口服、注射等方式进入血液循环;其次,血液循环会让药物“漂流”到全身各部位,有些药物可以借此直接到达作用部位来发挥效果,而有些药物由于本身不具有活性(即“前体物质”),还需要肝脏把它们活化成有效物质,才能发挥作用;最后,完成使命的药物会进入肝脏、肾脏等代谢器官,或是直接排出体外,或是经过代谢器官的“改造”,变成更易于人体清除的物质后再排出体外。
由此看来,肝脏在帮助无活性药物变成有效物质,以及在药物完成作用后将其排出体外的过程中,都发挥着重要作用。而肝脏之所以具有这些神奇的功能,完全是因为肝细胞中遍布各种特殊的酶,它们如同“工厂”一般,快速高效地完成药物代谢所必须的各种化学反应。在药物代谢中起着最重要作用的,分别是细胞色素P450同工酶(CYPs)和尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGTs)。
CYPs既可以帮助药物形成易于排出体外的代谢产物,又可以帮助那些药物前体顺利转化为活性药物。这一方面的典型例子,是被广泛用于预防心脏病发作的抗血小板药物氯吡格雷—本身不具有任何活性,但在口服后30~60分种内,到达肝脏的氯吡格雷便会被多种CYPs(最主要的是CYP2C19)“加工”,加工后的产物会直接进入血液循环,快速有效地干扰血小板聚集过程,从而起到预防心脏病的效果。而UGTs在很长一段时间内都曾被人忽视,但近些年的研究发现,它同样负责相当多一部分药物的代谢过程,而且和肝脏对有机毒物的解毒能力密切相关。
代谢酶的“游戏规则”
正如同贯穿城市的道路受交通规则管控一样,代谢酶对药物的代谢过程,同样受一定的规则约束。药物代谢的复杂之处在于,代谢酶本身极容易受到外来物质(如患者同时服用的其他药物,甚至是食物)或是遗传因素的影响,而这种影响的直接“受害者”,就是依赖于此种代谢酶得以代谢的药物了。一般而言,与代谢酶有关的物质,可以分为如下三类:
底物:
我们在学习化学或是生物学的时候,已经接触过“底物”这个词。在药物代谢中,底物是指那些需要经过特定酶代谢,从而变成活性药物或排出体外的物质。
值得一提的是,同一种酶的不同底物之间存在竞争关系,假若同时服用了两种属于同一种酶底物的药物,就会出现“僧多粥少”的情况——其中一种较为“霸道”的药物可以把代谢酶占为己有,而另一种药物只能望“酶”兴叹。
抑制剂:
倘若一种物质在体内可以妨碍某种代谢酶参与其他药物的代谢,那么我们就可以把它称为该种代谢酶的抑制剂。有趣的是,绝大多数代谢酶的抑制剂,恰好是它自身的底物,它抑制酶的活性主要是因为会和其他通过此酶代谢的物质“抢饭碗”。而竞争中的失败者,则只能在血浆中继续等待代谢酶重新接受它,这对那些依靠代谢酶排出体外的药物,会造成蓄积现象,导致血液内药物的浓度上升。而对那些依靠代谢酶活化的药物,则会导致药物发挥作用的时间延迟,甚至是作用减弱(因为药物前体本身也可被代谢,没来得及活化的前体,很可能会直接被代谢酶“抓走”而排出体外)。
这种相互作用有时会十分恐怖,例如抗真菌药伏立康唑是CYP3A4的强抑制剂(和底物),至于它强到什么程度,某些奇葩的用药可以达到1014%的利用度,药物在体内的最高浓度则暴增了556%。如此惊人的相互作用,无疑会引起极其严重的药物不良反应。更何况,有很多药物的治疗窗(药物发挥效果但不至于中毒的剂量范围,关于此概念,可翻阅本刊2014年6月刊《“纯天然”背后的健康风险》)本身就窄得吓人,一旦被酶抑制剂所干扰,后果可想而知。
诱导剂:
对照着前面关于抑制剂的概念,倘若一种物质在体内可以促进某种代谢酶参与其他药物的代谢,那它就可以称为该种代谢酶的诱导剂。酶诱导剂一般和代谢酶本身的关系不是很大,但却可以加速这种酶的工作。这听起来不错,可实际上并非如此。对于那些通过代谢酶进行代谢的药物而言,代谢酶被加速,也意味着它在体内会较以前停留更短时间,随后便被代谢酶转为代谢产物排出体外。这一点反映在药物的代谢指标上,就是药物的半衰期(浓度在体内衰减一半的时间)、生物利用度和体内的最高浓度同时大幅下降。
药学界最为出名的诱导剂,莫过于著名抗结核药物利福平,与利福平同时使用的其他药物往往无故“中枪”。例如前面提到过的抗真菌药伏立康唑,当它和利福平同时服用时,它的生物利用度会骤减96%,药物在体内的最高浓度则骤减93%。加上伏立康唑价格昂贵(数百元一片),可以毫不夸张地说,一天吃进去上千元的药,结果在到了病灶之前,就被利福平挥霍掉了。
其实上述这些药物与药物的相互作用,医生们一般不会把它看成太大的威胁,毕竟药品说明书上就会标记这些相互作用,用药时完全可以提前错开具有相互作用的药物。可医生们防得住药片,却很难防得住患者的嘴。例如西柚和它的果汁,就是效果较强的CYP3A和CYP1A家族抑制剂。很多患者往往会忽略掉这点,而把西柚汁与通过这些酶代谢的药物同时服用,结果酿成大错。
在国外的一家医院,医生们为治疗一位83岁老人的心律失常,给她注射了胺碘酮(一种治疗心律失常的药物,也是CYP3A的底物),万万没想到的是,几分钟后老人就出现了严重的心律失常(该药过量的表现),险些因此丧命。医生们随后在给老人查房时,发现了这次事件的罪魁祸首—西柚汁。原来,老人一向有喝西柚汁的习惯,平均每天要喝1.5升,正是西柚汁抑制了药物的代谢,导致老人出现药物过量。
药物相互作用,也能造福患者
从上面的描述来看,药物之间的相互作用,往往都会造成严重的不良反应,或是降低药物的疗效,看起来似乎都不是什么好事。不过“塞翁失马,焉知非福”,医生们在摸清楚了代谢酶的“脾气”之后,也开始利用相互作用来造福患者。下面的两个经典事件中,药物相互作用反而帮助患者得到了更好的治疗。
我们都知道,被誉为“鸡尾酒疗法”的高效抗逆转录病毒疗法(HAART),可以帮助HIV感染者重建免疫系统,大幅延长生存期。而这一疗法的关键,则是联合应用多种抗病毒药物进行治疗,其中关键的一类,是能阻止病毒产生感染性后代的蛋白酶抑制剂(PIs)。可惜的是,人们发明的PIs中,很多药物的生物利用度极其可怜(不到4%),使得口服药物的效果不佳。而在如今,医生们可以用一种巧妙的方法,来大幅改善这种药物的吸收,那就是使用代谢酶抑制剂。绝大多数PIs均通过CYP3A代谢,而小剂量的利托那韦(也是PIs)或考比司他(专职代谢酶抑制剂)可以有效地抑制CYP3A,大幅提高PIs的生物利用度,从而有效地改善HAART疗法的效果。这一效应被称为“增效”疗法,在大多数国家的HIV治疗工作中,发挥了无可替代的作用。
而对器官移植受者而言,“增效”疗法也有它的用武之地。器官移植后,患者需要长期服用抗排斥药物,以预防排斥反应。但有些抗排斥药物的费用较高,一些贫困家庭难以承担长期的高额药费。中国的移植医生们则发明了一个近乎完美的解决方案,利用西柚汁抑制CYPs,为抗排斥药物“增效”,而西柚汁的抑制效应,可以通过常规的血药浓度监测来轻松控制。这样一来,患者往往能够节省50%以上的抗排斥药物费用,而不会导致药效不足或是药物过量的情况。