复方口服避孕药中孕激素的多晶型研究进展

巩孝芳，王慧萍*

(1.北京协和医学院研究生院，北京 100730；2.国家卫生健康委科学技术研究所，北京 100081)

口服避孕药(oral contraceptives，OC)是当下应用较广的避孕方式，如正确服用有效率达99%以上，至2012年全世界约有1亿多妇女使用[1]。OC多为复合剂型，复方口服避孕药(combined oralcontraceptives，COC)主要由雌激素和孕激素组成，其避孕效果主要与所含孕激素的种类有关。由于口服药物常存在多晶型现象(polymorphism)，不同晶型直接关系到药物的临床疗效及生产工艺等，而“药物晶型研究技术”已经被确认为国家重大新药创制专项中化学药物研制的关键技术之一[2]。因此，本文对COC中孕激素多晶型的研究进行综述，为避孕药物的生产及质量控制提供依据。

一、COC中孕激素生物学特性

1.作用机制：孕激素的作用机制包括抑制排卵、改变宫颈黏液的稠度与输卵管的蠕动以及改变子宫内膜形态与功能[3]。COC中孕激素种类与特性不同，构成的避孕药疗效也不同。目前COC研究的方向是研发新型的高效孕激素以提高避孕效果、减少不良反应，从其发展趋势来看，可概括为两点：(1)降低孕激素剂量；(2)合成新型孕激素。

2.分类：孕激素可分为天然和合成孕激素两大类，根据应用的不同阶段又可分为4代：第一代孕激素包括睾酮类及17-羟孕酮类；第二代孕激素主要代表药物是左炔诺孕酮和炔诺孕酮；第三代主要是去氧孕烯和诺孕酯；新一代孕激素以屈螺酮、地诺孕素、曲美孕酮、烯诺孕酮和醋酸诺美孕酮为代表[4]，它们与受体的结合更具特异性，几乎不与其他甾体激素受体结合，对脂肪代谢影响小，无雄激素、雌激素或糖皮质激素样活性，和天然孕酮的作用效果相近，被称为第四代孕激素。

二、第四代孕激素代表药物

1.屈螺酮(drospirnone，DRSP)：是人工合成的第一个抗醛固酮螺内酯类衍生物，其药理性能、药动学特征与天然孕酮相似。除避孕外，屈螺酮炔雌醇片不仅能治疗月经紊乱、改善经前期情绪障碍[5-6]，对药物流产[7]和人工流产[8]后的恢复以及并发症的预防也有较好的临床效果。以屈螺酮为主要成分的优思明是唯一能控制体重的短效口服避孕药。

2.地诺孕素(dienogest，DNG)：对脂代谢影响很小，半衰期短，重复给药不积蓄，同时耐受性也较好。与戊酸雌二醇组成了第一种四相复合口服避孕药Natazia，除用于避孕外，还可用于治疗女性更年期综合征、经血过多。地诺孕素能诱导异位内膜间质细胞凋亡，可以降低核因子NF-κB、凋亡调控蛋白Bcl-2和Bcl-XL表达，其治疗子宫内膜异位症的潜在作用靶点及作用机制可能就在于此[9]。

3.曲美孕酮(trimegestone，TMG)：具有很强的内膜选择性，对孕酮受体有较高的选择性和亲和力，是活性最强的孕激素。临床用于治疗更年期综合征和预防绝经后骨质流失，因其极少产生与情绪相关的不良反应，所以更适于激素替代治疗(HRT)。TMG没有被作为避孕药得到开发，有报道采用经皮给药系统进行TMG的避孕研究，截至目前未有相关临床数据分析报道。

4.烯诺孕酮(ST-1435，nestorone，NES)：不影响糖、脂代谢。醋酸制剂口服生物利用度很低，加之半衰期短，需高频率给药，这限制了其在临床作为避孕药的应用。目前烯诺孕酮透皮贴剂、阴道环等多种非口服缓释给药系统还在临床试验中。

5.醋酸诺美孕酮(Nomegestrol acetate，NOMAC)：具有很高的促孕活性、弱的抗雄激素活性并且无雄激素和糖皮质激素样活性。有研究显示，单用或者联用雌激素时，诺美孕酮不会增加静脉血栓的风险，也不会增加乳腺癌的发病率；且合用雌二醇后，相较于屈螺酮/炔雌醇，其对经前经期的综合征有更好的效果[10]。还有研究表明，醋酸诺美孕酮可以通过调节SUFU和Wnt7a的表达来抑制Ⅰ型子宫内膜癌RL95-2细胞的增殖，具有潜在的抗癌活性，为研发治疗Ⅰ型子宫内膜癌更安全的候选药物提供了新的可能[11]。

6.地屈孕酮(dienogest，DNG)：结构和功能与天然孕酮接近。国外有文献报道地屈孕酮在治疗和预防妊娠期疾病如先兆性流产、习惯性流产、早产和子痫的过程中有更高效、显著的作用[12]。用地屈孕酮代替其他口服避孕药在治疗绝经前妇女的痛经作用中，前者能明显地降低由口服避孕药引起的氧化应激水平升高，因此可能降低由服用口服避孕药引起的血管并发症的风险[13]。

三、多晶型研究的意义

药物的多晶型现象指药物的分子排列方式的改变，使其固体同其他固体物质一样存在多样性。药物晶型对生物利用度的影响是除了因生产工艺不同而产生的质量差异外影响同一药物不同疗效的另一原因[14]。

同一药物不同晶型在理化和生物特性方面可能会存在显著差异，这使得药物多晶型研究在晶体药物产品的研发和生产过程中显得尤为重要[15]。优势药物晶型是一种或几种能发挥最佳治疗效果的用于制药的药物晶型，有较高的稳定性和安全性。应用优势晶型能提高生物利用度、改善药物的溶出速度、降低药物毒性、提高药效。我国“重大新药创制”科技重大专项“十一五计划”中，“药物晶型研究技术”是化学药物研究关键技术之一。2015年出版的最新国家药典也把晶型列为药品质量控制的一环。

四、常用孕激素多晶型研究

孕激素的多晶型研究对于提高避孕药物的质量、改善临床疗效具有重要的意义。目前对避孕药物的晶型研究还属于起步阶段。有研究报道，炔雌醇存在5种晶型，B、D、X、X2、X3型，其中B、D、X3型晶型是首次发现[16]。去氧孕烯在不同的粘合剂中也报道过不同的结晶特性。Ferraboschi等[17]报道了美罗孕酮2(Medrogestone)及其中间产物3、8、9等的晶型具体特性。以下是几种常用孕激素的晶型研究进展。

1. 孕酮：有文献报道，通过对孕酮稳定多态的研究，探讨了它的多晶型行为，并试图通过共结晶提高其稳定性[18]。研究概述了两种单变晶型孕酮Ⅰ型和Ⅱ型、合成对映体、孕酮和外消旋孕酮，并对Ⅰ型和Ⅱ型的不同物理性质进行了比较，如：晶型Ⅰ的熔点为129℃，晶型Ⅱ的熔点为122℃，所以晶型Ⅰ是热力学稳定型，而晶型Ⅱ是亚稳定型，制备晶型Ⅰ和晶型Ⅱ的方法也不同。另外还有其他3种形式的孕酮(晶型Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ)，它们只出现在平衡融解中，不能具有结构特征。晶型Ⅰ很容易结晶，而晶型Ⅱ很难结晶，甚至不可能结晶，当孕酮和孕烯醇酮融合在一起时，晶型Ⅱ成功结晶。通过稀溶液结晶和冷却晶型Ⅰ熔融试样，也得到了晶型Ⅱ。也有报道称孕酮的两种晶型在一定条件下(如研磨或者改变温度)是可以转化的[19]。

2.己酸羟孕酮：除先前描述过的结晶形式(A)外，在用冷却、反溶剂和蒸发技术复制相同晶型的过程中，在不同的溶剂中产生了1种新的三斜晶型(B)。经乙酸乙酯或异丙醇在不同温度下证实，这是一种转换温度大约为30℃的对映系统。晶型B是室温下的热稳定型，在非水溶剂混合物中可溶解8%。在解析形态A的晶体结构时，发现了第3种构象状态，它仅存在于-133到-143℃；这种单斜式的形式被认为是晶型C，并可在加热至室温时转化成晶型A。上述结果进一步阐明了己酸羟孕酮的物质结构、多晶型对不同剂量形式的物理稳定性的影响[20]。

3.左炔诺孕酮(LNG)：徐娟等[21]筛查获得并制备出3种左炔诺孕酮的晶型物质(α晶型、β晶型、B晶型)，但文献并未对3种不同晶型的物质在药效及生物作用等方面进行表述。也有相关专利报道左炔诺孕酮有4种晶型：α、β、γ和无定型[22]。从乙醇中结晶得到的左炔诺孕酮熔点为228～229℃，从甲醇中结晶得到的左炔诺孕酮熔点为240～242℃。

4. 炔诺酮：Latsch等[23]首次运用等温微量量热法、极性光学显微镜、X-射线粉末衍射法表征醋酸炔诺酮晶体生长过程，分析了3种方法各自的优缺点。Boerrigter等[24]研究得出，炔诺酮在室温下以丙醇为溶剂在过饱和度时稳定的单晶型向亚稳定的三斜晶型转化，在过饱和的状态下除了原本报道过的两种多晶型，还出现了另外两种特殊的晶型生长方式，被称为“假晶”。

5. 醋酸甲地孕酮：有文献报道恒压5.5 MPa时甲地孕酮在383.15～443.15 K温度范围内在亚临界水中的溶解度成指数增长，但其化学结构保持稳定。Zhang等[25]研究证实，醋酸甲地孕酮的纳米粒子在沉淀后化学机构不变但是结晶性降低。

6. 孕二烯酮：两种互变的晶型：晶型Ⅰ和晶型Ⅱ，在乙醇溶液中，低于18.5℃时，晶型Ⅰ的热力学稳定性高于晶型Ⅱ，低于此温度则相反。温度大于19℃，在低饱和度下(1.09～1.25)，晶型Ⅰ的片状晶型占主导，而温度小于17℃时，主导结构是晶型Ⅱ的针状固体形态。5≤T≤25℃，在高饱和度下(1.36～1.81)，伴随产生晶型Ⅰ和晶型Ⅱ。有研究表明，在低饱和度下，稳定型晶体的成核和生长的速率高于亚稳定型的，高过饱和度下情况相反[26]。且Ⅰ和Ⅱ型之间的溶剂介导的多晶型转化在5、10、30和35℃中相对较快。

7. 米非司酮：水溶性差，理论上会产生多晶型现象。研究发现，通过单一溶剂挥发法获得米非司酮的一种新的正丙醇溶剂合物，且化合物的SXRD图谱表明该晶型的米非司酮与正丙醇分子比例为2∶1，该溶剂合物单晶X射线衍射、粉末X射线衍射图谱与米非司酮原料药的图谱存在明显差异[27]。另外有最新研究报道米非司酮存在1种无溶剂新晶型——晶型D，可通过冷却结晶法和超声法制得。两者的稳定性都较高，而在研究所用溶剂中晶型D的溶解度优于原料药，其结构中不包含任何溶剂[28]。新发现的米非司酮的乙腈溶剂合物的每个不对称晶胞结构包括1个米非司酮和两个乙腈分子。晶体结构中的分子间氢键和范德华力在一定程度上改变了其性质。与纯米非司酮相比，乙腈溶剂化合物具有良好的稳定性(40C/75% RH/月)，并在0.2%十二烷基硫酸钠(SDS)溶液和0.5%SDS溶液中均有较好的溶解性能[29]。

8. 醋酸乌利司他：存在多晶型现象，且易形成溶剂合物。有研究报道过3种非溶剂合物晶型(晶A型、晶C型、晶D型)和3种溶剂合物晶型(晶B型：异丙醇合物；晶E型：乙醇合物；晶F型：丙酮合物)[30-32]。最新研究发现了另外5种新晶型：晶G型、晶H型、晶I型、晶J型和晶K型(无定型态)。在不同的结晶温度下含有结晶溶剂的晶型H、I、J型容易向不含结晶溶剂的晶型G转变。晶型H、I、J在IR图谱中有一点的相似性，而晶型G、K的IR图谱差异明显。在成药性研究中，不含结晶溶剂的晶型G、K在高温、高压、高湿条件下稳定性较好，而晶型K在实验所用几种溶剂中的溶解性上优于其他晶型[33]。

五、展望

口服避孕药应用普遍且高效，其组成成分除孕激素外，另一成分雌二醇也证明有新的晶型存在，如：甲酰胺溶剂合物晶型[34-35]。目前对孕激素晶型的研究多集中在其多晶型的筛选和确认中，对方法学研究较深入，但对于优势药用晶型以及对药品质控的研究开展较少。鉴于孕激素是口服避孕药的重要组成部分，其多晶型现象又是影响药物临床疗效、稳定性与质量可控性的重要因素，研究孕激素多晶型将有助于提高我国生殖类药品研发技术水平，提高产品的稳定性，降低产品应用带来的多种不良反应，有助于提高我国育龄妇女的健康水平。