黄酮及生物碱类成分体外吸收转运机制研究进展

米 晓 张建霞 王艳艳（通讯作者）

（黑龙江中医药大学，黑龙江哈尔滨，150040）

Caco-2细胞系是由Fogh及其同事通过克隆人类的结肠癌细胞建立的，最初用于筛选抗肿瘤药物的细胞毒性作用，并用于耐药机制研究。研究发现Caco-2细胞在渗透性滤膜上可自发进行上皮样分化，形成与正常的小肠上皮相似的单层膜，也具有紧密连接和微绒毛，该模型亦含有多种转运蛋白、受体和代谢酶，如细胞色素P450 1A（CYP1A）、硫转移酶（SULTs）、UDP-葡萄糖醛糖基转移酶（UGTs）和谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）等。因而，Caco-2细胞模型是最佳的模拟肠上皮细胞的体外替代模型，常用于体外药物跨细胞转运机制的研究，从而可进一步预测药物在人小肠中吸收情况。国内外研究显示，采用Caco-2细胞模型来研究中药中的生物碱类和黄酮类化合物的应用最广泛[1]。

本文旨在通过检索国内外文献，总结黄酮类及生物碱类化合物在Caco-2细胞模型中的吸收转运的特点。其中，中文文献资料来源于中国知网，采用主题词“Caco-2”搭配“黄酮”或“生物碱”及“吸收”、“转运”等副主题词，在全部文献范围内进行模糊检索。英文文献来源于Pubmedplus课题辅助分析与智能选刊投稿系统（医知网），采用“Caco-2”和“flavone”或“alkaloid”及“absorb”、“transport”等搭配，在全部文献范围内检索。

1 黄酮类化合物在Caco-2细胞模型中的吸收转运特点

1.1 常见中药中黄酮类成分的吸收转运特点：研究表明黄酮类化合物主要通过主动转运、被动转运以及扩散的方式进入Caco-2细胞。[2]时间、药物浓度、温度及pH均可影响Caco-2细胞对黄酮类物质的吸收与转运。部分黄酮类化合物在生物条件下，可自发转化为酚酸和醛，其中多酚在人体内进行生物转化过程中，第一阶段包括氧化、还原和水解，这些转变发生的频率较低，第二相转变包括不同形成的共轭反应（甲基，葡萄糖醛酸），此过程比肝脏和肠道发生的生物转化更强烈。表1主要选取了一支蒿、水飞蓟、荭草、葛根、丹参、仙茅、红花、灯盏细辛、旱芹、补骨脂、短葶飞蓬、黄芩、甘草、金莲花14种药物[3-12]，总结了Caco-2细胞对不同中药中黄酮类化合物吸收的研究。

在所涉及的中药中，除一枝蒿的主要成分6-去甲氧基-4′-O-甲基菌陈色原酮、仙茅中的仙茅苷转运方式为主动转运外，其他均以被动转运为主，包括水飞蓟宾水飞蓟宾葡甲胺、槲皮素、山柰酚、葛根中的大豆苷元和芒柄花素、旱芹中的芹菜素、甘草 中 的 licochalcone B、licochalcone C、echinatin、liquiritigenin。补骨脂中的新补骨脂异黄酮转运方式既有主动转运，也有被动转运，其转运蛋白为P-gp、MRP2、BCRP底物，金莲花中的成分其转运方式均受P-gp、MRP2蛋白的影响，荭草素、牡荆素、2’-O-β-L-galactopyranosylorientin、2’-O-β-L-galactopyranosylvitexin转运方式包括主动转运和被动转运 ，isoswertisin、isoswertiajaponin、2’-O-(2’’’-methylbutanoyl)转运方式为被动转运。

在分析过程中发现，黄酮类化合物在Caco-2细胞模型中转运方式主要为被动转运，呈现时间以及浓度依赖性，在所涉及的外排转运蛋白中，受P-gp影响的黄酮类化合物居多，在37℃、酸性条件下吸收较好。黄酮类化合物的吸收非常复杂，早期主要认为其吸收程度与分子的亲脂性和糖基化有关，但最近大量研究表明，黄酮类化合物的吸收与膜表明面的转运体蛋白及酶的作用密切相关。用具有紧密联结的Caco-2细胞单层可系统地评价化合物穿过小肠最主要的转运屏障——小肠上皮细胞的各个步骤，有效的分析各种影响药物透过小肠上皮转运的物理化学和生化因素，从而预测黄酮类化合物的生物利用度。

1.2 化学结构对黄酮类化合物吸收转运的影响：Tian等[13]人为了研究黄酮类化合物结构-渗透性关系，进行了36种黄酮类化合物（包括黄酮，黄酮醇，二氢黄酮，二氢黄酮醇，异黄酮，查尔酮等）在Caco-2细胞模型中的的跨膜转运和细胞摄取研究。结果表明，亲脂性结构结构，游离羟基的数量和位置，Caco-2细胞的积聚和外排等因素在黄酮类化合物跨Caco-2细胞单层的转运中起关键作用。Zhu等[14]人利用Caco-2细胞模型和大鼠血脑屏障细胞对葛根素，芦丁，橙皮苷，槲皮素，染料木黄酮，山奈酚，芹菜素和异甘草素8种对心脑血管有益的黄酮类化合物进行了渗透性研究，结果发现，糖苷和羟基数目的增加不利于黄酮类化合物的在细胞中的渗透，且羟基位置对细胞渗透性也有一定影响，邻羟基苯的渗透性要高于间羟基苯。Deprez，S[15]等人用Caco-2细胞渗透模型研究了proanthocyanidins（PAs）和（1）-catechin monomer的肠吸收特性，结果发现，相对于槲皮素和白杨素这种羟基化程度较低而以被动转运方式透过肠上皮细胞的化合物，proanthocyanidins（PAs）和（1）-catechin monomer 主要通过细胞旁路途径进行转运。Fang[16]等人在有或无维拉帕米的情况下对27种黄酮类化合物在Caco-2细胞中的摄取和排出进行了研究，结果表明在存在 4′-OCH3，3′-OCH3，并且不存在 3′-OH、3-OH和4′-OH的情况下黄酮类化合物与P-gp结合较为困难，更有利于对黄酮类化合物的摄取。Liu[17]等人利用Caco-2细胞研究金线莲中其中黄酮类化合物的肠道吸收机制，结果发现C-7处的羟基或甲氧基决定了外排转运蛋白的参与，C-2''存在游离态羟基的是P-糖蛋白（P-gp）的底物，此外，C-2'处的游离羟基还决定了是多重耐药蛋白2（NRP2）的底物。

1.3 外排蛋白对黄酮类化合物吸收转运的影响：Caco-2细胞含有许多与药物转运有关的酶或载体，如肽酶 、酯酶，P-gp、肽、有机阳离子转运体和有机阴离子转运体等。P-gp是一种外排转运体，其在Caco-2细胞中高度表达。李素云等[18]人利用Caco-2细胞研究了P-gp对槲皮苷肠道吸收过程中跨膜转运和代谢转化的影响，结果发现，P-gp会将进入肠上皮细胞的槲皮苷泵出到肠腔，从而影响槲皮苷的肠道吸收，但其对槲皮苷在肠道吸收过程中的动态吸收特征和代谢转化没有影响。

1.4 pH对黄酮类化合物吸收转运的影响：陈浩等[19]人研究了荭草花中提取的5种黄酮类化合物在pH为5.0、6.0和7.4在Caco-2细胞中的吸收特性，实验结果表明，黄酮类化合物在酸性条件下更有利于吸收，这可能与其化合物本身含有酚羟基酸性基团有关。当化合物呈酸性时，在中性和偏碱性的环境中以电离形式存在，导致其提取物在细胞膜的渗透性降低。郭闪[20]等人研究了芹菜素在Caco-2细胞中的摄取研究，对PH考察的结果显示当pH＜7.4时，其摄取量随着pH值升高而增加，pH＞7.4时摄取量下降，表明中性条件下摄取较好，酸性条件下不利于其摄取，芹菜素在小肠中的吸收可能较胃中好。

2 生物碱类化合物在Caco-2细胞模型中的吸收转运特点

生物碱类化合物是科学家研究最早的一类具有多种生物活性的重要天然有机化合物，常用中药的该类有效成分主要具有镇痛、止痉、抗高血压、抗心律失常、抗肿瘤以及抗菌消炎等作用。2009年至2015年间，基于Caco-2模型研究生物碱类成分的吸收转运机制的相关研究较多，但近年来逐渐减少。

现将数据库中筛选罂粟、麻黄、北豆根、苦参、苦参、黄连、延胡索、乌头、汉防己、乌头、吴茱萸、黑顺片、藜芦等13种药物，介绍了Caco-2细胞对其黄酮类化合物吸收的研究[21-26]：表2所示，生物碱类化合物在Caco-2细胞模型中转运方式主要为被动转运，多数化合物P ratio值偏低。与黄酮类化合物相比，生物碱类化合物的吸收转运受时间、温度、Ph以及转运蛋白的影响较小。该类成分已发表的文章较少，期待对此类化合物有更多的研究发现。

3 小结与展望

Caco-2细胞模型被认为是最常见的考察药物体外吸收转运的模型，该模型对中药黄酮类和生物碱类化合物肠吸收的研究具有重要意义。通过对两类成分的肠代谢和转运途径的研究，为指导、设计、遴选口服中药及其剂型和评估其在体内安全性的奠定基础。[27-31]然而，该模型仍然存在一些异质性和局限性，如Caco-2细胞与肠道细胞的主要区别是Caco-2细胞没有黏液层，尽管有学者已经进行了与Caco-2细胞共培养粘蛋白分泌细胞系（HT-29）的研究，但没有给出预期的结果。此外，Caco-2细胞模型的实验结果在不同实验室之间的重复性差也成为该模型推广的壁垒。因此，有必要对该细胞起源、传代数、孵化时间等重要参数进行标准化研究。

表1 Caco-2细胞模型中生物碱类化合物的吸收转运