白藜芦醇是一种存在于葡萄、红酒和花生中的多酚植物抗毒素。它有抗氧化、心血管保护、化学预防、抗血小板凝集和抗肿瘤的作用^[1]。其抗肿瘤作用的主要机制是能够通过抑制DNA的合成,抑制肿瘤细胞的增殖和诱导肿瘤细胞的凋亡^[2,3]。有研究发现白藜芦醇能够增强抗肿瘤药物的抗肿瘤活性,其主要原因是能够抑制外排转运体和代谢酶的活性^[4]。由于白藜芦醇对药物转运体和代谢酶有较明显的调控作用,因此与其他药物合用时有潜在的发生DDI的可能。本文主要对药物转运体和代谢酶在体内的分布、白藜芦醇对转运体和代谢酶的影响及可能发生的DDI等方面进行综述。

药物转运体在体内分布广泛,对于机体内药物的吸收、分布、代谢和排泄过程有重要的影响^[5] (图 1)。依据功能可将药物转运体分为将药物摄取进入细胞的摄取型转运体和将药物外排出细胞的外排型转运体^[6]。药物转运体有器官分布的特异性,广泛分布于小肠、肝脏和肾脏等脏器^{[7, 8, 9]}。这些器官上的转运体在介导药物体内处置和DDI方面发挥重要作用。此外,表达于血液组织屏障上如血脑屏障和胎盘屏障的转运体在保护敏感组织免受毒性药物攻击方面发挥的临床作用不可忽视。

Figure 1

Figure 1

Figure 1 Distribution of the major transporters located in intestine and liver

肠上皮细胞上的转运体分布较多,如摄取型寡肽转运体 (oligopeptide transporter 1,PEPT1) 是一种氢离子偶联的转运体,主要负责二肽、三肽及拟二肽类化合物的摄取^[8]。外排型转运体如P-糖蛋白 (P- glycoprotein,P-gp,MDR1)、乳腺癌耐药蛋白 (breast cancer resistance protein,BCRP) 和多药耐药相关蛋白2 (multidrug resistance associated protein,MRP2) 等分布于肠细胞的顶侧膜端,因此能够限制底物药物的生物利用度。如果同时服用这些外排转运体的抑制剂,可能增加底物药物体内的暴露量,但是如果服用这些转运体的诱导剂则能使底物药物的生物利用度降低^[10]。药物经门静脉吸收入血后进入体循环,表达于肝细胞基底侧的摄取转运体能介导底物药物进入肝细胞。这些转运体包括有机阴离子转运多肽 (organic anion transporting polypeptides,OATPs) 和有机阳离子转运体 (organic cation transporters,OCTs)。肝脏细胞上的外排转运体主要位于肝细胞的胆小管膜侧,包括P-gp、BCRP、多药耐药毒素外排蛋白1 (multidrug and toxin extrusion protein 1,MATE1)、MPR2和胆汁酸盐外排泵 (bile salt export pump,BSEP)。这些转运体参与药物的转运、药物的I相和II相代谢及内源性药物排入胆汁的过程。除此之外,位于肾脏肾小管细胞上的转运体在参与药物排泄方面发挥重要作用。位于基底外侧膜的OCT2和位于管腔侧的MATE1和MATE2-K转运体参与阳离子药物的肾脏消除过程。同时,介导有机阴离子摄取的有机阴离子转运体 (organic anion transporters,OATs) 和外排转运体在肾脏也有广泛分布。抑制这些转运体的功能可减少底物药物的肾脏清除。近年的研究发现,部分药物能够调节药物转运体的表达,因此与其他药物合用时也有潜在发生DDI的可能。

人体内代谢酶参与维持细胞内的动态平衡过程。这些酶能够参与内源性化合物如类固醇和外源性物质如药物的代谢过程。编码代谢酶在人体内可发生 基因多态性,基因遗传的变异性能够导致药物分布的改变和DDI的发生。

依据酶催化反应的类型可将药物代谢分为两种,即I相反应和II相反应。I相药物代谢反应是指在内源性和外源性物质的结构中脱去或引入功能基团,同时也包括化合物的水解反应及环化/去环化反应。肝脏的CYPs在催化反应中利用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH) 和氧参与Ⅰ相的氧化反应^[11]。在肝外的CYPs酶能够在相应器官参与药物的代谢过程。肠道的CYPs在参与许多药物的首过效应中发挥重要作用。研究证实,I相代谢产物的消除还需要一些II相代谢酶的参与^[12]。Ⅱ相酶反应是指药物与一些内源 性的物质 (甘氨酸、葡糖醛酸、硫酸等) 结合或经乙酰化、甲基化修饰的一种反应。最常见的II相酶家族包括谷胱甘肽巯基转移酶、尿苷二磷酸葡糖醛酸转移酶、磺基转移酶和N-乙酰基转移酶^[13]。

许多抗癌药物、抗菌药和抗病毒药物在肠道的吸收经PEPT1摄取,因而PEPT1可作为药物传递系统的靶点。PEPT1在体内的功能及表达可受到诸多因素调控,有文献^[14]报道,白藜芦醇作为核转录因子2 (nuclear factor 2,Nrf2) 的激活剂能够使PEPT1的表达增加。Nrf2的过表达能够激活PEPT1的启动子,其原因是Nrf2能够结合位于起始密码子区域附近的抗氧化反应元件 (antioxidant responsive element,ARE) 部位,诱导Nrf2通路能够使得PEPT1的表达增加及活性增强^[14]。作者^[15]近期研究发现,连续给予大鼠白藜芦醇两周后,能够增加PEPT1底物药物乌苯美司的摄取,从而影响其药物代谢动力学的过程。白藜芦醇同样能够增加大鼠小肠中PEPT1基因和蛋白的表达水平^[15]。

OATP的底物覆盖范围广泛,主要包括内源性和外源性化合物。内源性的底物包括前列腺素、胆汁酸和类固醇等^[16]。外源性的药物包括血管紧张素酶抑制剂、强心苷类药物、抗生素和茶多酚等^[17,18]。有研究^[19]报道,白藜芦醇及其代谢物在肝细胞内的摄取主要经OATPs介导。此外,白藜芦醇对OATP1B3的亲和力较OATP1B1和OATP2B1强。当白藜芦醇与OATP转运体的底物合用时应该考虑其潜在发生DDI的可能。

ASBT主要表达在回肠末端。ASBT参与了胆汁酸从回肠重吸收的过程。因此ASBT能够在肝肠循环中发挥重要作用。白藜芦醇能够在ASBT的转染细胞和Caco-2细胞中分别抑制ASBT的功能和蛋白的表达^[20]。研究发现,白藜芦醇降解ASBT的过程与蛋白酶体的泛素化通路相关,而与335位丝氨酸和339位苏氨酸的磷酸化过程没有直接联系^[20]。此外,白藜芦醇降低胆固醇的作用与其调节ASBT的表达有临床相关性^[20]。

P-gp是研究最多的介导药物外排的药物转运体,在体内分布广泛,在肠道、肝脏、肾脏和脑都有表达,且在肿瘤细胞中高表达,主要负责将外源物质和毒素排出细胞^[21,22]。如果合用P-gp的抑制剂会阻止其将底物化合物排出胞外。白藜芦醇本身不是P-gp的底物,其与P-gp的关系主要体现在以下两个方面^[23]: 一方面,白藜芦醇能够直接抑制P-gp的功能。有研究发现,白藜芦醇能够明显抑制大鼠肠道的P-gp的活性,从而增加地尔硫䓬的生物利用度^[24]。另外,白藜芦醇合用尼卡地平后,尼卡地平的C_max和AUC均增加了2倍之多,体外实验发现白藜芦醇是通过抑制P-gp的功能使 胞内药物明显增加^[4]; 另一方面,白藜芦醇能够调控P-gp表达。有研究发现,白藜芦醇能够显著增加多柔比星在乳腺癌耐药株中的细胞毒性,其主要原因是白藜芦醇能够下调MDR1在基因和蛋白水平的表达从而增加多柔比星在胞内的蓄积^[25]。作者最近发现,白藜芦醇能够通过PI3K/Akt/mTOR通路下调P-gp的表达从而增强乌苯美司在K562耐药细胞株中的抗增殖活性^[26]。同时,白藜芦醇能够调节大鼠肠道中P-gp在基因和蛋白水平的变化,进而影响乌苯美司在大鼠体内的药代动力学过程^[15]。

MRP家族包括9个MRP蛋白(MRP1-MRP9)。研究比较广泛的是MRP1、MRP2和MRP3。MPR2和MPR3在肝脏及肾脏都有表达,而MRP1在耐多柔比星的肿瘤细胞中高表达。这三个转运体的底物有很大程度的重叠性。MRP2的底物包括许多内源合成的代谢物如葡糖醛酸胆红素、17β-葡糖醛酸雌二醇等^[27]。此外,一些临床常用药物已经被证明是其底物,如甲氨蝶呤、美法仑和他汀类药物^[28]。白藜芦醇能够在一定程度上调控这3个转运体的表达。据报道^[29],白藜芦醇在急性髓性白血病细胞中逆转多柔比星的耐药可能与下调MRP1的表达相关。研究^[30]发现,白藜芦醇及其代谢物经MRP2转运体转运。白藜芦醇对MRP2的表达也有一定程度的影响。连续给予大鼠白藜芦醇两 周后能降低大鼠小肠中Mrp2在基因和蛋白的表达水 平^[15]。有研究表明,白藜芦醇能够在HepG2细胞中逆转染料木素诱导的MRP2表达增加^[31]。但是,在异硫氰酸α萘酯 (alpha-naphthylisothiocyanate,ANIT) 诱导的肝损伤大鼠中,白藜芦醇能够通过增加Mrp2的表达,降低肝脏损伤^[32]。MRP3能够转运白藜芦醇的代谢物白藜芦醇葡糖醛酸盐。在MRP3缺失的小鼠中,白藜芦醇及其代谢物的分布发生了明显变化,同时白藜芦醇的尿排泄减少^[33]。白藜芦醇同样能够改变MRP3的表达,其能够在大鼠睾丸中明显增加MRP3的表达,这可能是白藜芦醇保护甲氨蝶呤引起睾丸损伤的一种机制^[34]。亦有研究表明,白藜芦醇能够降低ANIT诱导的MRP3表达增加,但详细机制尚不明确^[32]。白藜芦醇对MRP4-MRP9转运体的影响鲜有报道。

BCRP是ABCG家族的一员,表达于肠、肝、肾和脑等器官中。研究发现,许多药物已被证明是BCRP的底物,如阿昔洛韦、普伐他汀、拓扑替康等^[35,36]。白藜芦醇及其部分代谢物是BCRP的底物。研究表明,白藜芦醇能够在较大浓度时增加BCRP在MCF-7和Caco-2细胞中的表达,并能够增加苯并 (α) 芘-3-硫酸盐的转运^[37],其机制可能是通过Nrf2通路调节了BCRP的变化。

CYP是参与药物代谢的最主要的酶系统,主要负责大部分化合物的I相代谢^[38]。这些酶有共同的活性中心,但是在活性部位有不同的三级结构,主要体现了不同酶的底物特异性。肝脏中的CYP1A2、2C9、2C19、2D6、2E1和3A4是参与机体药物代谢的主要亚型。CYPs所介导的DDI最常见的形式是一种药物抑制了由其介导的另外一种药物的代谢,进而使得被抑制的药物体内暴露量增加,甚至引发毒性反应。

白藜芦醇能够在体内和体外抑制CYP3A4的活性。Chow等^[39]研究发现,在临床实验中,连续四周给予白藜芦醇后可使受试者体内丁螺环酮的AUC增加1.33倍。同时有研究者发现在大鼠口服给予10 mg·kg^-1的白藜芦醇能够明显增加CYP3A4底物尼 卡地平的C_max^[4]。同时,白藜芦醇对CYP3A4的另一经典底物地尔硫䓬也有相似的作用^[24]。在体外,白 藜芦醇能够抑制CYP3A4依赖的环孢菌素的转化,其半数抑制浓度(IC₅₀) 为4.5 μmol·L^-1。同时能够通过CYP3A4抑制睾酮的6β-羟基化,其IC₅₀为1.4 μmol·L^{-1 [40]}。可以看出,白藜芦醇对CYP3A4的抑 制程度很明显。在人肝细胞中,白藜芦醇对CYP3A4在RNA水平的表达没有影响^[41]。因此,白藜芦醇对CYP3A4的影响主要体现在其能够直接抑制CYP3A4的功能,而对CYP3A4在基因水平的变化无明显的影响。

Chow等^[39]发现在健康受试者中连续每天给予白藜芦醇后,通过测量咖啡因及其代谢物副黄嘌呤的比率表明,白藜芦醇对CYP1A2产生了诱导作用。在大鼠实验中,给予白藜芦醇后大鼠肝脏中的CYP1A2的表达有适度的增加。在另外一项研究中发现,当Caco-2细胞用白藜芦醇孵育24小时后CYP1A1的 活性明显增加^[42]。在体外研究中,白藜芦醇似乎是CYP1A1/2的抑制剂,但抑制效果不是很明显^[43]。在乙氧基试卤灵脱乙基的活性实验中,在肝微粒体或包含CYP1A1和CYP1A2的重组体中白藜芦醇的IC₅₀分别为150、40和30 μmol·L^{-1 [44]}。在临床实验中,白藜芦醇能够诱导CYP1A1和CYP1A2的表达,但在体外实验中却能够抑制酶的活性,IC₅₀值变化较大^[44]。白藜芦醇能够拮抗CYP1A1基因的反式激活的过程^[45]。在不同细胞系中已经证明了这个过程主要是芳香烃受体核转位蛋白 (aryl hydrocarbon receptor,AHR) 与多环芳烃的相互作用,然而白藜芦醇作用于这个受体的能力及作为这个受体的拮抗剂还存在争论^[45]。有学者发现,白藜芦醇之所以能够抑制CYP1A1转录,是因为其能够阻止细胞质中的AHR配体结合形式转化为核内的DNA结合形式。例如,白藜芦醇能够抑制CYP1A1的诱导剂苯并 (α) 芘在小鼠肺中对CYP1A1产生的诱导作用^[46]。同时有研究表明,白藜芦醇在人的肝微粒体中经CYP1A2进行代谢,其代谢产物为白皮杉醇和四羟基芪。

研究发现,服用右美沙芬、氯沙坦8小时后尿中的右美沙芬与代谢物右啡烷的比率及氯沙坦及其代谢产物E3174的比率说明了白藜芦醇能够降低CYP2D6和CYP2C9的活性^[39]。在体外实验中,白藜芦醇对人类同工酶CYP2D6和CYP2C9 cDNA的重组体无抑制作用,但是对在大肠杆菌中的异源表达的CYP2D6和CYP2C9的IC₅₀值分别为9.8和2.3 μmol·L^{-1 [47]}。同时研究证实白藜芦醇的代谢产物白藜芦醇-3-硫酸酯对CYP2C9活性没有抑制作用^[43]。

白藜芦醇是一个很弱的非竞争性的可逆的CYP2E1的抑制剂,在大鼠及人的肝微粒体中的IC₅₀值分别为75和150 μmol·L^{-1 [44]}。在丙酮诱导的小鼠的肝微粒体中,白藜芦醇能够抑制对硝基苯酚羟化酶,其IC₅₀值为18.5 μmol·L^{-1 [48]}。说明白藜芦醇和其他药物发生基于CYP2E1的DDI可能性较小。

由于食物中白藜芦醇的量较低,一般不太可能发生DDI。如红酒中白藜芦醇量从0.3到15 mg·L^-1不等。但是白藜芦醇作为营养补充剂时,能够通过抑制肠道CYP3A4导致严重的DDI。例如,大鼠口服2.5 mg·kg^-1的白藜芦醇能够显著增加地尔硫䓬和尼卡地平的生物利用度,地尔硫䓬和尼卡地平的C_max和AUC均明显增加。原因是白藜芦醇减少了药物在肠道的代谢,增加了吸收。在人体实验中发现白藜芦醇增加了CYP3A4的底物丁螺环酮的AUC。虽然增加的程度只是空白组的1.33倍,但是值得注意的是,由于丁螺环酮首过代谢的影响,其生物利用度只有5%,因此,观察到的效应可能是由于抑制了肠道的CYP3A4^[49]。同时在体外实验中发现大剂量的白藜芦醇能够抑制P-gp的功能,从而增加药物的吸收^[24]。因此当大剂量的白藜芦醇与CYP及P-gp底物药物合用时,应该考虑可能发生的DDI。

药物转运体和代谢酶是影响口服药物生物利用度的两个关键因素。近年的研究发现,白藜芦醇对多种转运体和代谢酶的功能及表达都有影响。本文讨论了白藜芦醇对转运体和代谢酶的功能及表达的影响,同时列举了白藜芦醇与一些药物合用时可能发生的DDI。白藜芦醇对药物转运体及代谢酶的诱导与抑制,使得在临床上与其相应转运体及其代谢酶底物药物合用时会产生DDI,甚至可能导致毒性反应的发生。此时应该相应的调整给药方案,达到提高疗效、降低毒性的最佳治疗效果。