肠道转运蛋白与中药有效成分的吸收

刘银丽，乐 健，洪战英*

[1.第二军医大学药学院药物分析学教研室，上海市药物(中药)代谢产物研究重点实验室，上海 200433；2.上海市食品药品检验所化学室，上海 200233]

小肠是中药成分吸收最重要的部位。肠道转运蛋白(intestinal transport proteins,ITPs)是中药成分吸收的屏障，对中药成分的吸收产生诱导或抑制作用。ITPs主要包括ATP结合盒式膜转运体家族(ATP-binding cassette transporters，ABC transporters)和溶质转运体超家族(superfamily of solute carriers,SLCs)。ATP结合盒式膜转运体能够将药物、外源性物质、代谢物排出肠道，主要有P-糖蛋白(P-gp)、多药耐药相关蛋白2(MRP2)和乳腺癌耐药蛋白(BCRP)。溶质转运体不需要依靠ATP供能，研究最多的是寡肽转运体(PepT1)、有机阴离子转运体(OATPs)、有机阳离子转运体(OCTs)、单元羧酸转运蛋白(MCTs)等[1]。图1显示了转运体在肠道细胞上的分布。本文对近年来ITPs在中药有效成分吸收研究中的应用进行综述。

1 肠道屏障中的转运蛋白

图1 转运体在肠道上皮细胞的分布

1.1 P-糖蛋白(P-gp) P-gp 是目前研究最多的转运蛋白，它是依靠ATP供能的外排蛋白(efflux transporter)。人P-gp编码基因为ABCB1，含有1280个氨基酸，以糖基化形式存在，相对分子质量为1.7×105，由两个同源的结构部分组成，每部分含有6个α 螺旋的跨膜区(transmembrane domain，TMD)和一个胞质端核苷酸结合区(nucleotide-binding domain，NBD)[2]。在肠道，P-gp定位于肠黏膜上皮细胞刷状缘顶侧膜，从十二指肠到结肠逐渐增加。人类和大鼠的肠道中药物外排的肠段动力学特征显示，P-gp介导的外排与其ABCB1的表达水平相关，外排率在回肠表现最大。P-gp的底物和抑制剂较多，主要是抗肿瘤药、抗病毒药、免疫抑制药、β受体拮抗药等，包括长春碱、紫杉醇、茚地那韦、沙奎那韦、环孢素、他林洛尔、地高辛等，多数为中性或阳离子的亲脂性化合物[3]。底物包含的氢键受体(或电子供体)基团能与某特定的大分子空间结构发生相互作用，底物若能同P-gp具有较高的形成氢键的能力则可能表现为抑制剂[4]，常见抑制剂有维拉帕米、酮康唑等。目前发现ABCB1的表达水平受孕烷X受体(pregnane X receptor,PXR)、组成型雄烷受体(constitutive androstane receptor,CAR)、维生素D结合受体调节。P-gp存在基因多态性，不同种属、不同机体部位表达不同。P-gp 为肠道重要的屏障，能将外源性物质泵出胞外，保护机体免受伤害，但是它同时也将药物排出，减少肠道中药物的吸收，降低其生物利用度。

1.2 多药耐药相关蛋白2(MRP2) MRP2也是外排蛋白，起着减少外源性药(毒)物吸收的作用。MRP2蛋白编码基因为ABCC2，由1545个氨基酸残基构成，相对分子质量为1.9×105，含有 17个α螺旋的TMD和2个NBD。MRP2在肠上皮细胞刷状缘顶侧膜高度表达，在空肠、十二指肠的表达较高，往回肠和结肠端逐渐减小[5]。MRP2能够结合阴离子化合物，主要为药物的Ⅱ相代谢产物，即药物与谷胱甘肽、葡糖醛酸和硫酸的结合产物[6]。底物有依托泊苷、长春新碱、多柔比星、甲氨蝶呤、利托那韦、17β-雌二醇葡糖醛酸苷，而典型抑制剂有环孢素、吲哚美辛、丙磺舒、MK571。MRP2有两个结合位点，一个为底物转运位点，另一个为调节转运部位和底物的亲和力，能抑制MRP2的分子的特性主要有脂溶性、芳香基团、氢键特性、极性[7]。

1.3 乳腺癌耐药蛋白(BCRP) 此转运蛋白最初在人乳腺癌细胞中发现而得名，编码基因为ABCG2，由655个氨基酸组成，相对分子质量为7.2×104。BCRP蛋白包含6个TMD和1个NBD，是ABC转运体家族中唯一的半转运体，需形成同型二聚体后才可发挥转运功能。BCRP在肠道大量表达于小肠上皮细胞的顶侧膜，尤其在空肠居多，主要负责内外源性化合物的外排。BCRP主要介导抗肿瘤药的转运，如米托蒽醌、柔红霉素、喜树碱类、依托泊苷等。许多蛋白酶抑制剂如洛匹那韦、利托纳韦等都是BCRP有效的抑制剂[8]，脂溶性和极性可能成为BCRP抑制作用的决定因素[9]。

1.4 寡肽转运体(PepT1) 人PepT1编码基因为SLC15A1，由708个氨基酸组成，相对分子质量为7.8×104。PepT1属于跨膜蛋白，主要表达在小肠上皮细胞顶侧膜上，其表达由绒毛顶部向隐窝逐渐减少，从十二指肠至回肠逐渐降低。PepT1是一种H+依赖的、低亲和力/高容量寡肽转运体，参与二肽和三肽的跨膜转运，转运药物包括β-内酰胺类抗生素、抗癌药物贝他定(bestatin)、血管紧张素转换酶抑制剂如卡托普利等[10]。PepT1为吸收型转运体(absorptive transporter)，其底物结构中分子大小、立体构型、末端基团、电荷、肽键等都会影响其本身的吸收，可以将药物前药设计成二肽、三肽类似物(即氨基衍生化)，从而改进药物的吸收[11]。PepT1的活性受很多因素影响,包括金属离子、饮食、激素、生长因子和昼夜节律等。病理情况对PepT1的活性也有影响，如炎症性肠疾病时PepT1在结肠部位异常高表达[12]。

1.5 有机阴离子转运体(OATPs) OATPs属于SLCs成员，为吸收型转运体，能够吸收大量的内源性和外源性有机阴离子而影响药物的吸收。OATPs编码基因为SLCO，结构上都有12个TMD和一个胞外环结构及一个N位糖基化位点。OATPs的氨基酸序列在不同种属间的表达不同，OATPs家族的成员较多，不同部位表达不同，这是OATPs研究困难的原因之一。在人类肠道中表达的主要是OATP1A2、OATP2B1，位于肠黏膜上皮细胞的顶侧膜。OATPs主要转运有机阴离子化合物，包括胆酸、类固醇共轭物、甲状腺激素、寡肽。OATPs为Na+非依赖性转运体，而OATP2B1有pH依赖性，肠道中的pH值会对其底物的吸收产生影响[13]。OATPs的底物有交叉，非索非那定是OATPs、MRP2及P-gp的共同底物[14]。OATPs的底物有普伐他汀、氟伐他汀、缬沙坦、瑞格列奈[15]等，而亲脂性和极性表面积是OATPs抑制作用的关键分子特征[16]。

2 ITPs在中药吸收中的作用

ITPs对中药及其有效成分的吸收起着重要的作用。诱导外排型转运体(如ABC转运体)能减少药物的吸收，抑制外排型转运体则增加药物的吸收，对吸收型转运体(如溶质转运体)则起到相反的作用。ITPs对药物吸收影响的研究方法分为体内法和体外法，体内法包括大鼠在体肠灌流法、基因小鼠，体外法包括细胞培养法(Caco-2细胞、MDCKⅡ细胞等)、刷状缘膜囊泡法、外翻转肠法等。研究表明，中药及其有效成分可作用于ITPs(抑制或诱导转运蛋白的功能)，或作为转运蛋白的潜在底物被外排或吸收。

2.1 ITPs对单味中药的作用

2.1.1 作为转运蛋白的底物 很多中药有效成分是外排型转运蛋白的底物，导致肠道内吸收减少而降低生物利用度，目前研究较多的转运蛋白主要是P-gp、MRP2、BCRP等。

P-gp的底物有五味子、甘草、丹参等。五味子含有丰富的类黄酮和木酚素类，在大鼠在体肠灌流研究中发现，加入P-gp抑制剂维拉帕米能显著增加五味子酯甲、五味子甲素和五味子乙素的吸收速率常数(Ka)和表观渗透系数(Papp)[17]；健康男性志愿者口服五味子提取物300 mg，bid，共14 d，能够提高P-gp底物他利洛尔的cmax和AUC，表明五味子是P-gp的底物[18]。Caco-2细胞模型中发现甘草次酸是双向转运，以外排转运占优势[19]。大鼠喂食甘草提取物10 g/kg，bid，共1周，能够轻度抑制P-gp功能，增加P-gp底物罗丹明123的吸收，显示甘草提取物是P-gp的底物[20]。

研究发现，MRP2参与某些黄酮苷元的葡糖醛酸代谢物和硫酸代谢物在肠道中的外排。MRP2外排蛋白抑制剂丙磺舒及底物溴磺肽钠都能够显著增加反式白藜芦醇在回肠的吸收，P-gp及MRP2共同底物甲氨蝶呤也能够增加其肠吸收，但P-gp抑制剂地高辛和维拉帕米则无此作用，提示MRP2参与反式白藜芦醇的外排[21]。在人类Caco-2细胞和大鼠在体肠灌流模型中发现，宝藿苷Ⅰ在MRP2和BCRP抑制剂存在时外排显著被抑制；淫羊藿苷在P-gp抑制剂维拉帕米的存在下，外排显著被抑制，推断异戊二烯基类黄酮生物利用度低与转运蛋白介导的外排相关[22]。

2.1.2 作为转运蛋白的抑制剂 某些中药成分是肠道外排转运蛋白的抑制剂，同转运蛋白介导的药物合用，可以减少肠道对这些药物的外排，增加吸收。

银杏能抑制P-gp的活性，健康男性志愿者多次口服银杏提取液(360 mg/d ×14 d)，P-gp底物他林洛尔的cmax与AUC0→∝均增加[23]。体外Caco-2细胞模型研究发现，35 μmol/L的姜黄素可能通过抑制P-gp基因的表达，减少P-gp底物罗丹明123的外排，表明它是P-gp的抑制剂[24]。在Caco-2细胞模型中,刺五加提取物可剂量依赖性地提高P-gp底物地高辛从顶膜侧到基底侧的渗透，而减少PepT1底物头孢氨苄从顶膜侧到基底侧的渗透，还能显著提高P-gp底物罗丹明123的吸收，减少PepT1底物Gly-Sar的吸收，可见刺五加提取物能够抑制P-gp、PepT1的活性[25]。天然产物绿茶中的成分epigallocatechin 3-O-gallate等槲皮素类具有抑制OATP1B1和OATP1B3的作用[26](见表1)。

表1 肠道转运蛋白潜在的底物、抑制剂和诱导剂

2.1.3 作为转运蛋白的诱导剂 有些中药成分作为P-gp的诱导剂，与其他药物合用时可减少其他药物的吸收。贯叶连翘(St. John’s Wort)主要用于治疗抑郁症，其提取物通过诱导P-gp，降低抗肿瘤药如伊马替尼、伊立替康的血药浓度，从而减弱这些药物的临床疗效[32]。健康志愿者服用21 d大蒜提取物，使十二指肠P-gp的表达增加到131%，沙奎那韦AUC减少到85%，但不影响CYP3A4的表达，不影响辛伐他汀和普伐他汀的AUC，提示大蒜提取物能诱导肠道P-gp的表达，必须注意与其他药物合用时的药物相互作用[33]。表1列举了中药成分中潜在的肠道转运蛋白底物、抑制剂和诱导剂。

2.2 ITPs对中药配伍的作用 对于药物吸收而言，中药的配伍绝非只是简单的药效相加，有些中药间的配伍能够影响转运蛋白的作用，调整药物之间的比例有可能增强有效成分在肠道的吸收。采用Caco-2细胞模型研究发现，小柴胡汤中的黄酮类化合物的膜通透性差，经外排转运体P-gp和MRP2进行转运，有相当数量的黄酮类化合物在小肠中进行结合代谢，从而限制了其生物利用度[36]。葛根素在加入 P-gp和MRP抑制剂后，吸收方向的Papp显著增大；白芷提取物对葛根素有一定的吸收促进作用[37]。吴茱萸对黄连中小檗碱和巴马汀在大鼠肠道吸收中的影响研究结果显示，吴茱萸提取物和黄连提取物或者小檗碱、巴马汀配比为12∶6时，均能提高小檗碱和巴马汀的Ka和Papp,提示吴茱萸提取物可能抑制P-gp[38]。外翻肠囊法实验证实，二萜类丹参酮等丹参的其他成分有类似P-gp抑制剂维拉帕米相同的作用，减少P-gp对隐丹参酮的外排，增加隐丹参酮在肠道的吸收[39]。

3 结论与展望

中药成分的肠道吸收决定其口服生物利用度，肠细胞膜上的转运蛋白作为肠道吸收的关卡，它的抑制剂和诱导剂则是影响肠道吸收的主要原因。因此，研究ITPs对中药有效成分吸收的影响具有重要意义。P-gp是体内分布最广的转运蛋白，相关研究较多，拥有广泛的底物，其他如MRP2、BCRP等转运蛋白的报道较少。中药成分作为ITPs底物和抑制剂的研究较多，作为诱导剂的报道甚少，而诱导剂能够增强吸收型转运蛋白的底物在肠道吸收，更多的研究有待开展。中药有效成分作为转运蛋白的底物而影响吸收，中药与西药或者食物同时服用会发生相互作用，这些物质可能是转运蛋白的抑制剂或是诱导剂，同时ITPs也是中药配伍吸收研究的一个切入点。

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