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P糖蛋白与药物的体内进程

P-糖蛋白与药物的体内进程

【摘要】ATP结合盒转运载体蛋白作为阻碍药物体内进程的重要因素已被普遍研究，P-糖蛋白（P-gp）是其中最要紧的一种转运子。

P-gp的结构、特点及组织散布决定了其在药物的吸收、散布、代谢、排泄方面的重要作用。

了解P-gp的这些作用有助于增加临床用药的合理性。

通过近三十年的进展，尽管研究P-gp的方式已经较为成熟；可是，目前对转运子的研究仍有许多争议存在，还有很多问题需要解决。

本文要紧论述P-gp的特性及其对药物体内进程的阻碍。

【关键词】ATP结合盒转运载体蛋白；P-糖蛋白；药物体内进程

最近几年来，ATP结合盒转运载体蛋白对药物体内进程的阻碍已被普遍研究。

P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）是其中最大的一个亚系。

研究发觉，P-gp在许多组织有散布，是一种ATP依托性膜转运体，作为药物转运子，其作用类似于排出泵，可将药物从细胞内外排而使胞内药物浓度降低，从而降低药效［1］。

因此，P-gp与底物及调剂子之间的彼此作用能阻碍药物的吸收、散布、代谢、排泄。

目前要紧用细胞内模型（caco-2细胞系）和动物模型（mdr基因敲除小鼠）研究P-gp对其底物的药代动力学阻碍，经常使用的调剂子有环孢素A（CsA）和维拉帕米。

1熟悉ATP结合盒转运载体蛋白家族

ATP结合盒转运载体蛋白（ATP-bindingcassettetransporter，ABC）是细胞膜糖蛋白，这些蛋白包括调控性膜通道等，包括有一个ATP结合蛋白盒及一个转运膜区。

哺乳类动物，活性ABC至少由四个如此的区域组成（两个转运膜区和两个ATP结合盒）。

这些区域或呈此刻一个多肽链里（完整转运子），或在两个分离的蛋白中（半转运子）；后者是功能性ABC特殊的转运子二聚体［2］。

已有49种人类ABC基因被命名［3］。

基于种系分析，这些转运子已被分为7个亚科（ABCA～ABCG）。

三种要紧的多药耐药性ABC是MDR一、MRP1和ABCG2［2］。

ABC的要紧功能是小分子物质及多肽分子跨膜转运［3］。

转运膜区会通过改变形态许诺某些分子通过。

ATP结合盒结合或水解胞浆中的ATP，以此确保转运底物所需的足够能量。

ATP结合盒及转运膜区的这些特殊反映能够使转运子与底物像齿轮一样吻归并通过水解ATP来转运底物［4］。

相同的转运子可存在于多种组织和细胞中。

尽管底物的种类多种多样，但ABC家族显现出许多结构相似性。

从原核生物系统到哺乳动物系统，ABC趋向于通过增加分子功能单位的数量来增加结构的复杂性［5］。

2P-gp的结构、生化特性及可能的转运机制

P-gp的结构P-gp是由1280个氨基酸组成的跨膜蛋白，分子量为170kD，由两个相似的部份组成。

其中每一个部份包括六个转运膜区和一个ATP结合利用区。

两部份被一个线性的易变区域隔开，若是线性区域缺失，尽管细胞表面的蛋白表达与原蛋白相似，但丧失了转运及药物刺激ATP酶活性的功能。

如用一个有足够柔韧性二级结构的多肽链替换那个缺失的结构，分子的功能就会恢复。

这些数听说明P-gp两个半球的彼此作用是分子功能的关键［6］。

生物化学特性研究说明1molP-gp可水解1mol的ATP。

已证明人和仓鼠提纯的P-gp的两个ATP部位均能水解ATP，但机制并非完全一致［7］。

人类P-gp的突变将阻碍底物的特异性。

P-gp的转运机制P-gp在某些组织（肝、肾、小肠、大肠的上皮、脑毛细血管内皮细胞、卵巢和睾丸）表现屏障功能。

不同的研究模型已被用于说明P-gp的转运机制。

Roepe描述的改变分派模型中，P-gp的过度表达可致使膜电位的改变和/或细胞内pH的改变，最终改变药物的分派和细胞内药物浓度。

flip-pase模型中，P-gp扮演类似于膜脂质移位酶的角色，它将底物从脂质双层分子的内面转移至外面。

Vaccumcleanermodel模型中，P-gp直接与底物在脂质双层分子中彼此作用，并通过ATP及ATP酶把它们转运到细胞外。

P-gp似乎既从脂质双层分子的外层也从脂质双层分子的内层泵出底物。

P-gp在底物抵达细胞浆之前即将细胞膜脂质层的底物转运到细胞外，进而排除其作用。

但至今没有一个模型被进一步验证和核实，P-gp在药物转运方面的确切机制仍有争议［8，9］。

3P-gp对药物代谢动力学的阻碍

P-gp在大肠及小肠的黏膜、血脑屏障、睾丸毛细血管上皮细胞、肝细胞、肾上腺及肾近端小管均有散布，因此它对药物的体内进程有显著阻碍［10］。

从多药耐药（mdr）基因敲除小鼠取得的研究数据支持P-gp在药物吸收、散布、代谢及排除方面的作用［11，12］。

P-gp与药物吸收生理条件下P-gp在胃、小肠及结肠的腔上皮细胞有表达［10］。

从细胞内模型及动物模型的研究中指出，调剂P-gp能够阻碍P-gp底物的生物利费用、血浆峰浓度、表观清除率、药－时曲线下面积等药动学参数。

因此设计有效的P-gp调剂子，可抑制药物（底物）排泄至肠腔，从而增加药物的吸收［13，14］。

体外实验（Caco-2细胞模型）结果说明，CsA口服给药时，胃肠道部位的P-gp可致使其吸收不完全。

CsA作为P-gp的抑制剂，与其他药物合历时，可引发这些药物的药代动力学改变。

Scheulen等证明应用CsA后，阿霉素的AUC增加了40%［14］。

CsA与头孢吡肟合用，头孢吡肟的平均滞后时刻（MRT）由原先的延长至，血浆AUC由4775μg/（ml·min）增加到6960μg/（ml·min），脑内AUC由μg/（ml·min）增加到μg/（ml·min）［15］。

因此，P-gp可能成为口服给药吸收的屏障。

P-gp与药物散布药物在含P-gp较多的组织（如血－脑屏障、肾、肝等）散布时将受P-gp的阻碍［10］。

mdr基因敲除小鼠和基因完整的小鼠组织内药物浓度测定结果显示，mdr基因敲除小鼠的小肠、肝及脑中地高辛、CsA及地塞米松的浓度高于mdr基因完整小鼠。

在应用低剂量的利福平（kg）后，mdr基因敲除小鼠的肝细胞和血浆利福平浓度是mdr基因完整小鼠的倍及～70倍［16］。

血脑屏障在物质进入脑内的进程中起着十分重要的作用，存在于脑毛细血管内皮细胞上的P-gp参与了这一作用［17］。

mdr基因敲除小鼠模型研究地高辛与CsA脑内的吸收和散布情形时发觉：

经尾静脉注射CsA（1mg/kg）4、8和24h后，脑内CsA的浓度别离是正常小鼠的、和倍；血浆浓度别离是正常小鼠的、和倍。

静脉注射地高辛（1mg/kg）4h后的脑内浓度是正常小鼠的35倍，血浆、小肠和肝脏浓度增加1倍［18］。

mdr1a基因敲除小鼠静脉注射司帕沙星4h后脑内浓度增加了3倍，而血浆浓度无改变［19］。

另外，这些小鼠较mdr基因完整的小鼠对杀虫剂、依维菌素的神经毒作用更为明显［18］。

因此，抑制P-gp能够阻碍其底物的组织散布，进而改变它们的毒性专门是在中枢神经系统毒性方面。

P-gp与药物代谢研究发觉，细胞色素P450亚科3A4（CYP3A4）和P-gp有着相似的组织散布及相似的底物。

P-gp表达于小肠、结肠及肝胆小管的腔上皮细胞；CYP3A4那么要紧存在于小肠及肝脏［20］。

另外，P-gp的调剂子也常是CYP3A4的调剂子［12，21，22］。

两个系总一起避免细胞内异生物及毒物的积聚。

致癌物质能够一起诱导CYP3A4和P-gp的表达，这是对细胞内新陈代谢增加的一种弥补反映。

体外实验已发觉利福平能够同时诱发P-gp表达和CYP3A4激活。

因此，上调CYP3A4的药物或许也能上调P-gp的表达［22］。

以往的观点，个体间药物代谢的不同要紧归因于细胞色素P450表达的不同，可是，由于P-gp与细胞色素P450有着相似的底物及调剂子，P-gp在个体间的药物代谢的不同也将起到关键的作用。

P-gp与药物排除由于P-gp呈此刻肝脏胆小管和肾近曲小管的刷状缘中，推测其在药物经胆汁和/或肾脏排除中可能扮演重要角色。

当与异搏定或CsA合历时，长春碱和秋水仙碱的胆清除将会减少。

胆红素是P-gp的底物，且胆汁淤积能显著增加P-gp的表达，抑制P-gp的功能可致使高胆红素血症［21］。

在小鼠肾模型中，P-gp介导的肾近曲小管地高辛的分泌会被异搏定和奎尼丁抑制［23，24］。

地高辛与奎尼丁合历时，地高辛的机体总清除率从±ml/h降至±ml/h，肠清除率从±ml/h降至±ml/h［25］。

临床上异搏定和奎尼丁致使地高辛血浓度和毒性的增加，或许正是通过抑制P-gp而发生的。

综上所述，P-gp在内源、外源性底物的吸收、散布、代谢、排泄方面起着重要的作用；而P-gp关于药物体内进程、疾病医治及临床疗效阻碍的确切机制是特殊的，也是复杂的。

4小结与展望

1976年Juliano和Ling第一次证明P-gp在多药耐药性肿瘤细胞中过度表达［26］，此刻人们已在多个领域对P-gp进行了研究，并在药物代谢、抗肿瘤、寄生虫及真菌医治中的多药耐药性研究方面取得了一些进展；这些研究或许能够为以后完全排除癌症医治中的耐药性问题，解决好寄生虫与真菌的医治问题奠定一些理论基础。

可是，咱们也应当看到目前还有许多问题亟待解决与证明。

如P-gp对HIV感染者药物医治的阻碍，对器官移植病人术后抗免疫排斥反映用药的阻碍和P-gp与非口服、静脉途径吸收（经皮吸收）药物的作用机制等还不十分明确。

因此，P-gp对药物体内进程阻碍的确切机制仍有待尔后进一步研究完善。

【参考文献】

1GottesmanMM，PastanI.Biochemistryofmultidrugresistancemediatedbythemultidrugtransporter.AnnRevBiochem，1993，62：

385-427.

2SarkadiB，Ozvegy-LaczkaC，NemetK，etal.ABCG2-atransporterforallseasons.FEBSLett，2004，567

（1）：

116-120.

3LockhartAC，TironaRG，KimRB.PharmacogeneticsofATP-bindingcassettetransportersincancerandchemotherapy.MolCancerTher，2003，2（7）：

685-698.

4VaradiA，TusnadyGE，SarkadiB.ABCproteins：

FromBacteriatoMan.JBioChem，2003，22：

37-46.

5SVAmbudkar，MMGottesman，CKSarfaty，etal.P-glycoprotein：

fromgenomicstomechanism.Oncogene，2003，22：

7468-7485.

6HrycynaCA，RamachandraM，GottesmanMM，etal.MechanismofActionofHumanP-glycoproteinATPaseActivity.JBioChem，1988，273：

.

7UrbatschIL，SamKaranB，WeberJ，etal.P-glycoproteinIsStablyInhibitedbyVanadate-inducedTrappingofNucleotideataSingleCatalyticSite.JBiochem，1995，270：

.

8AmbudlcarSV，CarderelliCO，PashinskyI，etal.RelationBetweentheTurnoverNumberforVinblastineTransportandforVinblastine-stimulatedATPHydrolysisbyHumanP-glycoprotein.JBioChem，1997，272：

21160-21165.

9AgnesLo，PharmD.P-glycoproteinandDrugTherapyinOrgantransplantation.JClinPharmacol，1999，39：

995-1005.

10FogoAT，ShenDW，MickleyLA，etal.Intrinsicdrugresistanceinhumankidneycancerisassociatedwithexpressionofahumanmultidrug-resistancegene.JClinOncol，1987，5：

1922-1927.

11JohnsonDR，FinchRA，LinZP，etal.Thepharmacologicalphenotypeofcombinedmultidrug-resistancemdr1a/mdr1b-andmrp1-deficientmice.CancerRes，2001，61：

1469-1476.

12MVRelling.ArethemajoreffectsofP-glycoproteinmodulatorsduetoalteredpharmacokineticsofanticancerdrugs?

TherapeuticDrugMonitoring，1996，18：

350-356.

13SikicBI，FisherGA，LumBL，etal.ModulationandpreventionofmultidrugresistancebyinhibitorsofP-glycoprotein.CancerChemotherPharmacol，1997，40（Suppl）：

S13-S19.

14RushingDA，RaberSR，RodvoldKA，etal.Theeffectsofcyclosporineonthepharmacokineticsofdoxorubicininpatientswithsmallcelllungcancer.Cancer，1994，74：

834-841.

15ChangYL，ChouMH，LinMF，etal.EffectofcyclosporineaP-glycoproteininhibitoronthepharmacokineticsofcefepimeinratbloodandbrain：

amicrodialysisstudy.LifeSci，2001，69

（2）：

191.

16SchuetzEG，SchinkelAH，RellingMV，etal.P-glycoprotein：

amajordeterminantofrifampicin-inducibleexpressionofcytochromeP4503Ainmiceandhumans.ProcNatlAcadSciUSA，1996，93：

4001-4005.

17AtsushiSakata.InvivoevidenceforATP-dependentandp-glycoproteinmediatedtransportofcyclosporinattheblood-brainbarrier.Biochemicalpharmacology，1994，48（10）：

1989-1992.

18SchinkelAH，WagenaarE.AbsenceofthemdraP-glycoproteininmiceaffectstissuedistributionandpharmacokineticsofdexamethasone，digoxinandcyclosporinA.JClinInvest，1995，96（4）：

1698-1705.

19DeLangeEC，MarchandS，VanDenBergD，etal.InvitroandinvivoinvestigationsonfluoroquinoloneseffectsoftheP-glycoproteineffluxtransporteronbraindistributionofJPharmSci，2000，12

（2）：

85.

20WacherVJ，WuCY，BenetLZ.OverlappingsubstratespecificityandtissuedistributionofcytochromeP4503AandP-glycoprotein：

implicationsfordrugdeliveryandactivityincancerchemotherapy.MolCarcinog，1995，13：

129-134.

21SlaughterRL，EdwardsDJ.Recentadvances：

thecytochromeP-450enzymes.AnnPharmacother，1995，29：

619-624.

22SchuetzEG，BeckWT，SchuetzJD.ModulatorsandsubstratesofP-glycoproteinandcytochromeP4503Acoordinatelyup-regulatetheseproteinsinhumancoloncarcinomacells.MolPharmacol，1996，49：

311-318.

23LumBL，GoslandMP.MDRexpressioninnormaltissues：

pharmacologicalimplicationsfortheclinicaluseofP-glycoproteininhibitors.HematolOncolClinNorthAm，1995，9：

319-336.

24HoriR，OkamuraN，AibaT，etal.RoleofP-glycoproteininrenaltubularsecretionofdigoxinintheisolatedperfusedratkidney.JPharmacolExpTher，1993，266：

1620-1625.

25SuS，HuangJ.InhibitionoftheintestinaldigoxinabsorptionandexsorptionbyMetabDispos，1996，24

（2）：

142.

26KWScotto.TranscriptionalregulationofABCdrugtransporters.Oncogene，2003，22：

7496-7511.