蛋白多肽类药物口服给药研究进展

蛋白多肽类药物口服给药研究进展

随着生物技术的发展，发现了越来越多具有生理活性的多酚类和蛋白分子。同时,利用转基因植物动物大批量生产药用蛋白、多肽已成为可能,多肽或蛋白类药物在现代疾病预防和治疗中作用日益突出。但是,由于蛋白多肽类药物本身的性质以及人体对其产生的各个屏障,其常规给药途径一直以注射为主。为了进一步发挥蛋白多肽类药物的临床应用,近年来,国内外对其口服制剂的研究开发异常活跃。本文概述了近年来蛋白多肽类药物口服给药的研究进展。1蛋白多肽类药物的生物利用度相对于注射给药,口服是一种方便并且病人依从性比较高的给药方式,对于需要长期给药的病人尤其方便。蛋白多肽类药物目前已有个别品种实现了口服给药,如口服干扰素、胸腺肽、脑蛋白水解物等。但是,由于药物本身的结构以及人体的吸收问题,蛋白多肽类药物口服生物利用度很低。通常情况下,蛋白多肽类药物分子量大,难以通过消化系统的生物膜屏障,如肝脏的首过效应强;胃酸、消化道酶等对蛋白多肽类药物有破坏、降解或聚合作用,严重影响其稳定性,如胰岛素在胃肠道中容易聚集成六聚体甚至更高形式的聚合体,形成聚合体以后就不易通过肠道扩散吸收。因此,提高口服生物利用度是蛋白多肽类药物口服给药的关键。近年来,蛋白多肽类药物的口服给药技术研究不断取得新进展,为进一步发挥其医疗和经济提供了新的技术支撑。2关于蛋白质和多酚类药物的科学研究2.1trh的提供药物及相关研究蛋白多肽类药物分子大,极性强,吸收难,同时胃肠道的酶类对其也有降解作用。通过对蛋白多肽类药物适当的结构修饰,可增加药物的亲脂性,减少酶解,从而提高生物利用度。对药物的结构修饰可从以下几个方面进行:亲脂性、、电荷数、等电点、分子大小、化学稳定性以及对载体的亲和力等。对不同的药物采取不同的修饰策略:如增加药物的亲脂性:药物与亲脂性基团结合后,产生亲脂性更强的前体药物,这方面研究得较多的有促甲状腺素释放激素(TRH),TRH亲水性大,难通过生物膜,同时在体内被焦谷氨酰氨基肽酶迅速代谢,口服给药治疗效果不佳。Bundgaard和MΦss等将TRH组氨酸末端的咪唑基团用氯甲酸酯酰化后生成TRH前体药物,体外试验表明:前体药物的膜透过性较好。YamadaK等用月桂酸修饰促甲状腺释放激素(TRH),并用125I标记法测定其稳定性和肠吸收能力,结果表明,月桂酸修饰的TRH不仅亲脂性增加,抗酶降解能力也有所提高。也有增加药物亲水性而利于吸收例子:环孢素油水分配系数很大,口服后吸收不规则,Bundgaard等发现环孢素在酸性条件下能生成异环孢素A,该生成物能转化成环孢素,同时具有亲水亲脂性,具有更好的膜透过性。MarschutzMK等研究含有细胞毒T淋巴细胞抗原决定簇的13个氨基酸的肽链,发现简单的对肽链N端和C端进行结构修饰就能显著提高肽链对于肠肽酶攻击的稳定性。同时如果将经结构修饰的肽链用于带有抑制酶分泌的粘膜粘附载药系统,则能够显著提高其抗原生物活性。KahnsAH等将去氨加压素的酪氨酸酚羟基衍生化,分别生成脂肪链的羧酸酯和碳酸酯,发现三甲基乙酸酯衍生物膜透过性明显增高,同时,对于蛋白水解酶的稳定性也有所提高。2.2维生素b与糖质蛋白共价形成循环吸收促进剂能够促进蛋白多肽类药物的吸收。水杨酸类、胆酸盐类、表面活性剂、脂肪酸类、氨基酸类衍生物、金属鏊合剂等均有吸收促进作用。但吸收促进剂的作用机理和长期应用毒性并不十分明确。吸收促进剂通过改变粘液流变学性质,提高膜流动性、溶解膜成分、与膜蛋白相互作用,形成离子对,使上皮细胞ATP消耗、磷脂酶C紧密连接物的调节、肌动蛋白肌球蛋白环的收缩、胞外Ca2+的螯合等可能的机理促进吸收。吸收促进剂能短暂地扰乱上皮细胞膜,许多内源性分子可能因此而进入血液循环,毒性反应一般只能通过长期毒性来评价。KastCE等发现,PCP-半胱氨酸—谷胱肝肽体系具有强烈而持久的促渗透作用,能够显著增强低分子量肝素的生物利用度。维生素B12是通过膜蛋白受体介导的内吞作用进入循环。AlsenzJ等将维生素B12与肽制成共价结合物,使维生素B12结合的八肽摄取率高达40%～45%,提示可以将蛋白多肽类药物与维生素B12做成代谢稳定的共价结合物,可以使药物利用维生素B12的机体摄取途径从而提高蛋白多肽类药物的吸收。Russel-Jones等发现将G-SCF(粒细胞集落刺激因子)和EPO(人红细胞生成素)与维生素B12共价结合能够提高二者的口服吸收。进一步的试验表明,维生素B12连接的纳米粒也能够从肠进入循环,如果将纳米粒中结合蛋白多肽类药物药物,则能够保护药物在肠道免受降解。同时,药物也能够进入循环。2.3生物兼容酶抑制剂处方中含有药物及其代谢酶抑制剂可以减少药物代谢而增加药物吸收。蛋白多肽类药物的抑制剂报道有多种,并且方法可行。在多肽与蛋白类药物的肠道吸收中,多种酶类如氨基肽酶、内肽酶、血管紧张素转换酶、金属肽酶等均参与该过程。同时使用多种酶抑制剂能使药物在酶分布较少的区域内显著地提高吸收度。如YamamatoA等发现胆酸盐、卡莫司他、杆菌肽作为酶抑制剂与胰岛素同时应用,能明显地增强大鼠对胰岛素的吸收。此外,FuijiS等发现应用糜蛋白酶抑制剂FK-448也能增加大鼠和狗肠内胰岛素的吸收。ForadoriA等亦发现CYP3A4抑制剂能够显著增加环孢菌素口服生物利用度。在采用酶抑制剂的同时采用控释技术使药物在酶分布较少的部位吸收则更能够增加大分子肽类和蛋白类药物的吸收。Bowman-Birkinhibitor(BBI)是大豆提取物的提纯物质,是胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的抑制剂,作为一种生物兼容的酶抑制剂被广泛研究。GuggiD等将BBI和弹性蛋白酶抑制剂分别结合在壳聚糖中,用含蛋白酶的人工肠液试验,结果表明,含有酶抑制剂的壳聚糖聚合物能够保护降钙素,使其降解速度减慢。但是,酶抑制剂只有在一定时间和一定位点上才会发挥作用,所以,关键是要使药物和抑制剂同时通过代谢部位。通过用聚合物膜、脂质体、微囊微球等技术将药物与酶抑制剂包封起来实现这一目标。近年来,天然聚合物如壳聚糖、纤维素和海藻等及其经过化学修饰的衍生物,作为蛋白多肽类药物载体被广泛研究。未经化学修饰的壳聚糖具有一定的促渗透作用,将酶抑制剂固定在聚合物内部对酶的降解起保护作用,同时,壳聚糖及其衍生物还有一定的粘膜粘附性。Bernkop-SchnurchA等认为壳聚糖的主要作用粘膜粘附、促渗透和药物控制释放。对壳聚糖2位进行改造可以使壳聚糖具有抑酶作用,使得壳聚糖成为蛋白多肽类药物口服制剂的潜在的优良载体。Bernkop-Schnurch等还发现壳聚糖及其衍生物能显著提高蛋白多肽类药物如胰岛素、降钙素、布舍瑞林的口服生物利用度。2.4肠道黏膜生物黏合剂蛋白多肽类药物被粘附或结合在肠道粘膜上皮,应用粘膜粘附剂能够直接改变粘膜上皮的通透性,增强非特异性受体介导的细胞内吞作用对药物的摄取和吸收,其主要原理如下:(1)口服给药后粘附在消化道粘膜表面,能延长药物胃肠道停留时间。(2)生物粘附剂与胃肠道粘膜紧密接触,既能增加药物吸收总量,也可增加药物吸收速率。(3)对于在胃肠道易被破坏且吸收具有部位特异性的药物如蛋白多肽类,使用粘膜粘附剂可使其在结肠定位释药免遭破坏。但口服生物粘附剂的影响因素颇多,饮食、胃肠道蠕动、个体差异、消化道粘膜更新、消化液的pH值等,目前仍处于临床前阶段。SakumaS等的研究表明,将具有亲水聚合链的粘膜粘附纳米粒与降钙素共同使用,粘膜粘附纳米粒能够增强降钙素从粘膜层到绒毛膜层的渗透,其渗透强度与降钙素的剂量相关,异丙烯酰胺和乙烯胺的纳米粒并未引起肠粘膜损伤。2.5蛋白多肽类药物的释放蛋白多肽类药物在胃中可能被胃液的低pH值造成水解,而胃肠道中的各种酶类也是影响其口服吸收的主要因素。寻找合适的吸收位点,避免被胃肠道中的酶降解,避免肝脏对药物的首过效应,将是解决蛋白多肽类药物口服吸收的首要问题。胃肠道中不同的位置酶的种类和数量是不同的:(1)大肠:可能是蛋白多肽类药物吸收的最佳部位,因为药物在此停留10～24h,消化酶的活性较低,使用肠溶衣和适当的控释技术使药物在此释放,可能增加蛋白多肽类药物的吸收。(2)结肠:药物在结肠停留时间长,结肠面积大,可部分改善药物粘膜吸收差的缺点。吸收促进剂在结肠中停留时间长,可更有效促进药物结肠吸收。人体回盲肠及其以下部位蛋白水解酶含量低,可有效降低此类药物的酶解,故可以考虑蛋白多肽类药物结肠定位释药。结肠的肽酶由结肠中的细菌产生,而不是由细胞分泌产生,结肠肽酶活性与小肠肽酶活性有质与量的差别。某些聚合物可以抵抗胃和小肠中酶的降解,但在结肠中却被结肠细菌分泌的酶水解,根据这一特性,采用合适的聚合物,可设计研制出结肠定位释放的蛋白多肽类药物药物。(3)小肠:人和动物小肠的某些区域存在着与免疫有关的特定的组织区域,如派伊尔氏结(peyer’spatch)的特点是能够使淋巴因子和一定粒径的颗粒进入循环系统。OnalS等将胰岛素装在壳聚糖包衣的藻酸钙胶囊中,研究表明,在人工肠液中比人工胃液中,药物释放要好,并且经过6h温浴,其中未降解的胰岛素仍然有足够浓度,表明此系统可作为胰岛素口服的载药体系。(4)淋巴转运系统:胃肠道淋巴系统转运药物可以绕开肝脏,避免肝脏的首过效应对药物的降解。采用胃肠道淋巴系统转运蛋白多肽类药物,能促进药物进入肝脏处理系统,延长药物在体内分布和保留时间,从而提高蛋白多肽类药物类药物的吸收。2.6亚硝酸根药物系统的开发(1)制作胰岛素硬脂酸纳米粒纳米微粒可载带蛋白多肽类药物使其免遭胃酸破坏,同时纳米微粒作为超微小球或囊型药物载体,可透过生物屏障,被组织和细胞吸收。载药纳米微粒可被胃肠道派伊尔氏结大量吸收,微粒粒径越小越易被吸收。选用对pH值变化敏感和疏水性材料制作纳米微粒,可使纳米微粒在吸收前被免于降解。吴琼珠等采用乳化—溶剂挥发法制备了胰岛素硬脂酸纳米粒,对糖尿病大鼠口服胰岛素硬脂酸纳米粒(10、20u·kg-1),并与胰岛素口服溶液(20u·kg-1)对照,发现胰岛素硬脂酸纳米粒降血糖效果明显优于有显著性胰岛素溶液。Panyi等将胰岛素制成粒径范围为250～400nm的壳聚糖纳米粒,能够显著增强胰岛素的肠吸收。(2)延长药物释放时间脂质体的双层脂膜结构和特性与细胞相似,进入体内后易与肠粘膜细胞发生融合、吸附、脂质交换等作用,从而使药物进入细胞内。此外,脂质体还可保护药物免受肠道酶的降解作用,使药物在体内缓慢释放,延长作用时间。近年来,对抗原—脂质体的口服给药系统进行了大量研究,脂质体包裹水溶性较大的抗原或合成抗原(肽片断),增强了派伊尔氏结对抗原的摄取,引起较强的免疫应答。提示脂质体有可能作为免疫增效剂应用。全东琴等将蝎毒提取液直接制成脂质体前体,有效地保护了其中具有抗癫痫活性的多肽,蝎毒脂质体前体药物口服有效。(3)婴儿用品乳剂中的油相可能增加膜通透性。也可能是乳剂能够增加此类药物的淋巴转运,从而提高生物利用度。国外已有环孢菌素的微乳制剂上市。3蛋白多肽类药物的应用展望口服剂型是人们比较容易接受,也是使用比较方便的剂型。长期以来,一直认为蛋白多肽类药物在消化道中难吸收且易被破坏,难以制成口服剂型。自从发现酶可以穿过小肠壁以后,人们开始研究蛋白多肽类药物口服的可能性,其中疫苗和小分子肽类药物的口服给药已经取得很大进展。但是,蛋白多