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狼毒乙素和新狼毒素A的药物代谢及动力学研究
作 者: 张霞
导 师: 蒋惠娣；曾苏
学 校: 浙江大学
专 业: 药学
关键词: 狼毒乙素 新狼毒素A 人重组酶 代谢 药物动力学 UPLC-MS
分类号: R285
类 型: 博士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
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狼毒为传统草药,在我国临床使用已有非常悠久的历史,广泛用于治疗水肿、恶性肿瘤、白血病、慢性气管炎、皮肤病、妇科病、肺结核、肠结核、淋巴结核等症。狼毒乙素(ECB)的化学名为2,4-dihydroxy-6-methoxy-3-methyl-acetophenone,新狼毒素A(NCA)的化学名为(2S,2’S,3S,3’S)-5,5’,7,7’-tetrahydroxy-2,2’ -bis (4-hydroxyphenyl)-3,3’-bichroman-4,4’ -dione。二者都是中药狼毒的主要有效成分,药理活性已有些报道。药理学研究表明狼毒乙素对耐药型和非耐药型结核杆菌具有明显抑制作用,是已上市药物结核灵片的主要有效成分之一。2,4-dihydroxy-6-methoxyl-methylene-3-methyl-acetophenone,一种狼毒乙素的结构类似物,最近被报导具强抗人宫颈癌细胞(Hela-60)活性,IC50值为95ng/mL。体外实验表明,新狼毒素A具有明显的抗前列腺癌细胞(LNCaP)活性。而狼毒乙素和新狼毒素A的药物代谢和动力学(DM/PK)至今尚未见研究。本文先从狼毒大戟与瑞香狼毒根中分离、制备狼毒乙素和新狼毒素A,再采用各种体内外实验模型对狼毒乙素和新狼毒素A的吸收、转运、代谢、排泄与动力学的性质进行了较系统的研究。本文的研究结果可为狼毒的临床应用及相关的新药研发提供理论和实验依据。1、新狼毒素A在MDCK和MDCK-MDR1细胞中的转运研究新狼毒素A在MDCK和MDCK-MDR1细胞上的转运实验表明,新狼毒素A在这两种细胞中的表观渗透系数均≤1×10-6cm/s,提示其口服后生物利用度较低。新狼毒素A在MDCK-MDR1细胞单层中的转运存在显著的外排现象,并可被P-糖蛋白(P-gp)的经典抑制剂维拉帕米所抑制,表明P-gp参与了新狼毒素A在MDCK-MDR1细胞中的外排转运,提示外排转运蛋白P-gp可能是制约其口服生物利用度的主要生理屏障因素之一。以罗丹明123(R123)作为P-gp的探针底物,评价新狼毒素A对P-gp转运功能的影响,结果表明100μmol/L的新狼毒素A对MDCK-MDR1细胞单层中由P-gp介导的R123外排有显著的抑制作用,提示新狼毒素A可能为P-gp抑制剂。另一方面,新狼毒素A对MDCK细胞具有比较明显的细胞毒性,但对MDCK-MDR1细胞的毒性显著减弱,可能是MDCK-MDR1细胞中高表达的外排蛋白P-gp参与了药物的外排,减少细胞内的蓄积,使毒性下降,也间接验证了新狼毒素A是P-gp底物的实验结果。2、狼毒乙素和新狼毒素A在大鼠肝微粒体和大鼠原代肝细胞中的代谢研究在β-NADPH存在下,狼毒乙素在大鼠肝微粒体中生成一个氧化代谢产物,质谱鉴定其结构是1-(2,4-dihydroxy-6-methoxy-3-methylphenyl)-2-hydroxyethanone,为单羟基化代谢物；在UDPGA存在下,狼毒乙素在大鼠肝微粒体中生成一个单取代葡萄糖醛酸苷,分离后经p-葡萄糖醛酸苷水解酶水解、质谱分析、核磁共振氢谱鉴定其结构为2-hydroxy-6-methoxy-3-methyl-acetophenone-4-O-β-glucuronide。孵育体系中同时加入β-NADPH和尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDPGA)进行一相、二相级联代谢共孵育,结果超过80%的狼毒乙素均转化成单取代葡萄糖醛酸苷,提示狼毒乙素在大鼠体内主要经葡萄糖醛酸化代谢。新狼毒素A在大鼠肝微粒体中不发生氧化代谢,但在UDPGA存在下生成两个代谢产物,经葡萄糖醛酸苷水解酶水解和质谱分析,这两个代谢物均为单取代葡萄糖醛酸苷。狼毒乙素和新狼毒素A在大鼠肝微粒体中发生的葡萄糖醛酸化代谢及狼毒乙素发生的氧化代谢均符合米氏动力学方程。综合应用选择性化学诱导和抑制实验,进行筛选,大鼠肝微粒体中催化狼毒乙素代谢的酶主要是CYP3A, CYP2C11, CYP2C6和UGT1A6/9,其中UGT1A6的贡献更为显著；催化新狼毒素A葡萄糖醛酸化代谢的酶主要是UGT1A3/6/9。将新狼毒素A与大鼠原代肝细胞共孵育,没检测到代谢产物；将狼毒乙素与大鼠原代肝细胞共孵育,检测有痕量的两个代谢物,但相对肝微粒体,原代肝细胞的代谢活性要低很多。3、狼毒乙素和新狼毒素A的大鼠体内代谢、排泄和动力学研究狼毒乙素与新狼毒素A大鼠体内主要发生葡萄糖醛酸化代谢,代谢物分析均只检测到一个葡萄糖醛酸苷。狼毒乙素体内产生的葡萄糖醛酸苷跟体外产生的葡萄糖醛酸苷结构一致。从色谱保留时间判断,新狼毒素A体内产生的葡萄糖醛酸苷跟体外鼠肝微粒体产生的两个中的一个相对应,结构还在鉴定中。对大鼠口服狼毒乙素的动力学行为进行了初步研究,建立了血浆中狼毒乙素葡萄糖醛酸苷测定的UPLC-MS方法。结果显示,大鼠口服狼毒乙素后,在血浆中只明显检测到其单取代葡萄糖醛酸苷。该葡萄糖醛酸苷在大鼠体内的动力学行为符合二室模型,达峰时间约为4小时,提示大鼠口服狼毒乙素后吸收迅速。大鼠口服新狼毒素A后,血浆中没有检测到明显的代谢产物,原形药物的浓度也非常低,提示大鼠口服新狼毒素A的吸收很差,这与新狼毒素A是P-gp底物有关。4、狼毒乙素和新狼毒素A在人肝微粒体、HepG2细胞及人重组酶中的代谢研究狼毒乙素在人肝微粒体中的代谢结果与鼠肝微粒体中的一致,提示狼毒乙素在人体内主要发生葡萄糖醛酸化代谢。新狼毒素A在人肝微粒体中只生成了一个单取代葡萄糖醛酸苷。综合选择性化学抑制及人重组酶实验对这两个底物的代谢活性分析结果,可推测人肝微粒体中参与狼毒乙素代谢的主要酶系是UGT1A6/9、CYP3A4、CYP2C9,其中最主要的是CYP3A4与UGT1A6；参与新狼毒素A代谢的主要酶系是UGT1A3/6/9。狼毒乙素与HepG2细胞孵育时,仅检测到痕量的一相代谢物,没有发现二相代谢物；新狼毒素A与HepG2细胞孵育时,也没发现二相代谢物,提示HepG2细胞对这两个底物的代谢活性很低。
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全文目录
致谢 5-6
摘要 6-9
Abstract 9-13
缩略语 13-20
第1章 引言 20-29
1.1 有毒中药简介 20
1.2 药物代谢与药物的活性和毒性 20-21
1.3 有毒中药代谢的研究对象及研究内容 21
1.4 有毒中药或中药有毒成分代谢的国内外研究进展 21-24
1.4.1 雷公藤内酯 21-22
1.4.2 马兜铃酸 22
1.4.3 乌头类生物碱 22-23
1.4.4 其他生物碱 23
1.4.5 银杏酸 23-24
1.5 狼毒的研究概况 24-28
1.5.1 狼毒及其临床应用 24
1.5.2 狼毒作为生物农药 24-25
1.5.3 狼毒的化学成分与药理活性 25-27
1.5.4 狼毒的质量控制 27-28
1.6 研究目的与方案 28-29
第2章 狼毒乙素和新狼毒素A的分离与制备 29-39
2.1 实验仪器与材料 29-30
2.1.1 仪器 29-30
2.1.2 试剂与材料 30
2.2 实验方法及结果 30-38
2.2.1 狼毒乙素的制备 30-33
2.2.1.1 制备工艺 30-31
2.2.1.2 HPLC分析方法 31
2.2.1.3 半制备液相色谱纯化方法 31
2.2.1.4 狼毒乙素结构的质谱鉴定 31-32
2.2.1.5 狼毒乙素结构的氢谱(~1HNMR,DMSO-d6)鉴定 32-33
2.2.2 新狼毒素A的制备 33-38
2.2.2.1 制备工艺 33-34
2.2.2.2 HPLC分析方法 34-35
2.2.2.3 新狼毒素A的纯化方法 35
2.2.2.4 新狼毒素A结构的质谱鉴定 35-36
2.2.2.5 新狼毒素A的氢谱~1HNMR、碳谱~(13)CNMR(DMSO-d6)鉴定 36-38
2.3 讨论 38
2.4 本章小结 38-39
第3章 新狼毒素A在MDCK和MDCK-MDR1细胞上的转运研究 39-54
3.1 实验仪器与材料 39-41
3.1.1 仪器 39-40
3.1.2 试剂与药品 40
3.1.3 实验相关试药和试液配制 40-41
3.1.3.1 DMEM完全培养基 40
3.1.3.2 HBSS缓冲液 40-41
3.1.3.3 0.25%胰酶0.02% EDTA消化液 41
3.1.3.4 MTT试液 41
3.2 实验方法 41-47
3.2.1 细胞培养 41-43
3.2.1.1 细胞培养实验条件的准备 41
3.2.1.2 细胞常规维持培养 41
3.2.1.3 细胞的复苏 41-42
3.2.1.4 细胞传代 42
3.2.1.5 细胞的冻存 42-43
3.2.1.6 在透性支持物上接种细胞 43
3.2.2 细胞单层完整性评价 43-44
3.2.2.1 被动扩散标志物荧光黄(LY)跨膜通量的测定 43
3.2.2.2 单层细胞跨膜电阻值的测定 43-44
3.2.3 MTT法评价新狼毒素A对MDCK和MDCK-MDR1细胞的细胞毒性 44
3.2.4 新狼毒素A HPLC分析方法 44-45
3.2.5 新狼毒素A在MDCK和MDCK-MDR1细胞单层中的转运 45-47
3.2.5.1 转运试验前准备工作 45
3.2.5.2 转运试验 45
3.2.5.3 P-gp抑制剂维拉帕米对新狼毒素A转运的影响 45
3.2.5.4 罗丹明123在MDCK和MDCK-MDR1细胞中的转运 45-46
3.2.5.5 新狼毒素A对R123在MDCK和MDCK-MDR1细胞中转运的影响 46
3.2.5.6 转运系体中罗丹明123的含量测定方法 46
3.2.5.7 数据分析 46-47
3.3 实验结果 47-52
3.3.1 新狼毒素A对MDCK和MDCK-MDR1细胞的细胞毒性 47-48
3.3.2 HPLC测定转运系统中新狼毒素A的分析方法学验证 48-49
3.3.2.1 专属性 48-49
3.3.2.2 线性范围及检测下限与定量下限 49
3.3.2.3 准确度与精密度试验 49
3.3.3 新狼毒素A在MDCK和MDCK-MDR1细胞中的转运 49-50
3.3.4 新狼毒素A对MDCK和MDCK-MDR1细胞中罗丹明123转运的影响 50-52
3.4 讨论 52-53
3.5 本章小结 53-54
第4章 狼毒乙素和新狼毒素A在大鼠肝微粒体和大鼠原代肝细胞中的代谢研究 54-83
4.1 实验仪器与材料 54-57
4.1.1 仪器 54-55
4.1.2 试剂与药品 55
4.1.3 常用试剂配置 55-57
4.2 试验方法 57-62
4.2.1 SD大鼠肝微粒体制备 57
4.2.2 Lowry法测定肝微粒体蛋白浓度 57-58
4.2.3 微粒体代谢 58-60
4.2.3.1 孵育方法 58-59
4.2.3.2 β-葡萄糖醛酸水解酶水解反应 59
4.2.3.3 大鼠肝脏一相与二相代谢酶诱导方法 59
4.2.3.4 酶动力学参数测定 59
4.2.3.5 抑制实验 59-60
4.2.3.6 狼毒乙素葡萄糖醛酸苷的分离与结构分析 60
4.2.4 大鼠原代肝细胞代谢 60-61
4.2.4.1 大鼠原代肝细胞的分离 60-61
4.2.4.2 大鼠原代肝细胞常规培养 61
4.2.4.3 MTT方法检测细胞毒性 61
4.2.4.4 狼毒乙素和新狼毒素A在大鼠原代肝细胞中的体外孵育实验 61
4.2.5 HPLC条件 61-62
4.2.5.1 狼毒乙素及其代谢物的HPLC分析方法 61-62
4.2.5.2 新狼毒素A及其代谢物的HPLC分析方法 62
4.2.6 UPLC-MS分析方法 62
4.2.6.1 狼毒乙素代谢物的UPLC-MS分析方法 62
4.2.6.2 新狼毒素A代谢物的UPLC-MS分析方法 62
4.3 结果 62-81
4.3.1 狼毒乙素的代谢分析 62-75
4.3.1.1 鼠肝微粒体一相代谢分析 63-67
4.3.1.2 微粒体二相代谢分析 67-75
4.3.1.3 大鼠原代肝细胞代谢分析 75
4.3.2 新狼毒素A的代谢分析 75-81
4.3.2.1 微粒体一相代谢分析 75-76
4.3.2.2 微粒体二相代谢分析 76-81
4.3.2.3 大鼠原代肝细胞代谢分析 81
4.4 讨论 81-82
4.5 本章小结 82-83
第5章 狼毒乙素和新狼毒素A在大鼠体内的代谢、排泄和药物动力学研究 83-100
5.1 实验仪器与材料 83-85
5.1.1 仪器 83
5.1.2 实验材料 83-85
5.1.2.1 药品和试剂 83-84
5.1.2.2 实验动物 84-85
5.2 实验方法 85-88
5.2.1 狼毒乙素、新狼毒素A体内代谢物分析 85-86
5.2.1.1 大鼠血浆获取方法 85
5.2.1.2 大鼠胆汁,尿液,粪便获取方法 85
5.2.1.3 生物样品的预处理 85-86
5.2.2 狼毒乙素和新狼毒素A大鼠给药后质量平衡分析 86
5.2.3 狼毒乙素、新狼毒素A在大鼠体内的药物动力学研究 86-87
5.2.3.1 新狼毒素A大鼠体内药物动力学预实验 86
5.2.3.2 狼毒乙素大鼠体内药物动力学研究 86-87
5.2.4 大鼠体内新狼毒素A及代谢物的UPLC-MS分析 87
5.2.5 大鼠体内狼毒乙素及代谢物的UPLC-MS定性分析 87
5.2.6 血浆中狼毒乙素葡萄糖醛酸苷定量测定的UPLC-MS方法 87-88
5.3 实验结果 88-95
5.3.1 狼毒乙素在大鼠体内的代谢、排泄和药物动力学 88-93
5.3.1.1 体内代谢物分析 88-89
5.3.1.2 药物动力学分析 89-93
5.3.2 新狼毒素A大鼠体内代谢和排泄实验 93-95
5.3.2.1 体内代谢物分析 93-95
5.3.2.2 质量平衡分析 95
5.3.2.3 药物动力学分析 95
5.4 讨论 95-98
5.5 结论 98-100
第6章 狼毒乙素和新狼毒素A在人肝微粒体、HepG2细胞和人重组酶中的代谢研究 100-126
6.1 实验仪器与材料 100-102
6.1.1 仪器 100-101
6.1.2 试剂与药品 101
6.1.3 常用试剂的配制 101-102
6.2 实验方法 102-105
6.2.1 人肝微粒体制备 102
6.2.2 咪达唑仑及其代谢物的HPLC分析方法 102
6.2.3 狼毒乙素和新狼毒素A及代谢物的HPLC-UV和UPLC-MS分析同第4章 102
6.2.4 HepG2细胞代谢 102-103
6.2.4.1 HepG2细胞常规培养 102
6.2.4.2 MTT方法评价狼毒乙素和新狼毒素A对HepG2细胞的细胞毒性 102-103
6.2.4.3 狼毒乙素和新狼毒素A在HepG2细胞中的体外孵育实验 103
6.2.5 狼毒乙素和新狼毒素A在微粒体中的体外孵育实验 103
6.2.6 Sf9细胞的培养 103-104
6.2.7 CYP3A4重组酶代谢 104
6.2.7.1 CYP3A4重组酶 104
6.2.7.2 CYP3A4重组酶活性测定 104
6.2.7.3 狼毒乙素在人CYP3A4重组酶中的体外孵育实验 104
6.2.8 UGTs代谢 104-105
6.2.8.1 UGTs的制备 104-105
6.2.8.2 狼毒乙素和新狼毒素A在UGTs中的体外孵育实验 105
6.3 结果 105-123
6.3.1 狼毒乙素的代谢分析 105-114
6.3.1.1 人肝微粒体一相代谢分析 105-107
6.3.1.2 人重组CYP3A4酶代谢分析 107-108
6.3.1.3 人肝微粒体二相代谢分析 108-112
6.3.1.4 重组UGTs代谢狼毒乙素 112-114
6.3.1.5 HepG2细胞代谢分析 114
6.3.2 新狼毒素A的代谢分析 114-123
6.3.2.1 微粒体一相代谢分析 114-115
6.3.2.2 微粒体二相代谢分析 115-121
6.3.2.3 重组UGTs代谢分析 121-122
6.3.2.4 HepG2细胞代谢分析 122-123
6.4 讨论 123-124
6.5 本章小结 124-126
主要创新性 126-127
参考文献 127-137
作者简介 137
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