及肽类药物生物利用度的方法

17．1．4　提高蛋白质（酶）及肽类药物生物利用度的方法

蛋白质（酶）和肽类药物为一类重要的预防和治疗药物。与其他药物相比，它们的相对分子质量大，易受生物体内酶的作用，且不易透过生物膜。常规的给药途径是注射，口服通常认为难以吸收或生物利用度太低。但近期人们对于这类药物口服给药发生了兴趣，许多研究表明，像胰岛素这样的生物大分子经适当的吸收促进剂作用后，能够经口腔吸收发挥生物学效应。下面就蛋白酶及肽类药物口服吸收机理、吸收部位及口服生物利用度低的原因进行讨论，并介绍改善口服吸收的方法。

17．1．4．1　蛋白酶和肽类药物口服吸收部位及吸收机理

蛋白酶和肽类药物进入口腔后，就开始其吸收过程，但一般认为这类药物的吸收主要是在肠道进行。药物从胃到结肠所需要的时间约为3h，而在十二指肠内滞留的时间只有几分钟，药物通过小肠的转运速度是较快的。大肠黏膜尽管不是理想的吸收部位，然而蛋白质和肽类物质在此却较少受消化酶作用，而且在此有较长的滞留时间，因而是这类药物吸收的主要部位。Saffran用聚合物将胰岛素用微囊包裹，表明药物在大肠吸收后具有明显的降血糖作用。

关于蛋白酶和肽类药物口服吸收机理的研究，目前还处于初级阶段。许多相对分子质量较小的肽可通过被动扩散的方式进入肠细胞内（包括细胞内转运途径和细胞侧途径），而且其扩散的速度与肽类的亲脂性有一定关系。有些二肽和三肽可以通过肠黏膜上特异性载体转运进入细胞。对于相对分子质量大的蛋白质类药物，其透过胃肠道黏膜的能力很弱，它们也可能是与特异性受体结合后，经过胞饮作用而被吸收，而高度亲脂的药物则能通过淋巴系统吸收。

17．1．4．2　蛋白酶和肽类药物口服生物利用度低的原因

尽管已有证据表明蛋白酶和肽类药物能经口腔途径被胃肠黏膜吸收，但是消化道的各种生物、物理、化学及机械屏障作用都不利于蛋白酶的吸收。这些不利因素主要有如下几个方面。

（1）胃酸和胃肠道酶的作用。药物在胃肠道中的降解和不稳定性主要是由于胃酸的破坏和各种消化酶的作用。胃酸的pH在1～2．5左右，在饮食后有所提高，许多蛋白酶和肽类在这样的环境中其生物活性绝大部分或者全部丧失；而胃蛋白酶却在此pH条件下具有最高活性，它对相邻芳香族氨基酸构成的肽键有较强的水解作用。小肠中也有丰富的蛋白水解酶，包括胰蛋白酶、α－糜蛋白酶、弹性蛋白酶、羧肽酶等，如L－精氨酸加压素可被肠黏膜胰蛋白酶、羧肽酶水解，血管紧张肽原酶抑制素可被刷状缘天冬氨酰蛋白酶或锌蛋白酶所破坏。但也有些药物在胃肠道环境中较为稳定，如超氧化物歧化酶能耐受胃酸和蛋白水解酶的作用，环孢菌素也有较强的耐受消化酶的作用。蛋白酶和肽类耐受胃酸和酶解的能力与其结构和组成有很大关系。

（2）胃道黏膜的低通透性。蛋白酶类药物的大分子性和极性对其透过细胞膜不利。最近的研究表明，许多中性肽类在体外透过肠CaCO₃细胞的能力与其形成氢键的倾向有关。Artursson发现在体内和体外，肠黏膜对这些物质的通透性和其分子大小有一定关系。另外，结合在肠道黏膜上的化合物与蛋白质、肽类的吸收也存在着一定关系。

（3）肝脏对药物的首过效应及肾脏的排泄作用。肝脏是最重要的药物代谢器官，肠道的刷状缘、肠内皮细胞溶酶体也同样参与首过效应。此外，胆汁内容物也有一定的作用，包括氧化、脱烷基化、水解还原等。

胃肠道表面黏液层和不流动水层的机械屏障作用也是不利因素之一。

17．1．4．3　提高蛋白酶及肽类药物口服生物利用度的方法

（1）对药物结构进行改造。蛋白酶和肽类药物的大分子性和极性，增加了吸收难度，因此对其进行化学修饰以增加其亲脂性，如取代蛋白酶形成氢键的基团或减小蛋白酶相对分子质量等都有利于吸收。Keigo等用月桂酸修饰促甲状腺素释放激素（TRH），并用I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，而且抗酶解能力也有所提高。Muneaki等用棕榈酸修饰胰岛素后，其生物利用度就有明显提高。

（2）酶抑制剂的作用。蛋白酶和肽类药物与其代谢酶的抑制剂一起使用，能降低或抑制代谢酶的活性，减弱这些酶对药物的作用，从而提高生物利用度。当糜蛋白酶抑制剂和胰岛素一起口服时，胰岛素的吸收明显增加。硼化亮氨酸与亮氨酸脑啡肽合用时，能抑制氨肽酶对亮氨酸脑啡肽的降解作用。所有的酶的抑制剂应该是特异性的，而且当药物到达一定部位时才发挥作用，因此酶抑制剂应和药物合用，而且必须到达药物降解部位。常用的方法是把药物和酶抑制剂包裹在聚合物膜、脂质胶囊或微囊中。

（3）应用膜透过促进剂。增加蛋白酶和肽类透膜吸收的方法包括对蛋白酶结构进行修饰和改变药物剂型。前面已讨论了蛋白酶经化学修饰后通透性的增加。有许多物质可以改变胃肠黏膜的通透性，如脂肪酸类、胆酸类、金属螯合剂、表面活性剂等，这些物质通过不同的机理增加膜的通透性。早在1961年Windsor和Cronhein就发现EDTA对肝素和类肝素的修饰具有促进作用。他们发现膜上的Ca^2＋、Mg^2＋能调节膜的通透性，而加入EDTA能改变这种作用。以后的研究表明EDTA主要是增加胞内转运，另外还能抑制肠道内的肽酶，从而增加蛋白酶和肽类的吸收。值得注意的是EDTA对内皮细胞膜也有一定的损伤作用。水杨酸盐能增加小肠和大肠对肽类化合物的吸收，其机理之一也是增加细胞转运的通透性。这好似因为肠内皮细胞的流动性增加之故。此外水杨酸盐能够减少黏膜非蛋白的硫醇类物质（如谷胱甘肽）的浓度，从而增加膜的通透性。

水溶性药物可以通过添加表面活性剂或用脂类载体来增加其生物利用度。它们以几种不同的方式增加膜的吸收，这些机理包括增加药物的溶解度、延长药物在胃肠道内的滞留时间、保护药物免受胃肠道消化液降解和增加膜的通透性等。环孢菌素可以溶解在脂类溶剂中，也可包裹在含有植物油、表面活性剂的胶囊中，使其生物利用度有较大提高。链霉素用各种混合脂类包裹在微胶粒内，可增加胃肠道内的吸收，这主要是由于膜的通透性增加所致。

（4）脂质体和微囊包埋。脂质体的主要成分是磷脂和胆固醇，因此可以认为其作用方式与前述的脂类和表面活性剂相似。脂质体被认为是最有前途的载药系统之一，这种人造双层脂质膜的结构和特性都与细胞膜相似，它们进入体内后易和肠黏膜细胞发生融合、吸附及脂质交换等作用，从而使药物进入细胞内。另外脂质体可保护药物免受肠道内代谢酶的降解作用。许多人用脂质体包裹胰岛素后，成功地观察到胰岛素经口腔吸收的降血糖作用。Stefanove等把胰岛素包埋于脂质体中，经口服对糖尿病患鼠有明显的降血糖作用，口服3h后，这种作用最为明显，Arrieta等也报道了同样的效果。

（5）其他方法。Saffran等把胰岛素及其他肽类药物包裹在以偶氮化基团交联的聚合物内，形成一种非渗透性膜来保护药物免受胃肠道消化液破坏。当这种聚合物到达大肠时，该部位的微生物能够裂解氮键，破坏交联，降解聚合物膜，使药物在大肠内释放、吸收。Bird等把胰岛素与酶的抑制剂包裹在红细胞内，口服后可在体内降解、吸收。

尽管早在1921年就已经有人进行胰岛素口服吸收的尝试，然而对蛋白酶和肽类药物口服吸收进行广泛的研究还是近几年的事。蛋白质大分子经口服后绝大部分被胃肠道酶分解，因此口服吸收的关键是如何克服那些不利因素，设法提高其生物利用度。在这方面人们已经作了不少努力，相信口服给药将成为蛋白质和肽类药物在生物体内发挥作用的一条有效途径。以上讨论的虽是蛋白酶和多肽类药物，但由于SOD是特殊酶，其本质也是蛋白质，故上述讨论同样适用于SOD，对研究SOD的口服途径是一个借鉴。