药物外排转运器

药物在胃肠道上皮细胞膜除了有各种形式的由内流转运器介导的跨膜吸收外，还有由外排转运器介导的外排。

1.ABC外排转运蛋白概况

目前研究的外排转运器中，P-糖蛋白(P-gp)、多药耐药相关蛋白(MRP)和乳腺癌耐药蛋白(BCRP)最受关注，因为它们在小肠、肝、肾、血脑屏障、胎盘等组织中分布广泛，而且在肿瘤细胞过度表达。外排转运器对大多临床重要的抗肿瘤药物如多柔比星、紫杉醇等有外排作用，导致肿瘤细胞内药量减少，对肿瘤细胞杀伤作用大大下降，这种现象称之为多药耐药(MDR)。这些外排跨膜蛋白以ATP结合盒(ATP-binding cassette，ABC)为特征，因此称为ABC转运蛋白。

ABC转运蛋白是表达于人类胃肠道和肝脏的重要转运蛋白。外排泵在小肠和肝脏高度分布，其减少药物口服生物利用度的方式有两种:一是位于小肠细胞顶端膜的外排泵直接将药物外排到肠腔;二是位于肝脏基侧膜的外排蛋白，外排其底物并通过胆汁或尿酸排泄。有研究者将药物及其肠代谢物外排到肠腔，分别称为0相和Ⅲ相代谢。

P-gp从十二指肠到大肠表达量逐渐增多，而MRP2的表达量逐渐减少，BCRP的表达量先减少后增多。3种外排转运器在胃肠道的分布相对均衡，这对整个机体对外来异物的防御性能具有很好的互补性。它们不仅在表达量上互补，而且在底物的选择上表现出很好的协作性质。P-gp主要外排亲脂性较强的底物，而MRP2和BCRP主要外排亲水性较强的底物。

存在于小肠和肝脏等组织的三大ABC外排转运蛋白和Ⅰ、Ⅱ相酶系共同组成保护机体组织免受外界异物侵袭的完整体系，参与药物在体内的整个ADME过程，并可能是一些药物口服生物利用度低的主要原因。

外排转运器由于年龄、性别、遗传因素以及临时的体内环境因素的不同而在表达上有差异。外排转运器的表达量也会对药物的药动学及药效学产生直接影响。

一些中药黄酮类化合物口服生物利用度很低以及半衰期较长的原因是肠道和肝脏中的酶和转运器的耦合作用所造成。UGT和/或转磺酸酶将其转变成更亲水、难渗透通过细胞膜的代谢物，P-gp、MRP2、BCRP以及有机阴离子转运蛋白将吸收进入的成分或代谢物外排出膜外，起到代谢促进剂的作用，肠肠循环和肠肝循环过程延长了体内的驻留时间。在体内往往检测到的是药物的亲水性代谢物，研究这些代谢物与药效或药理活性之间的关系有可能帮助解释中药的体内作用机制。

2.糖蛋白(P-gp)

P-gp是一种由基因编码的跨膜蛋白，属于多药耐药蛋白，定名为MDR1。P-gp分子包括中间的连接区和与之相连的N端和C端两个功能区。P-gp在小肠上皮细胞、肝胆管、肾小管及血脑屏障等组织中均有表达。

P-gp与其他转运器的最大差别之一是很多药物都是它的底物，它可识别和外排转运结构、化学性质和药理学特性等方面很不相同的亲脂性药物，或是生理条件下的有机阳离子或中性化合物，包括抗肿瘤药、强心苷、免疫抑制剂、糖皮质激素、钙离子通道抑制剂等。P-gp底物丰富的部分原因可能是其分子中存在很大可与底物结合的位点，包括跨膜区、连接区甚至ATP结合区。P-gp特异性识别的底物必须含有一定空间距离氢键的受体或(电子供体)基团，如羰基、羟基、∏电子体系和部分卤素原子。

现有大量文献报道由于P-gp外排作用使药物的口服利用度降低，而且不断发现新的底物。但是P-gp外排作用对药物吸收和生物利用度的影响程度不同。如维拉帕米是P-gp底物，又是P-gp外排的典型抑制剂，该药物在小肠的吸收很完全(＞90%)，生物利用度为30%，其原因不只是P-gp的外排，而且还由于强烈的肠代谢。

一般而言，在高剂量口服给药时(＞50mg/每成年人)，大多数药物在小肠中的浓度可能超过P-gp外排和CYP代谢的Kt值，这将减少药物的外排作用和肠代谢作用，非常有利于被动扩散的进行。与被动扩散相比，P-gp的外排可能仅占很少的比例，所以，特别是对于高水溶性药物在临床正常剂量下，P-gp外排对生物利用度的影响很小。

对于P-gp底物与肠细胞代谢酶CYP3A4底物的重叠性，P-gp外排和重新吸收的过程增加了药物接触代谢酶的机会，使药物代谢增加。

P-gp在小肠和血脑屏障均有较高表达，但是其对药物小肠吸收和脑部吸收影响差异很大。很多研究表明，P-gp对药物脑部的浓度有更显著的作用。

3.多药耐药相关蛋白(MRP)

MRP是另一大类ABC转运器。在所有的MRP中，MRP2的分布较独特，位于各组织器官的顶端膜，而其他MRP均位于细胞的底侧膜。MRP1主要转运两性阴离子化合物，谷胱甘肽、氧化的谷胱甘肽以及药物的葡萄糖醛酸、硫酸或谷胱甘肽结合物。MRP3主要表达于小肠、肝脏和肾小管极化细胞的底侧膜。MRP2既是多药耐药相关蛋白，也是肝微管有机阴离子转运蛋白，有两个ATP结合区和17个跨膜区，MRP2外排转运的动力是谷胱甘肽的外排，其底物类别很多，主要是有机阴离子化合物，它们相对亲水，其中包括很多内源性结合代谢物。

4.乳腺癌耐药蛋白(BCRP)

BCRP是一个高能力的外排转运蛋白，其底物可以是带正电的或是带负电的分子、有机阴离子、葡萄糖醛酸结合物或硫酸结合物等，与P-gp和MRP2的底物存在交叉。