肝功能不全对艾瑞昔布药动学的影响及其机制研究

1、肝功能不全对艾瑞昔布药动学的影响及其机制研究肝脏作为体内最大和最重要的代谢器官，对药物在体内的各个处置过程中均 发挥着关键作用，这使得在肝脏疾病状态下，药物的代谢或药动学可能会受到不 同程度的影响。许多药物的药品说明书中都标明了其在肝功能不全患者中的剂量 调整，例如非番体抗炎药塞来昔布和尼美舒利等。因此,掌握药物在肝脏疾病状态下的特殊变化及其产生机制，对于肝脏疾病患者的个体化用药指导具有重要的临 床意义。本文以环氧合酶-2抑制剂艾瑞昔布为研究对象，系统评价了中度肝功能不全对艾瑞昔布及其活性代谢物 M1和M2药动学的影响，并采用体内外代谢研究模 型，从吸收代谢和排泄等方面，阐明了肝功能不全对三者

2、药动学的影响机制，为该 类药物在疾病状态、特殊人群和药物-药物相互作用影响下的临床合理用药提供 了理论基础。1.中度肝功能不全对艾瑞昔布及其活性代谢物药动学的影响研究中 度肝功能不全患者与健康受试者口服 100 mg艾瑞昔布后，采集不同时间点血浆和 尿样，利用超高效液相色谱-紫外-四极杆-飞行时间串联质谱（UPLC-UV/Q-TOMS 系统结合MetabolitePilot软件检测并鉴定艾瑞昔布在两种人群中的代谢产物。结果表明，原形药物（M0在中度肝功能不全患者和健康受试者体内均经历了广 泛代谢，主要的代谢途径为苯甲基羟基化（M1）、苯甲基氧化为竣酸（M2、苯甲 基羟基化并葡萄糖醛酸结合（M1

3、0-1）和苯甲基氧化为竣酸并葡萄糖醛酸结合（M11）。少量的代谢反应包括单氧化、N-去烷基并单氧化、苯甲基氧化为竣酸并 N- 去烷基、脱氢、单氧化并脱氢、双氧化并脱两分子氢、双氧化、三氧化并脱氢、 单氧化并葡萄糖醛酸结合和双氧化并葡萄糖醛酸结合。根据紫外检测的色谱峰面积判定,M0、M1和M2在健康受试者和肝功能不全患者体内均主要循环物质。为 评价艾瑞昔布及其主要代谢物 M1和M2&肝功能不全患者和健康受试者中的药动 学，本文建立了快速、灵敏、可靠的液相色谱-串联质谱方法同时测定血浆或尿样 中M0 M1和M2的浓度（测定人血浆中 M0 M1和M2的线性范围分别为 0.10040.0、0.2008

4、0.0 和 2.00800 ng/mL; 测定人尿样中MQ M1和M2的线性范围分别为10.05000、 50.025000 和 10050000 ng/mL）。采用WinNonlin 7.0软件以非房室模型拟合计算药动学参数，并采用各参数 在两种人群中的几何均值比进行统计学分析，结果显示，与健康受试者相比，中度 肝功能不全患者体内MQ M1和M2的血浆浓度-时间曲线下面积（AUC08）分别 增加了 9.2、3.3和1.5倍;M0和M1的达峰浓度（CmaX分别增加了 4.8和1.8 倍,M2降低了 28.1%;M。M俐 M2的达峰时间（TmaX分别由1.0、1.0和2.0 h 延长至3.0、4

5、.0和4.0 h0其他药动学参数，如半衰期（t?z ）,在两种人群中并 没有显著差异。以上结果表明，中度肝功能损伤导致艾瑞昔布及其活性代谢物M1和M2血浆达峰时间滞后和血浆暴露量增加。采用快速平衡透析法，考察MO M1和M2在中度肝功能不全患者和健康受试 者体内的血浆蛋白结合率。结果显示，三种主要循环物质在两种人群体内的血浆 蛋白结合率均无浓度依赖性。在肝功能不全患者体内，M0、M1和M2的平均血浆蛋白结合率分别为89.3 0.5、73.7 0.4和84.3 0.9%,与三者在健康受试者 体内的蛋白结合率93.3 1.5、78.4 2.3和87.6 0.6%相比，均显著降低。以其游离药物浓度求

6、算的药动学参数显示，中度肝功能不全患者与健康受试 者中艾瑞昔布AUC08的几何土值比为14.7,高于二者血浆总暴露量的比值示了临床上应评估肝功能不全患者服用艾瑞昔布的安全性，以及适当降低临床给药剂量。测定M0 M1和M2在中度肝功能不全患者和健康受试者尿中 的浓度，并绘制尿累积回收率-时间曲线。结果显示,M0在尿中累积回收率不足给 药剂量的1%主要代谢物M1和M2在肝功能不全患者尿中的累积回收率分别为8.25 2.4和27.4 6.7%,均高于健康受试者（3.30 1.53和23.1 7.8%）。另一方面，代 谢物M1和M2在肝功能不全患者体内的肾清除率均明显低于健康受试者，分别为健康受13c

7、者的50.5和60.6%。2.艾瑞昔布的代谢机制研究由上述艾瑞昔布在人 体内的代谢研究结果可知，艾瑞昔布的主要代谢位点为苯甲基，经氧化生成主要 代谢物M1和M2人体内的药动学结果显示,M2的血浆暴露量是M0或M1的4倍,然而这个最 主要代谢物在人肝微粒体和人肝细胞中的生成量却远远低于Mt因此，本部分的研究目的是探究M2的体内外生成机制，并进一步阐述引起M2体内外生成不一致 的原因。本研究以M0 M1和化学合成的醛基代谢中间体 M-CHOJ底物，采用人肝 微粒体、人肝胞浆、人肝细胞、重组酶和选择性化学抑制剂等体外代谢模型，全面描述了艾瑞昔布在人体中的主要代谢途径及参与其中的代谢酶，即M0在 CY

8、P3A本口 CYP2D6勺催化下（贡献比为68%口 32%首先氧化生成M1,后者在人肝 微粒体酶（主要为CYP3A本口 CYP2D6和胞浆酶的共同作用下生成 M-CHC这一步 氧化代谢是决定M2生成的限速步骤。由M1氧化而来的M-CHOJ进一步代谢向着两个相反的方向进行，一方面是通 过人肝微粒体（CYP3A知CYP2D6和人肝胞浆酶（醛氧化酶）的共同介导而形 成M2,另一方面也可以在NADP眠赖的还原酶（如人肝微粒体中的 CYF原酶） 的作用下还原回M1,这两个代谢过程是相互竞争的。上述原因导致在静态的体外 孵育体系中,M2的生成量远远被低估。这为药物代谢体内外数据不一致的情况提 供了一种解释

9、，也提示在静态的体外代谢孵化反应中不应忽视竞争性氧化 /还原 酶介导的代谢作用。3.肝功能不全对艾瑞昔布及其主要代谢物药动学的影响机制研究上述有关 艾瑞昔布在的代谢研究表明，CYP3A4 CYP2D网醛氧化酶是介导艾瑞昔布代谢的 主要酶,根据文献报道，上述三种酶的表达和功能易受到慢性肝脏疾病影响而引 起代谢能力的减弱。然而与预期不同的是，艾瑞昔布的主要代谢物M1和M2在肝 功能不全患者中的绝对血浆暴露量非但没有因为代谢能力的下降而低于健康受 试者，反而分别增加了 3.3和1.5倍。另一方面,M1和M2在肝功能不全患者中的 肾脏排泄情况与健康受试者相比也存在一定差异，体现为尿中M1的累积回收率

10、显著高于健康受试者，以及M1和M2的肾清除率均低于健康受试者。因此，本部分将从吸收代谢和排泄的角度进一步探讨引起这些药动学变化可 能的机制。基于吸收代谢的影响机制研究中，着重考察肝首过效应对艾瑞昔布生 物利用度的影响。选择与人代谢具有相似性的小鼠为模型开展相关实验。C57小鼠经尾静脉和肝门静脉给予相同剂量的艾瑞昔布 ，结果显示，尾静脉 和肝门静脉给药方式下，M0的全血暴露量分别为23979土 2852和6449695 ng/mL h,提示原形在体内经历了很强的肝首过效应，通过计算获得的肝首过代谢 程度为73%;同时采集小鼠下腔静脉和肝门静脉血，测定进出肝脏前后的血液中 的药物量，求得的药物肝脏

11、摄取比为0.72,表明艾瑞昔布具有较高的肝摄取率。 以CCl4诱导法，连续腹腔注射给药6周（2次/周）后，成功构建了肝纤维化疾病模型小鼠，通过尾静脉、灌胃和肝门静脉给予疾病小鼠和对照小鼠10 mg/kg的艾瑞昔布,计算获得的原形药物在两组小鼠中绝对生物利用度分别为7.6咐口 2.5%,首过代谢程度分别为55%K 74%,进一步证实了肝纤维化可导致艾瑞昔布的肝首 过效应降低，进而使原形药物的生物利用度增加。在体外，利用Caco-2细胞、人 原代肝细胞、转染有肝脏摄取转运体的 HEK293M胞、小鼠原代肝细胞和人肝 S9 等模型，进一步探究了艾瑞昔布在小肠细胞中的吸收情况、在肝细胞中的跨膜形 式和

12、代谢程度。研究结果显示，艾瑞昔布在2、10和50仙M的作用浓度下，其在Caco-2细胞 A侧fB侧的表观渗透系数(Papp,a-b )数值分别为16.3 1.2 x 10-6、 15.4 1.6 x 10-6 和 19.1 1.1 x 10-6 cm/s, 土匀大于 10 x 10-6 cm/s,Papp,b-a 与 Papp,a-b 比值分别是 1.40、1.41 和 1.02, 提示艾瑞昔布具有高渗透性的特征，且不受P-gp等外排作用的影响。在温度和底 物浓度对艾瑞昔布肝细胞摄取的影响研究中，人肝细胞在4。C和37。C条件下对 原形药物的摄取速率相当，不同浓度原形药物的肝细胞摄取速率与给药

13、浓度呈线 性相关；在肝脏摄取转运体的考察上，原形药物在OATP1B1 OATP1B*口 OATP2B1 转染的细胞株上的摄取速率与Mock相比均小于2,以上均提示艾瑞昔布主要是以 被动扩散的方式进入肝细胞。利用小鼠肝细胞和人肝S9为体外代谢模型评估艾瑞昔布在肝脏中的代谢稳定性，计算推测的原形药物在小鼠和人肝脏中的消除率 分别为54.3和11.3 mL/ (min kg),均为肝脏中等清除药物，进一步说明艾瑞 昔布主要以代谢的方式在体内清除，该结果也提示，同动物体内一样，人口服艾瑞 昔布后可能也存在较强的肝摄取比和肝首过效应。以上研究阐释了肝功能不全患者中艾瑞昔布及其主要代谢物血浆暴露量均 升高

14、的原因，是由于肝功能不全导致了原形药物肝首过代谢降低，显著提高了 口服生物利用度，从而使原形血浆暴露量大幅升高，并伴随性地增加了代谢物 M1和M2的绝对暴露量，这也与两组受试者原形和代谢物血浆暴露比相一致，即在健康 受试者中M0 M1和M2的血浆暴露比约为1:1:4,而在中度肝功能不全患者中三 者的比例则为2:1:2。该结果也提示，对首过代谢程度高的药物，肝功能损伤不仅 提高原形药物的暴露量，也可以增加代谢物的绝对暴露量。基于排泄的影响机制 研究中，采用人源外排转运体转染的 MDCKffl胞系和肾脏摄取转运体转染的 HEK29和月fi系，评价转运体在艾瑞昔布代谢物 M俐M2ffi泄中的作用。结

15、果显示，代谢物M1在P-gp、BCR对MRP2专染的MDCK0胞系中的外排比 分别为26.2、8.8和3.4，比值均大于2,分别加入上述三种转运体的抑制剂后， 各外排比值均显著降低为1.4、1.3和1.1,表明M1是外排转运体P-gp、BCRPF口 MRP2勺底物。代谢物 M2在P-gp、BCR坏口 MRP2专染的MDCK3胞系中的外排比 分别为1.0、1.2和1.0,比值均不超过2,表明M2不是上述三种外排转运体的底 物。肝功能不全状态下,M1的胆汁排泄途径受阻，代偿性地促进其肾排泄途径，这 有可能是引起M1在尿中累积回收率增加的原因之一。另一方面，代谢物M1和M2在OAT也田胞株上的摄取速

16、率与 Mock相比，比值分 别为2.03和162,表明两代谢物均为肾脏摄取转运体 OAT3勺底物。据文献报道， 肝功能不全可引起不同程度的肾脏功能变化，由此导致的OAT3s达和功能受到 抑制，可能会使M1和M2的肾消除率有所降低。4.结论肝功能不全对艾瑞昔布及 其主要代谢物M1和M2在体内的多个过程均存在显著影响，表现为三种主要物质 血浆暴露量等药动学参数的改变、 血浆蛋白结合率的降低、代谢物肾排泄量的增 加和肾消除率的降低。在进一步对上述影响机制的研究过程中，本文首先系统阐述了艾瑞昔布在人体内的过程，即口服艾瑞昔布后，原形药物以高渗透性的特征被动扩散至肠上皮 细胞，由肝门静脉进入肝脏后，约有

17、70%勺原形药物经月r脏首过代谢，剩余部分进 入体循环。在肝细胞中，原形药物在P450等酶的作用下发生广泛代谢，其中最主 要的代谢物是在CYP3A本口 CYP2D觥化下生成的苯甲基羟基化代谢物 M1,和M1 氧化为醛基中间体M-CHOt再进一步经CYP3A4 CYP2D的醛氧化酶催化代谢生 成的竣酸代谢物M2 一些文献报道和我们的前期动物实验可证明，胆汁和肾脏均 参与了 M1和M2的消除：肝细胞中生成的M1一部分可以进入体循环最后通过肾脏 消除，肾脏排泄过程中有摄取转运体OAT3勺参与；另一部分则是由肝细胞胆管侧 的P-gp、BCRPF口 MRP2E种外排转运体介导而经胆汁途径消除。肝细胞中生

18、成的M2,由于其竣酸基团极性很高，因此推测只有相对较少部分进入体循环最后通过肾脏消除，肾脏排泄过程中同样有摄取转运体 OAT3勺参与， 且OAT3寸M2的转运作用强于M1;其余部分则是直接通过胆汁途径排泄，但该过 程并不经肝细胞胆管侧P-gp、BCRP MRP2E种主要外排华$运体的介导，推测可 能与胆盐输出泵（BSEP等其他外排转运体的作用相关。在肝功能不全患者体内， 肝损伤会导致CYP3A4CYP2D侨口醛氧化酶含量和活性的降低，使艾瑞昔布的肝首 过代谢减弱，更多的原形药物进入体循环，之后不断地被肝脏摄取而代谢，因此导 致原形药物、代谢物M1和M2的血浆绝对暴露量显著增加和达峰时间滞后。 本文 由此建立了艾