多肽类药物代谢研究进展

网络出版时间：圆园员猿原远原圆园园愿：源苑摇网络出版地址：澡贼贼责：辕辕憎憎憎援糟灶噪蚤援灶藻贼辕噪糟皂泽辕凿藻贼葬蚤造辕猿源援员园愿远援砸援圆园员猿园远圆园援园愿源苑援园园猿援澡贼皂造多肽类药物代谢研究进展姚金凤员，圆，白摇露圆，宋亚芳员，薛摇明圆（首都医科大学员援燕京医学院药学系，北京摇员园员猿园园；圆援基础医学院药理学系，北京摇员园园园远怨）凿燥蚤：员园援猿怨远怨辕躁援蚤泽泽灶援员园园员原员怨苑愿援圆园员猿援园苑援园园猿文献标志码：粤文章编号：员园园员原员怨苑愿（圆园员猿）园苑原园愿怨缘原园缘中国图书分类号：砸鄄园缘；砸猿源员援远；砸怨苑苑援远摘要：多肽类药物在化学结构和理化特性上不同于小分子药物，多为亲水性的极性大分子，是体内广泛分布的蛋白酶的底物，因此具有代谢速度快、半衰期短的特点。该文从多肽类药物酶的代谢位点、与代谢相关的组织器官、影响代谢的因素以及提高代谢稳定性措施等几个方面，综述了近年来多肽类药物代谢的研究进展和趋势。关键词：多肽；代谢位点；代谢组织；代谢稳定性；研究进展收稿日期：圆园员猿原园圆原圆员，修回日期：圆园员猿原园源原园苑基金项目：国家自然科学基金资助项目（晕燥猿园苑苑圆远员员）；国家科技部新药创新重大专项（晕燥圆园园怨在载园怨员园猿鄄园圆苑）；教育部博士点科研基金（晕燥圆园园怨员员园苑员员园园园猿）；北京市属高等学校人才强教计划资助项目（晕燥孕匀砸圆园员园园园苑员员员）作者简介：姚金凤（员怨苑远原），女，博士，讲师，研究方向：药物代谢动力学，栽藻造：园员园鄄远怨源圆远苑远员，耘鄄皂葬蚤造：赠躁枣怨怨怨怨岳员圆远援糟燥皂；薛摇明（员怨远圆原），男，博士，教授，博士生导师，研究方向：药物代谢与代谢组学，通讯作者，栽藻造：园员园鄄愿猿怨员员缘圆园，耘鄄皂葬蚤造：曾怎藻皂岳糟糟皂怎援藻凿怎援糟灶摇摇多肽是由氨基酸通过肽键相连构成的一类化合物，是生物体内普遍存在的化学活性物质。迄今为止，生物体内已发现的多肽达数万种，而且大多具有生理活性，如生命活动中的细胞分化、神经激素与递质调节、免疫调节及肿瘤发生等生理、病理过程均与活性多肽密切相关。多肽类药物药理活性强、疗效高，在维持机体正常功能中发挥着重要的作用。因此，利用肽类作为治疗药物已越来越引起国际医药工业界的兴趣［员］，包括利用一些合成肽作为内源性肽的类似物，或合成天然活性肽的衍生物［圆］。自员怨愿圆年胰岛素作为第一个来源于生物技术的多肽类药物上市以来，伴随着生物化学和分子生物学技术的飞速发展及多肽合成技术的日益成熟，基于肽和蛋白质类的药物已占临床用药的相当大一部分，如已获云阅粤批准的多肽类药物有：抗肿瘤药地尼白介素圆、门冬酰胺酶和培门冬酶；黄体生成素释放激素（蕴匀砸匀）类似物阿巴瑞克、西曲瑞克、亮丙瑞林和戈舍瑞林；抗贫血药促红细胞生成素鄄α、重组人红细胞生成素鄄α；胰岛素类似物赖脯胰岛素、门冬胰岛素和甘精胰岛素等等［猿］。然而，多肽类药物在化学结构和理化特性上又不同于小分子药物，其基本单元为氨基酸残基，其共价结合方式与蛋白质相同，因此多肽是许多蛋白水解酶的天然底物，胃肠道内的固有肽酶和蛋白酶是肽类和蛋白质代谢的最有效工具。高胃肠道酶活性和胃肠粘膜的低通透性导致多肽类药物口服给药后通常无治疗活性［源］。因此，尽管一般适用于小分子的药代动力学原理同样适用于多肽类药物，但由于多肽药物具有相对分子质量大、不易透过生物膜、易在体内酶解、其降解途径与蛋白质营养素和（或）特殊调节内源肽相似等特点，所以在药物开发过程中必须考虑与生物分析和药物代谢动力学有关的许多限制和缺陷。此外，由于肽类药物与内源性物质和受体以及调节反馈之间存在密切的相互作用，所以其药效动力学和药代动力学的关系往往比较复杂。本文就近年来国内外有关多肽类药物的代谢研究进展进行综述。员摇多肽类药物酶的代谢位点一般蛋白和多肽类药物通过与内源性或膳食蛋白质一样的分解代谢途径被消除，即主要是受体内蛋白酶的作用而被水解代谢。按照酶切位置，可以把蛋白酶分为内肽酶和外肽酶（包括氨肽酶和羧肽酶）［缘］。肽和蛋白质的水解通常起始于内肽酶，它作用于蛋白质的中间部分，酶解产生的寡肽可进一步被外肽酶降解。蛋白质的最终代谢产物，即氨基酸和二肽进入内源性氨基酸库被重新利用，用于重新合成结构性或功能性机体蛋白质［远］。蛋白水解酶对多肽的水解反应往往具有一定的特异性或选择性，即可选择性地作用于某些氨基酸位点［苑］。如胃蛋白酶只能水解肽链中由芳香族氨基酸的氨基和酸性氨基酸的羧基形成的肽键；胰蛋白酶主要作用于碱性氨基酸的羧基形成的肽键；糜蛋白酶主要水解芳香性氨基酸；弹性蛋白酶主要水解脂肪族氨基酸羧基形成的肽键；氨肽酶主要水解寡肽的氨基末端肽；羧肽酶粤和月分别水解中性和碱性氨基酸的羧基末端肽［愿］；二肽基肽酶陨灾（阅孕孕陨灾）有利于晕鄄端的第圆位氨基酸残基为粤造葬或孕则燥的降解，在此位点用其他氨基酸残基替代可以减少肽的降解［怨］。蛋白酶亚类中每一个具体酶对肽的水解也具有作用特异性，如谷氨酰胺氨肽酶（耘悦灶怎皂遭藻则猿援源援员员援苑）主要水解晕鄄端的郧造怎残基，而氨肽酶月（耘悦灶怎皂遭藻则猿援源援员员援远）则水解寡肽晕鄄末端的粤则早和蕴赠泽残基，有关蛋白酶的作用特异性和组织分布已有比较详细的报道［员园］。圆摇多肽类药物在组织器官中的代谢蛋白水解酶在机体内广泛分布，因此，具有广泛的多肽类药物代谢能力的部位不仅包括肝、肾和胃肠道组织，也包括肺、血液和血管内皮、皮肤及其他组织和器官。各组织和器官因所分布的蛋白酶种类不同、对肽类药物的摄入方式不同，所以对多肽代谢的速率和程度也有所不同。·缘怨愿·中国药理学通报摇悦澡蚤灶藻泽藻孕澡葬则皂葬糟燥造燥早蚤糟葬造月怎造造藻贼蚤灶摇圆园员猿允怎造；圆怨（苑）：愿怨缘耀怨圆援员摇肝脏代谢摇肝脏在多肽类药物代谢过程中发挥着十分重要的作用。在肝脏代谢之前，肝细胞首先要摄入多肽。对于小肽，如果肽分子本身有足够的疏水性，那么它们就可以通过被动扩散跨过肝细胞膜；分子较大的蛋白质则可以通过载体介导的转运进入细胞内；而多数水溶性的和不能通过特异机制摄入的多肽，则可通过内吞作用进入肝细胞。另有证据表明，存在于肝细胞膜上的一种受体，即低密度脂蛋白受体相关蛋白在组织型纤溶酶原激活剂的代谢中起重要作用［员员］。蕴蚤葬燥等［员圆］证实，鲑鱼降钙素在肝匀浆中温孵时，起始断裂位点在匀蚤泽员苑鄄蕴赠泽员愿和灾葬造愿鄄蕴藻怎怨，其余降解产物基本由外肽酶（氨肽酶或羧肽酶）对主要降解产物或鲑鱼降钙素原型的代谢作用而产生。圆援圆摇肾脏的代谢消除摇肾脏在多肽的清除过程中具有特殊作用。肾脏的底物、生长因子、酸碱平衡及肾功能变化都会引起多肽代谢的不同。对于非口服及内源性肽和蛋白类药物，如果多肽或蛋白质的分子质量小于肾小球的滤过极限（耀远园噪怎），那么肾脏就是其主要消除器官。研究重组人胰高血糖素类肽鄄员（苑原猿远）［则澡郧蕴孕鄄员（苑原猿远）］的药动学发现，给大鼠皮下注射［员圆缘陨］则澡郧蕴孕鄄员（苑原猿远）员园皂蚤灶后，血浆药物浓度达峰，降解物迅速出现，此时肾脏中的总放射性浓度最高，提示肾脏对从循环中清除［员圆缘陨］则澡郧蕴孕鄄员（苑原猿远）或其代谢物有重要作用［员猿］。肽类和小分子蛋白质的肾代谢主要是通过以下两种机制介导的：（员）经肾小球滤过的大分子多肽，通过胞吞和溶酶体降解清除，最后水解成小肽碎片和氨基酸［员源］。（圆）经肾小球滤过的小分子多肽被近端肾小管管腔内的刷状边缘膜中的肽链端解酶水解成氨基酸，再经特异性氨基酸转运系统被重新吸收进入体循环，也可能是先断裂成小肽，再转运至近曲小管上皮细胞内，在胞内水解。这种机制消除的药物如质子驱动的肽转运蛋白孕耘孕栽员和孕耘孕栽圆［员缘］。最近的研究对肽类药物在肾脏内代谢时的酶解位点有一些报道，如杂责蚤藻早藻造藻藻则等［员远］研究了碘化的肥胖抑制素肽在体外血浆、肝和肾中的代谢稳定性，结果显示，与未修饰的原型肽相比，碘化的肽酶解位点与生物基质和与碘原子相连的氨基酸残基有关，酶解发生在距离碘原子较远的肽键上，而与碘原子相连的附近肽键的酶解则受到限制。杂藻则葬凿葬等［员苑］报道，给大鼠皮下注射特里帕肽醋酸酯后，其药代动力学结果显示，肾脏在其分布和代谢中起重要作用，但在其消除中的作用却不明显。圆援猿摇胃肠道代谢摇蛋白多肽类药物一般口服给药无效，这主要是胃肠道内存在着大量降解多肽的酶类，主要有：（员）胃肠道腔内酶，包括胃蛋白酶、胰蛋白酶、α鄄糜蛋白酶、弹性酶以及羧肽酶粤和月；（圆）黏膜细胞酶，主要指与刷状缘膜结合的酶类；（猿）刷状缘胞液酶，包括氨基三肽酶、脯氨酸肽酶、脯氨酰肽酶、二肽酶及肌肽酶等。其中胰蛋白酶是胃肠道主要的蛋白酶。乳铁传递蛋白（造葬糟贼燥枣藻则则蚤灶，蕴云）是存在于牛奶和其他体液中的一种蛋白，有重要的生物学作用。作为一种食物，乳铁传递蛋白必须在胃肠道环境中稳定或者产生生物活性碎片才能发挥作用。用人胃液或肠液模拟胃和十二指肠环境消化乳铁传递蛋白，结果显示，高浓度的胃液和肠液或快速降低其责匀值为圆郾缘，能引起蕴云在模拟胃液中完全降解；当慢慢降低其责匀值为圆郾缘或源郾园时，蕴云能部分抵抗胃液的消化。对酶解产物进行分析，发现含有脯氨酸及邻位疏水的氨基酸残基能限制酶解过程。进一步的结构分析显示，几乎所有的酶解位点都位于表面，主要存在于蕴云非糖基化的部分。而且，用人蛋白酶和非人蛋白酶消化牛蕴云（遭蕴云）能产生不同的肽片段［员愿］。圆援源摇肺代谢摇多肽和蛋白类药物在肺泡和呼吸道中降解的程度尚不清楚，但是，已有报道证明了这一途径对于肺部蛋白消除的重要性。研究证明，肺部存在多种蛋白酶和肽酶，虽然这些蛋白酶的功能尚未知，但其中一些酶参与了蛋白质的降解。研究者在呼吸道内发现了高浓度的游离氨基酸，它们可能是蛋白质降解的产物。现已证明，在呼吸道和肺泡上皮细胞的管腔膜上存在氨基酸、肽和糖的转运体，这些转运体可能参与蛋白质降解产物从呼吸道的清除［员怨］。蕴蚤葬燥等［员圆］研究了人甲状旁腺素（澡孕栽匀）在大鼠肝、肾和肺匀浆中的代谢，发现澡孕栽匀在这猿种体系中的主要断裂位点基本一致，均为蕴藻怎员缘鄄粤泽灶员远，提示该激素在匀浆体系中的降解主要由糜蛋白酶样内肽酶酶切，继而由外肽酶（氨肽酶和羧肽酶）对主要降解片段或澡孕栽匀原型进一步酶切。我们通过研究蕴匀砸匀拮抗剂十肽在大鼠肺匀浆中的代谢，证明所研究的缘种新型十肽在大鼠肺匀浆中温孵源澡后，原型药物的保留百分率在圆园豫耀苑园豫，也说明了肺在多肽类药物代谢中的作用［圆园］。圆援缘摇其他组织摇除了以上主要代谢组织器官外，血浆、皮肤等组织在多肽类的代谢中也发挥着重要作用。在皮肤角质层、表皮和真皮层中都存在一些内肽酶（如脱氨酶和酯酶）和外肽酶（如氨肽酶），肽类在皮肤真皮层能被酶快速代谢。孕葬则噪等［圆员］用蕴悦鄄酝杂辕酝杂方法测定了用于抗衰老的胶原五肽在大鼠皮肤匀浆中的稳定性，证实该五肽可逐步被氨肽酶降解，这对于该类药物的经皮吸收给药是一个需要克服的障碍。另外，受体介导的内摄作用在多肽代谢中也发挥重要作用。多肽和蛋白类药物绝大部分都能与受体结合，从而导致受体介导的吸收及相继的胞内代谢消除，这有别于传统的小分子药物，一般小分子药物的受体结合导致的药物消除可以忽略不计。猿摇影响多肽类药物代谢的因素和提高代谢稳定性的策略多肽药类物在体内代谢稳定性差，降解迅速，原型药物在体内代谢快，消除半衰期较短以及存留时间很短，生物利用度低。如云阅粤批准的溶栓药阿替普酶（葬糟贼蚤增葬泽藻），静脉注射时半衰期小于缘皂蚤灶；重组人高血糖素（早造怎糟燥早燥灶），在静脉注射、皮下注射和肌肉注射时半衰期为愿耀员愿皂蚤灶；而甲状旁腺激素类药物特里帕特（枣燥则贼藻燥）在皮下注射时半衰期只有缘皂蚤灶。因此，提高肽类药物的体内代谢稳定性、存留时间和生物利用度是目前国内外亟待解决的问题。影响蛋白多肽类药物代谢消除速率的因素主要包括分子质量和分子的理化性质如分子大小、亲脂性、糖基化模式、二级和三级结构等。近年来已有许多学者进行了提高肽类·远怨愿·中国药理学通报摇悦澡蚤灶藻泽藻孕澡葬则皂葬糟燥造燥早蚤糟葬造月怎造造藻贼蚤灶摇圆园员猿允怎造；圆