肝微粒體、肝S9、肝胞質液與體外藥物代謝

藥物代謝研究是創新藥物研發的重要內容，它不僅決定了創新藥物制劑研發的成敗，而且與創新藥物研發的速度和質量有密切關系。由于肝臟是藥物代謝的主要場所，體外代謝模型多以肝臟為基礎。

1    什么是藥物代謝？

臨床前研究是新藥研發中必要的環節，而藥物代謝動力學是臨床前藥理評價的重要組成部分。藥物被機體吸收后，在體內各種酶以及體液環境作用下發生化學結構改變的過程成為藥物代謝（Drug Metabolism），又稱生物轉化（Biotransformation）。藥物代謝主要在肝中進行，也發生在腸、腎、肺、血液和皮膚等器官。藥物在體內的生物轉化，分為Ⅰ相代謝反應和Ⅱ相代謝反應。藥物分子上引入新的基團或除去原有小基團的官能團反應稱為Ⅰ相代謝，包括氧化、還原和水解等反應。藥物或Ⅰ相代謝產物與體內某些內源性小分子結合的反應為Ⅱ相代謝，亦稱為結合反應，如葡萄糖醛酸結合、磷酸化、甲基化、乙酰化、谷胱甘肽結合等反應。多數親脂性的藥物吸收后，經Ⅰ相代謝可變為極性和水溶性較高的代謝產物，有利于Ⅱ相代謝的進行而增加極性。Ⅱ相代謝是真正的“解毒"途徑，其代謝產物通常具有更好的水溶性，更易經尿液和膽汁排出體外。

2    肝亞細胞模型在藥物體外研究中的應用

藥物生物轉化中的一個關鍵且復雜的問題是如何將體外研究的結果進行外推，建立體內-體外的相關性，從而預測藥物在人體內的代謝行為，進而預測藥物的有效性和安全性。要相對準確的進行此類預測工作，合理的體外研究模型的選擇非常關鍵。肝亞細胞模型如肝微粒體（Liver Microsomes）、肝S9（Liver S9 Fractions）、肝胞質液（Liver Cytosol）因其應用操作簡單、價格合理、儲存方便，在藥物代謝的初期篩選方面得到了廣泛應用。

表1 不同肝亞細胞模型的優缺點和應用

2.1 肝微粒體（Liver Microsomes）

肝微粒體是指肝組織在勻漿和差速離心過程中獲得的由破碎的內質網自我融合形成的近似球形的膜囊泡狀結構，包含了CYP450酶和一些Ⅱ相酶，如UGTs、ST等。肝微粒體用于CYP450酶研究時，只需要加入NADPH或NADPH的再生系統即可啟動反應。對于UGT酶活性的研究，則需加入尿苷二磷酸葡萄糖（UDPGA）和丙甲菌素啟動反應。

由于肝微粒體是Ⅰ相代謝酶的主要來源，故肝微粒體在體外藥物代謝研究中被廣泛使用。肝微粒體不但可以為系統的藥物代謝提供定性的信息，而且可以在藥物研發過程中用于大量化合物代謝穩定性的篩選及優化，同時可以用于評價潛在的藥物藥物相互作用。

2.2 肝S9（Liver S9 Fraction）

肝臟S9是肝組織去除勻漿沉淀物后的含有代謝所需成分、具有完整代謝功能的混懸溶液。相對于微粒體和胞質液，S9包含了完整的I相和Ⅱ相代謝酶的活性，能更完整地用于藥物的代謝輪廓研究。

有的藥物經過I相代謝后又經過Ⅱ相代謝，形成一些特定的代謝產物，這樣的代謝產物往往在微粒體或胞質液的體系中不容易被發現。因S9具有完整的酶系，可以用于代謝產物系統的定性研究。由于該系統中代謝酶活性相對于微粒體和胞質液低，代謝產物的形成量也很少，往往不容易被檢測到。同時，因該體系中含有大量的脂類物質和其它蛋白質，容易降低藥物的游離程度，從而使實驗結果出現偏差。

2.3 肝胞質液（Cytosol）

肝胞質液包含了可溶性的Ⅱ相代謝酶，如NAT、GST、ST、TPMT等，在很多化療藥物的激活與解毒過程中發揮重要作用。與I相酶一樣，Ⅱ相酶發生代謝反應同樣也需要外源性的輔酶來催化。例如，NAT需要乙酰輔酶A(acetyl CoA)、二硫蘇糖醇（DTT）和乙酰輔酶A的再生系統來催化；ST需要腺苷-3’-磷酸-5’-磷酰硫酸（PAPS）來催化；GST需要谷胱甘肽來催化。由于該體系中只有Ⅱ相代謝酶存在，且相對于肝S9來講酶活還很高，因此可通過加入不同的輔酶來單獨研究某個亞型酶的代謝。

3    IPHASE產品及優勢

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圖2 某藥物在不同種屬動物肝微粒體中的I相代謝穩定性

圖3某藥物在人肝微粒中的代謝抑制率

表2 IPHASE肝微粒體（Liver Microsomes）

表3 IPHASE肝S9（Liver S9 Fractions）

表4 IPHASE肝胞質液（Liver Cytosol）

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