P—糖蛋白介导的心血管系统药物相互作用研究进展
摘要：P-糖蛋白 （P-gp）是一种依赖ATP的外排转运蛋白，可将药物由细胞内泵出细胞外，对药物在人体的吸收、分布、代谢、排泄等产生重要影响。P-gp的底物、抑制剂及诱导剂普遍存在于常用药物中，当药物合用时，某些药物通过抑制或诱导P-gp而与合用的药物发生相互作用，使药物的清除率或生物利用度发生改变，增强或减弱疗效。因此合理利用P-gp介导的药物相互作用，对临床联合用药有着重要的指导意义。
关键词：p-糖蛋白；药物相互作用；地高辛；维拉帕米；他林洛尔
P-gp是一种分子量170KD的细胞内组织特异性转运蛋白，是由ATP结合盒B亚家族成员1转运蛋白（ABCB1）基因编码的产物。P-gp由1280个氨基酸残基组成，具有12个跨膜区和2个ATP结合位点，其结构类似通道蛋白，具有膜转运蛋白的功能，主要定位于肝脏、肾脏、脑毛细血管、胎盘、胃肠道的上皮细胞膜表面[1]。P-gp是一种ATP能量依赖性跨膜外排泵，通过ATP供能，将细胞内的药物泵出细胞外，阻止有毒代谢产物经肠道和血脑屏障被吸收，并将其排泄至肝脏和肾脏，降低细胞内药物浓度。作为一种药物外排泵，P-gp的外排作用具有底物广泛性、ATP依赖性、竞争性及饱和性等特点。
药物的相互作用是指药物与药物之间、药物与食物之间发生物理、化学、生物的相互作用，导致药理作用减弱或增强的现象[2]。有益的相互作用可以增强药物疗效，减少不良反应及费用，而有害的药物相互作用可能导致治疗失败，对于一些治疗指数很低的药物，甚至会导致药物蓄积，产生严重后果。药物的相互作用可发生在药物吸收、分布、代谢和排泄的各个环节，其机制较复杂，目前已证实代谢酶、转运蛋白及受体与之相关[3]。临床上常见的转运蛋白包括P-gp，乳腺癌耐药蛋白（BCRP），多药耐药性相关蛋白（MRP）等。作为一种膜转运蛋白，P-gp的表达可被抑制或诱导，由于其底物、抑制剂及诱导剂普遍存在于常用药物中，所以当底物与抑制剂或诱导剂合用时，可产生转运体水平上的药物相互作用，由此引起的药物疗效不佳或中毒反应不容小觑。
1 P-gp的底物、抑制剂及诱导剂
1.1 P-gp的底物 P-gp的底物范围较广，其特异性由谁决定目前仍在研究当中，但通常来说主要为脂溶性较高的阳离子型药物，临床上较常见的有：他林洛尔、塞利洛尔、维拉帕米、地尔硫卓、地高辛、奎尼丁、胺碘酮、红霉素、克拉霉素、利福平、伊曲康唑、长春新碱、紫杉醇、环孢素、他克莫司、利托那韦、地塞米松、雷尼替丁、洛哌丁胺等。
1.2 P-gp的抑制剂 P-gp的抑制剂主要包括：维拉帕米、硝苯地平、替米沙坦、洛伐他汀、奎尼丁、三苯氧胺、水飞蓟素等。其抑制P-gp转运药物的机制较复杂，可能与竞争性、非竞争性或变构性阻断P-gp对底物的特异性识别，或通过与P-gp的ATP结合部位结合从而阻止ATP水解有关，还有研究认为可能通过影响细胞内Ca2+浓度影响ABCB1基因转录，抑制P-gp表达，或者通过增强细胞免疫功能抑制P-gp。通过对P-gp的抑制常导致合用药物的清除率减少或生物利用度增加，提高血药浓度，增强疗效，甚至导致毒性反应。
1.3 P-gp的诱导剂 P-gp的诱导剂在临床上也相当常见，如利福平、苯巴比妥、地塞米松、利托那韦等。目前对P-gp诱导机制的研究还不够深入，可能是在转录水平，也可能在转录后水平。Geick A等研究发现，在ABCB1上游-8kbp处有-DR4核反应元件，即PXR结合部位，可能介导了P-gp的诱导[4]。通过对P-gp诱导常导致合用药物的清除率增加或生物利用度减少，血药浓度降低，减弱疗效。
2 P-gp介导的心血管系统药物的相互作用
目前临床上心血管系统疾病广受关注，其发病率及病死率均很高，部分心血管系统药物如地高辛、维拉帕米、他林洛尔、洛伐他汀等或是P-gp的底物，或是其抑制剂或诱导剂，当这些心血管系统药物合用或与其他系统药物合用时，会产生药物之间相互作用，影响药物疗效及安全性。
2.1地高辛与维拉帕米 地高辛是目前临床上最常用的口服洋地黄制剂，在人体不能被CYP3A酶系代谢，主要经肾脏排泄，常被用作评估P-gp的底物探针。维拉帕米是P-gp的抑制剂，当其与地高辛合用时，一方面抑制小肠粘膜上皮细胞的P-gp活性，增加地高辛吸收，另一方面抑制肾小管上皮细胞的P-gp活性，增加肾小管重吸收，减少肾小管分泌，共同使地高辛血药浓度增加。另一项研究表明，每日给予维拉帕米160mg可使地高辛血药浓度增加40%，而当维拉帕米给予240mg/d时，地高辛血药浓度增加60%，由此可见维拉帕米对P-gp的抑制作用呈明显的剂量依赖性。
2.2 地高辛与替米沙坦 Kamiyama[5]等研究证明替米沙坦、厄贝沙坦、坎地沙坦酯有潜在抑制P-gp转运药物的功能，替米沙坦可以增加地高辛的血药浓度，表明替米沙坦是通过抑制P-gp功能来实现与地高辛的相互作用。Weiss[6]等研究发现，与其他血管紧张素II受体阻滞剂不同，替米沙坦可以抑制ABC转运体转运药物，这可以解释替米沙坦与地高辛间的相互作用，同时可表明其调节吸收作用是通过P-gp限制药物的生物利用度来实现的。
2.3地高辛与奎尼丁 P-gp存在于肾脏近端小管的刷状缘中，通过一些主动转运子，药物可由肾小管上皮细胞的基底膜转运至刷状缘，然后经其上的P-gp排泄至尿液中。采用ABCB1基因转染的LLC-PK1（猪肾小管上皮细胞系）模型模拟肾小管上皮细胞的吸收与分泌的研究发现，P-gp介导的地高辛外排分泌速率是吸收速率的2倍，而奎尼丁可以抑制P-gp介导的地高辛的分泌。由于P-gp在小肠上皮的表达与肾小管非常相似，设想奎尼丁既可以抑制肾小管也可以抑制小肠上皮的P-gp表达，奎尼丁的肠道实验就证实了这一设想，以1mg/h将奎尼丁进行肠道灌注时，地高辛静脉给药后血药浓度增加了1倍，总清除率和肠腔中的清除率均有所下降，表明奎尼丁不仅影响地高辛的肾脏排泄，同时也影响肠腔中地高辛的分泌与吸收。
2.4 地高辛与他林洛尔 他林洛尔是一种长效的、高选择性的β-肾上腺素能受体阻滞剂，在肠道内渗透性较低，在体内不被代谢，母药几乎全部以原形形式经肾脏或肾外途径清除，是公认用于评价P-gp功能的探针药。研究表明口服100mg他林洛尔可使地高辛AUC值提高18～23%，Cmax提高45%，而静脉应用他林洛尔对地高辛血药浓度影响不大，说明他林洛尔主要抑制小肠黏膜上皮细胞的P-gp从而增加地高辛的肠道吸收，减少分泌，提高地高辛的血药浓度。
2.5 地高辛与克拉霉素 在地高辛的肾脏排泄中，P-gp起了非常重要的作用，克拉霉素作为P-gp的抑制剂，可通过抑制地高辛的肾脏排泄导致其血药浓度升高。体外研究证明，在转染了ABCB1基因且有大量P-gp表达的肾脏上皮细胞中，克拉霉素可剂量依赖性的抑制P-gp将地高辛从细胞基底膜向表面膜转运过程 [7]。
2.6 地高辛与利福平 Gorski[8]等研究认为地高辛在肠道吸收的决定因素为P-gp，他选取8名健康志愿者，在连续10d口服600mg利福平后分别口服和静脉给予地高辛1mg，每个志愿者在给予利福平前后行十二直肠活检，用免疫组化核蛋白印记方法检测发现P-gp含量增加了3.5倍。经利福平处理后，口服地高辛组的Cmax和AUC值分别由5.4μg/L、55μg/L·h降低到2.6 ug/L、38 μg/L·h，而静脉应用地高辛组的AUC值仅轻度下降，肾清除率不变。由此可知利福平与地高辛的相互作用主要是因利福平对肠腔中P-gp的诱导从而降低了地高辛的生物利用度。
2.7 他林洛尔与水飞蓟素 水飞蓟素可浓度依赖性的抑制P-gp阳性的耐药的人类乳腺癌细胞中P-gp底物柔红霉素的泵出，提高细胞内药物浓度，由此推测水飞蓟素对肠道P-gp的抑制作用可能会影响P-gp底物他林洛尔的药动学，增加生物利用度。韩仰[9]等研究发现水飞蓟素对他林洛尔有明显的抑制作用，连续口服常规剂量的水飞蓟素14d后，他林洛尔的AUC增加了36.15%±33.16%，Cmax增加了24.12%±15.63%，可见水飞蓟素通过抑制P-gp的转运活性，减弱他林洛尔的外排。
2.8 维拉帕米与洛伐他汀 洛伐他汀可以直接抑制肝脏和肠道的P-gp转运功能，当其与维拉帕米等P-gp底物合用时，可以减少合用药物的首过效应，增加肠道吸收，提高生物利用度。维拉帕米在体内存在首过效应，当其与洛伐他汀合用时，Cmax和AUC值分别增加了32.1%和62.8%，相对生物利用度增加了76.5%[10]。Chung [11]等研究表明洛伐他汀通过抑制肠腔P-gp及CYP3A4家族抑制尼卡地平的代谢。Hong[12]等发现洛伐他汀与地尔硫卓合用时，地尔硫卓的Cmax和AUC值增加，生物利用度提高。
2.9 维拉帕米与阿米替林 单层细胞跨膜模型实验发现：维拉帕米能显著抑制P-gp功能，抑制底物外排10%～20%。单次给药，维拉帕米同时增加外周与中枢阿米替林的AUC值，这与维拉帕米抑制P-gp及CYP2C19酶活性有关。多次给药后，维拉帕米持续增加中枢的AUC值，但增量较单次给药少，可能与长期给药后诱导P-gp的表达有关。临床实践中可通过抑制P-gp的功能增加中枢药物的AUC值，提高中枢药物的疗效，而诱导P-gp的功能可减少AUC值，减少非中枢药物的不良反应，同时也可用于药物过量的解毒治疗。
综上所述，临床上因药物相互作用导致的不良反应时有发生，严重时可能危及患者生命，P-gp作为药物相互作用的重要环节，影响着临床用药的安全性及有效性，因此在临床上因需要而将P-gp诱导剂或抑制剂与其底物合用时，可通过适当调整P-gp底物的剂量而避免因药物的相互作用使药物浓度增加导致药物蓄积、产生毒性反应，或药物浓度降低导致药效降低，治疗失败。
参考文献：
[1]Christians U， Schmitz V， Haschke M. Functional interactions between P-glycoprotein and CYP3A in drug metabolism [J]. Expert Opin Drug Metab Toxicol， 2005， 1（4）：641-254.
[2] Hanley MJ， Cancalon P， Widmer WW， et al. The effect of grapefruit juice on drug disposition [J]. Expert Opin Drug Metab Toxicol， 2011， 7（3）：267-286.
[3]Lee SS， Zhang B， He ML， et al. Screening of active ingredients of herbal medicine for interaction with CYP450 3A4 [J]. Phytother Res， 2007， 21（11）：1096-9.
[4]Geick A， Eichelbaum M， Burk O. Nuclear receptor response elements mediate induction of intestinal MDR1 by rifampin [J]. J Biol Chem， 2001， 276（18）：14581-7.
[5]Kamiyama E， Nakai D， Mikkaichi T， et al. Interaction of angiotensin II type 1 receptor blockers with P-gp substrates in Caco-2 cells and hMDR1-expressing membranes [J]， Life Sci， 2010，86（1-2）：52-8.
[6]Weiss J， Sauer A， Divac N， et al. Interaction of angiotensin receptor type 1 blockers with ATP-binding cassette transporters [J]. Biopharm Drug Dispos， 2010， 31（2-3）：150-61.
[7]Wakasugi H， Yano I， Ito T， et al. Effect of clarithromycin on renal excretion of digoxin： interaction with P-glycoprotein. Clin Pharmacel Ther， 1998， 64（1）：123-8.
[8]苏成业.P-糖蛋白在药物代谢动力学中的作用及其临床意义[J].药学学报，2005，40（8）：673-679.
[9]韩仰.水飞蓟素对CYP450代谢酶以及P-糖蛋白转运体影响的研究[D].长沙：中南大学，2009.
[10] Choi DH， Chung JH， Choi JS. Pharmacokinetic interaction between oral lovastatin and verapamil in healthy subjects： role of P-glycoprotein inhibition by lovastatin [J]. Eur J Chin Pharmacol， 2010， 66（3）：285-290.
[11]Chung JW， Yang SH， Choi JS. Effects of lovastatin on the pharmacokinetics of nicardipine in rats [J]. Biopharm Drug Dispos， 2010， 31（7）；436-441.
[12]Hong SP， Yang JS， Han JY， et al. Effects of lovastatin on the pharmacokinetics of diltiazem and its main metabolite， desacetyldiltiazem， in rats： possible role of cytochrome P450 3A4 and P-glycoprotein inhibition by lovastatin [J]. J Pharm Pharmacol， 2011， 63（1）：129-135.
编辑/苏小梅