消旋體藥物生物等效性研究中的立體選擇性

何海云，黃華，王慧，李鴻忠（.重慶醫科大學，重慶40006；.重慶醫藥工業研究院，重慶40006）

手性藥物在生物體體內具有藥效學立體選擇性和藥動學立體選擇性。臨床常用的手性藥物中90%以外消旋體給藥，從立體化學角度看，消旋體藥物的2個對映體實際上是2種完全不同的藥物，這種給藥方式所產生的問題引起了越來越廣泛的關注和重視。

消旋體藥物對映異構體在體內的作用復雜，劑型、劑量、生理、病理等因素的變化均會導致異構體在體內過程產生差異。生物等效性（BE）的研究是評價制劑質量的重要手段，BE研究中，如果忽略對映異構體的藥效學與藥動學行為的不同，將外消旋體藥物當做單一化合物來處理，可能會對藥物等效性結果產生錯誤的結論[1]。因此消旋體藥物BE研究中是否采用立體選擇性分析方法，是影響等效性評價結果的一個重要因素。

BE研究中，是否應采用立體選擇性分析方法，國內、外沒有統一的規定，且一直存在著爭議，各國也都沒有建立相應的評價標準[2]。本文概述了各國對消旋體藥物BE研究的相關規定，重點討論劑量、劑型、賦形劑的改變，以及手性藥物的吸收、分布、代謝、排泄過程的立體選擇性對BE結果的影響，并說明是否使用立體選擇性分析方法。

表1 口服給藥后具有不同程度立體選擇性藥動學的消旋體藥物

1 各國對消旋體藥物BE研究的相關規定

由于消旋體藥物對映異構體在藥理學及藥效學作用差異，立體選擇性分析方法應用于藥效學、藥動學及藥物相互作用等的研究已達成了共識。但各國的相關指導原則中對是否使用立體選擇性分析方法，其規定有著一定的差異。

1991年，瑞典醫藥管理局首先提出立體選擇性分析方法應用于消旋體藥物BE的研究[3]，指出：（1）當每個異構體的治療作用不明時，分別測定異構體；（2）活性來源于其中一個異構體，測定有活性的異構體；（3）異構體之間發生相互作用與相互轉化時，分別測定對映異構體；（4）異構體具有相似的治療活性，測定總體藥量。

1993年與2001年，歐洲相關指導原則均指出，BE研究中推薦使用立體選擇性分析方法，但如果對映異構體含量相同、穩定且活性為單個異構體，或消旋體藥物中對映異構體均為線性藥動學，則使用非立體選擇性分析方法[4]。

2000年，加拿大醫藥管理局在手性藥物發展中的立體選擇性問題中指出，相同劑型的制劑可不進行立體選擇性分析，但不同劑型的制劑，例如緩釋、控釋制劑，由于立體選擇性非線性首過代謝等因素，吸收或釋放速率影響體內對映異構體的比值時，應用立體選擇性分析[5]。

2003年，美國食品與藥物管理局（FDA）在口服給藥生物利用度與生物等效性的指導原則中指出，BE研究中，同時滿足以下4個條件則使用立體選擇性分析方法：（1）對映異構體具有不同的藥理活性；（2）對映異構體具有不同的藥動學特性；（3）含量少（濃度低）的對映異構體為提供藥理療效和安全性的主體；（4）至少有1個對映異構體呈非線性吸收[6]。

我國在生物利用度與生物等效性研究的指導原則中，沒有提及是否使用立體選擇性分析方法。在化學藥物非臨床藥動學研究技術指導原則中，僅指出關于手性藥物，為評價單一對映體或對映體混合物的藥動學，建立適用于體內樣品對映體選擇性分析的定量方法。

2 立體選擇性影響因素

對于無藥效學或藥動學立體選擇性差異的手性藥物，BE研究只需測量總體藥量。但大多數消旋體藥物，立體選擇性差異大小各不相同，如表1所示[2]。

消旋體藥物BE研究，不能單憑總體藥物水平判斷是否等效。是否使用立體選擇性分析方法，依據相關的文獻[7～10]總結，其立體選擇性影響因素包括制劑因素（劑量、劑型、賦形劑）和藥物體內過程立體選擇性因素（吸收、分布、代謝、排泄過程）。

2.1 劑型因素

2.1.1 手性賦形劑。藥物制劑中，許多藥用輔料，例如糖類、纖維素、藻朊酸鹽、環糊精等具有光學活性，并很有可能與有光學活性的消旋體藥物發生作用，導致藥物立體選擇性釋放。在對映體體外立體選擇性釋放的研究中，王勝浩與曾蘇認為，手型輔料與對映體相互作用的差異是立體選擇性釋放的重要原因，而手性輔料規格、輔料與藥物的比例均有可能對立體選擇性釋放造成影響[11]。例如，酮洛芬外消旋體與手性輔料HPMC組成骨架片，其體外釋放研究，S-對映體的溶出速率大于R-對映體（S/R＞1）。而以非手性骨架輔料如甲基丙烯酸三甲銨乙酯-甲基丙烯酸酯共聚物（Eudragit RL）替代HPMC，藥物釋放的立體選擇性消失[11]。

但是，一些研究結果表明，消旋體藥物制劑雖然存在明顯的立體選擇性釋放，但體內吸收的差異并不明顯。例如對苯噻丙酸緩釋膠囊進行的試驗發現，藥物的體外釋放具有較大的立體選擇性（29%），但這并未導致體內生物利用度的不同[12]。但是基于手性藥物與手性輔料的立體相互作用，BE研究過程中應當考慮輔料對結果的影響。

2.1.2 劑量。對于非線性藥動學的消旋體藥物，劑量的改變，異構體濃度比值可能發生改變。例如大鼠靜脈注射不同劑量的西酞普蘭（Citalopram），達到穩態后血清中S-對映體與R-對映體濃度的比值隨劑量增加而降低；腦中藥物濃度高，但對映體濃度的比值不隨劑量改變；劑量對R-對映體的影響大[13]。此類藥物的BE研究中，應當檢測對映異構體。

2.1.3 劑型。劑型的改變導致對映異構體立體選擇性藥動學的改變，主要表現為具有特殊傳遞系統的制劑或緩控釋制劑。例如，與速釋制劑與緩釋制劑相比，以ORSR?為釋藥系統的dl-蘇-哌醋甲酯，可以調節哌醋甲酯的立體選擇性代謝，使低活性的l-異構體系統傳遞減少，從而異構體比值改變，藥物的治療指數增加[14]。又如，對美托洛爾及其代謝物的立體選擇性藥動學研究中，分別對比緩釋、常釋、速釋與該藥的口服溶液，發現與其他劑型相比，速釋制劑的吸收相與消除相具有更加明顯的立體選擇性[15]。

對于釋藥速率的改變，對映體比值發生改變的藥物，應對對映異構體進行檢測。

2.2 藥物體內過程的立體選擇性因素

2.2.1 吸收過程的立體選擇性。很多藥物由胃腸道的吸收是被動轉運過程，其吸收僅與藥物濃度成正比，與藥物的立體結構無關。而需載體媒介轉運（主動轉運或促進擴散）吸收的手性藥物，由于對映體與細胞膜轉運載體的結合具有立體選擇性，對映體間會出現的吸收差別。具有立體選擇性吸收的藥物有甲氨蝶呤、甲酰四氫葉酸、L-多巴胺、頭孢氨芐、特布他林等。

反式曲馬朵（trans T）在大鼠小腸中吸收的立體選擇性研究中，發現在低濃度時（+）-trans T的吸收分數明顯低于（－）-trans T；在高濃度時trans T對映體的吸收分數均降低，（+）-trans T與（－）-trans T的吸收分數無明顯差別[16]。由此可知trans T小腸中吸收具立體選擇性，且隨劑量或釋藥速率的不同，其異構體在體內的濃度比值不同。

吸收的立體選擇性導致總體藥量的AUC、cmax、tmax與異構體的AUC、cmax、tmax有差異或相應的R/S比值發生改變時，BE中建議使用立體選擇性分析方法。

2.2.2 分布過程的立體選擇性。手性藥物對映體與血漿蛋白和組織蛋白結合率的不同，或對映體競爭性地與血漿蛋白、酶或受體結合，都可能引起對映體體內分布的立體選擇性。例如醋硝香豆素，呈線性藥動學，但異構體的體內分布不同。生物等效性研究中對比總體藥量和對映異構體的測定結果發現，總體藥物和R-對映體的藥-時曲線相似，根據總體藥物的參數可以認為2種制劑具有生物等效性（差異為17%），但是根據S-對映體的cmax則不能認為2種制劑具有生物等效性（差異為36%）[8，17]。對于非線性藥動學藥，例如維拉帕米、布洛芬、丙吡胺，釋藥速率改變，異構體在體內的分布改變，R/S比值發生改變[8，18]。

體內具有立體選擇性分布過程的藥物見表2[2]，當消旋體藥物顯示出不同的體內分布時，生物等效性的研究應當考慮其對結果的影響，特別是改變釋藥速率對異構體的分布產生影響的藥物，生物等效性研究應使用立體選擇性分析方法。

表2 非腸道給藥后呈立體選擇性分布的消旋體藥物

2.2.3 代謝和排泄過程的立體選擇性。藥物的消除過程包括藥物代謝和排泄。由于藥物在體內代謝都有酶的參與，藥物代謝酶對代謝底物和代謝產物往往都具有一定的立體選擇性。例如細胞色素P4502D6是一種重要的細胞色素藥物代謝酶，參與多種藥物的代謝且對手性藥物的代謝還呈現立體選擇性[19]。

2.2.4 藥物代謝過程的立體選擇性。有研究表明，非線性代謝可能是由于口服給藥藥物進入肝門靜脈的速率所影響，緩釋制劑可能沒有首關代謝飽和現象，但是速釋制劑有飽和現象[15]。首關代謝是影響對映異構體體內濃度比值變化的一個重要因素，是異構體產生藥動學立體選擇性差異的主要原因。

Karim將立體選擇性首關代謝藥物分為以下幾類，Ⅰ類：無明顯的首關代謝或為非立體選擇性首關代謝的藥物；Ⅱ類：藥理活性低的對映體有明顯的首關消除；Ⅲ類：藥理活性高或毒性強的異構體有明顯的首關消除。依據這3種分類，BE中需進行立體選擇性分析的藥物見圖1[10]。

圖1 依據首關代謝，判斷消旋體藥物BE研究是否使用立體選擇性分析方法

例如，酮洛芬與氟比洛芬無首關代謝為Ⅰ類藥物；而β受體拮抗藥普萘洛爾，R-異構體較易發生首關代謝，而藥理活性較強的S-異構體則較少發生，為Ⅱ類藥物；與之相反的是維拉帕米、依托度酸，活性強的對映體首關消除較多，為Ⅲ類藥物[10，20]。

2.2.5 藥物排泄過程的立體選擇性。腎臟是藥物排泄的主要器官，腎排泄涉及腎小球被動過濾、腎小管主動轉運及腎代謝等過程，藥物腎排泄立體選擇性與后2個過程有關，與被動轉運過程無關。表3為具有立體選擇性清除率的藥物[2]。

表3 具有立體選擇性清除率的藥物

2.2.6 異構體轉化與相互作用。在體內一些藥物可以從一種異構體轉變為另一種異構體。例如口服消旋體布洛芬后，在胃腸道中無活性的R-布洛芬轉化為有活性的S-布洛芬，藥物在胃腸道的停留時間越長，轉化程度越大。布洛芬對映體比值S/R呈現出劑型依賴性，cmax和AUC的S/R因制劑不同而有所差別，服用布洛芬消旋體緩釋顆粒劑后對映體S/R型的AUC之比（7.3±1.5）要顯著高于混懸劑（3.6±1.1）和溶液劑（3.5±0.2）[21]。又如，其他藥物苯洛芬（benoxaprofen）、非諾洛芬（fenoprofen）、沙丁胺醇（salbutamol）、氯吡格雷（clopidogre）等在人體內均產生異構體轉化[18]。對于該類藥物制劑BE研究應采用立體選擇性的分析方法。

一些藥物在不同的藥動學環節上存在著異構體相互作用，如新抗凝、尼群地平（代謝）、布洛芬、丙吡胺（白蛋白結合）等[8，17]。如果在治療劑量下，該種相互作用能引起依賴于吸收速率的異構體血漿濃度比值改變，建議在BE研究時采用立體選擇性的分析方法。

2.3 其他

種屬、性別、年齡等對手性藥物藥動學過程也存在立體選擇性差異。例如Hooper等[22]給4個不同年齡、性別的受試組服mephobarbital消旋體，結果發現年輕男性組與其他3組相比，R-對映體的總體清除率非常高，而且消除半衰期明顯降低，證明在該消旋體的消除過程中存在著明顯的年齡和性別差異。又例如維拉帕米在男性體內比在女性體內清除率低，而普萘洛爾消旋體在男性體內比在女性體內的清除率高，給予相同劑量普萘洛爾時，女性體內的穩態濃度幾乎是男性的2倍[23]。

因此，如果不對比立體選擇性PK，BE的研究不能證明遺傳因素的多樣性。當消旋體藥物藥動學存在種屬、性別、年齡的差異時，建議在BE研究時采用立體選擇性的分析方法。

3 小結

BE研究中，藥物的立體選擇性影響因素是復雜的，然而它們又是相互聯系的。首關代謝的改變，可能改變藥物在體內的分布與消除；吸收的改變亦影響藥物的代謝與分布；藥動學因素的線性與非線性，是消旋體藥物劑型依賴性重要影響因素。而且1種藥物可能同時存在多種立體選擇性過程，例如維拉帕米、布洛芬、丙胺苯丙酮的吸收、分布、代謝過程均存在立體選擇性。因此，是否使用立體選擇性分析方法進行BE研究，不能孤立的考慮其中1種因素。應從總體來考慮，考慮異構體在體內的總體過程是線性還是非線性，考慮對映異構體比值R/S是否與劑型因素、釋藥速率相關。

隨著手性生物分離分析技術，如高效液相色譜（HPLC）、高效毛細管電泳（HPCE）、超臨界流體色譜法、質譜等的快速發展，其在對映體的分離測定以及藥動學-藥效學研究中的應用越來越廣泛。建立適合于消旋體藥物生物等效性研究的分析方法以及藥政部門建立統一的相關指導原則，對制劑質量控制具有重要意義。

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