復方口服避孕藥中孕激素的多晶型研究進展

鞏孝芳，王慧萍*

(1.北京協和醫學院研究生院，北京 100730；2.國家衛生健康委科學技術研究所，北京 100081)

口服避孕藥(oral contraceptives，OC)是當下應用較廣的避孕方式，如正確服用有效率達99%以上，至2012年全世界約有1億多婦女使用[1]。OC多為復合劑型，復方口服避孕藥(combined oralcontraceptives，COC)主要由雌激素和孕激素組成，其避孕效果主要與所含孕激素的種類有關。由于口服藥物常存在多晶型現象(polymorphism)，不同晶型直接關系到藥物的臨床療效及生產工藝等，而“藥物晶型研究技術”已經被確認為國家重大新藥創制專項中化學藥物研制的關鍵技術之一[2]。因此，本文對COC中孕激素多晶型的研究進行綜述，為避孕藥物的生產及質量控制提供依據。

一、COC中孕激素生物學特性

1.作用機制：孕激素的作用機制包括抑制排卵、改變宮頸黏液的稠度與輸卵管的蠕動以及改變子宮內膜形態與功能[3]。COC中孕激素種類與特性不同，構成的避孕藥療效也不同。目前COC研究的方向是研發新型的高效孕激素以提高避孕效果、減少不良反應，從其發展趨勢來看，可概括為兩點：(1)降低孕激素劑量；(2)合成新型孕激素。

2.分類：孕激素可分為天然和合成孕激素兩大類，根據應用的不同階段又可分為4代：第一代孕激素包括睪酮類及17-羥孕酮類；第二代孕激素主要代表藥物是左炔諾孕酮和炔諾孕酮；第三代主要是去氧孕烯和諾孕酯；新一代孕激素以屈螺酮、地諾孕素、曲美孕酮、烯諾孕酮和醋酸諾美孕酮為代表[4]，它們與受體的結合更具特異性，幾乎不與其他甾體激素受體結合，對脂肪代謝影響小，無雄激素、雌激素或糖皮質激素樣活性，和天然孕酮的作用效果相近，被稱為第四代孕激素。

二、第四代孕激素代表藥物

1.屈螺酮(drospirnone，DRSP)：是人工合成的第一個抗醛固酮螺內酯類衍生物，其藥理性能、藥動學特征與天然孕酮相似。除避孕外，屈螺酮炔雌醇片不僅能治療月經紊亂、改善經前期情緒障礙[5-6]，對藥物流產[7]和人工流產[8]后的恢復以及并發癥的預防也有較好的臨床效果。以屈螺酮為主要成分的優思明是唯一能控制體重的短效口服避孕藥。

2.地諾孕素(dienogest，DNG)：對脂代謝影響很小，半衰期短，重復給藥不積蓄，同時耐受性也較好。與戊酸雌二醇組成了第一種四相復合口服避孕藥Natazia，除用于避孕外，還可用于治療女性更年期綜合征、經血過多。地諾孕素能誘導異位內膜間質細胞凋亡，可以降低核因子NF-κB、凋亡調控蛋白Bcl-2和Bcl-XL表達，其治療子宮內膜異位癥的潛在作用靶點及作用機制可能就在于此[9]。

3.曲美孕酮(trimegestone，TMG)：具有很強的內膜選擇性，對孕酮受體有較高的選擇性和親和力，是活性最強的孕激素。臨床用于治療更年期綜合征和預防絕經后骨質流失，因其極少產生與情緒相關的不良反應，所以更適于激素替代治療(HRT)。TMG沒有被作為避孕藥得到開發，有報道采用經皮給藥系統進行TMG的避孕研究，截至目前未有相關臨床數據分析報道。

4.烯諾孕酮(ST-1435，nestorone，NES)：不影響糖、脂代謝。醋酸制劑口服生物利用度很低，加之半衰期短，需高頻率給藥，這限制了其在臨床作為避孕藥的應用。目前烯諾孕酮透皮貼劑、陰道環等多種非口服緩釋給藥系統還在臨床試驗中。

5.醋酸諾美孕酮(Nomegestrol acetate，NOMAC)：具有很高的促孕活性、弱的抗雄激素活性并且無雄激素和糖皮質激素樣活性。有研究顯示，單用或者聯用雌激素時，諾美孕酮不會增加靜脈血栓的風險，也不會增加乳腺癌的發病率；且合用雌二醇后，相較于屈螺酮/炔雌醇，其對經前經期的綜合征有更好的效果[10]。還有研究表明，醋酸諾美孕酮可以通過調節SUFU和Wnt7a的表達來抑制Ⅰ型子宮內膜癌RL95-2細胞的增殖，具有潛在的抗癌活性，為研發治療Ⅰ型子宮內膜癌更安全的候選藥物提供了新的可能[11]。

6.地屈孕酮(dienogest，DNG)：結構和功能與天然孕酮接近。國外有文獻報道地屈孕酮在治療和預防妊娠期疾病如先兆性流產、習慣性流產、早產和子癇的過程中有更高效、顯著的作用[12]。用地屈孕酮代替其他口服避孕藥在治療絕經前婦女的痛經作用中，前者能明顯地降低由口服避孕藥引起的氧化應激水平升高，因此可能降低由服用口服避孕藥引起的血管并發癥的風險[13]。

三、多晶型研究的意義

藥物的多晶型現象指藥物的分子排列方式的改變，使其固體同其他固體物質一樣存在多樣性。藥物晶型對生物利用度的影響是除了因生產工藝不同而產生的質量差異外影響同一藥物不同療效的另一原因[14]。

同一藥物不同晶型在理化和生物特性方面可能會存在顯著差異，這使得藥物多晶型研究在晶體藥物產品的研發和生產過程中顯得尤為重要[15]。優勢藥物晶型是一種或幾種能發揮最佳治療效果的用于制藥的藥物晶型，有較高的穩定性和安全性。應用優勢晶型能提高生物利用度、改善藥物的溶出速度、降低藥物毒性、提高藥效。我國“重大新藥創制”科技重大專項“十一五計劃”中，“藥物晶型研究技術”是化學藥物研究關鍵技術之一。2015年出版的最新國家藥典也把晶型列為藥品質量控制的一環。

四、常用孕激素多晶型研究

孕激素的多晶型研究對于提高避孕藥物的質量、改善臨床療效具有重要的意義。目前對避孕藥物的晶型研究還屬于起步階段。有研究報道，炔雌醇存在5種晶型，B、D、X、X2、X3型，其中B、D、X3型晶型是首次發現[16]。去氧孕烯在不同的粘合劑中也報道過不同的結晶特性。Ferraboschi等[17]報道了美羅孕酮2(Medrogestone)及其中間產物3、8、9等的晶型具體特性。以下是幾種常用孕激素的晶型研究進展。

1. 孕酮：有文獻報道，通過對孕酮穩定多態的研究，探討了它的多晶型行為，并試圖通過共結晶提高其穩定性[18]。研究概述了兩種單變晶型孕酮Ⅰ型和Ⅱ型、合成對映體、孕酮和外消旋孕酮，并對Ⅰ型和Ⅱ型的不同物理性質進行了比較，如：晶型Ⅰ的熔點為129℃，晶型Ⅱ的熔點為122℃，所以晶型Ⅰ是熱力學穩定型，而晶型Ⅱ是亞穩定型，制備晶型Ⅰ和晶型Ⅱ的方法也不同。另外還有其他3種形式的孕酮(晶型Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ)，它們只出現在平衡融解中，不能具有結構特征。晶型Ⅰ很容易結晶，而晶型Ⅱ很難結晶，甚至不可能結晶，當孕酮和孕烯醇酮融合在一起時，晶型Ⅱ成功結晶。通過稀溶液結晶和冷卻晶型Ⅰ熔融試樣，也得到了晶型Ⅱ。也有報道稱孕酮的兩種晶型在一定條件下(如研磨或者改變溫度)是可以轉化的[19]。

2.己酸羥孕酮：除先前描述過的結晶形式(A)外，在用冷卻、反溶劑和蒸發技術復制相同晶型的過程中，在不同的溶劑中產生了1種新的三斜晶型(B)。經乙酸乙酯或異丙醇在不同溫度下證實，這是一種轉換溫度大約為30℃的對映系統。晶型B是室溫下的熱穩定型，在非水溶劑混合物中可溶解8%。在解析形態A的晶體結構時，發現了第3種構象狀態，它僅存在于-133到-143℃；這種單斜式的形式被認為是晶型C，并可在加熱至室溫時轉化成晶型A。上述結果進一步闡明了己酸羥孕酮的物質結構、多晶型對不同劑量形式的物理穩定性的影響[20]。

3.左炔諾孕酮(LNG)：徐娟等[21]篩查獲得并制備出3種左炔諾孕酮的晶型物質(α晶型、β晶型、B晶型)，但文獻并未對3種不同晶型的物質在藥效及生物作用等方面進行表述。也有相關專利報道左炔諾孕酮有4種晶型：α、β、γ和無定型[22]。從乙醇中結晶得到的左炔諾孕酮熔點為228～229℃，從甲醇中結晶得到的左炔諾孕酮熔點為240～242℃。

4. 炔諾酮：Latsch等[23]首次運用等溫微量量熱法、極性光學顯微鏡、X-射線粉末衍射法表征醋酸炔諾酮晶體生長過程，分析了3種方法各自的優缺點。Boerrigter等[24]研究得出，炔諾酮在室溫下以丙醇為溶劑在過飽和度時穩定的單晶型向亞穩定的三斜晶型轉化，在過飽和的狀態下除了原本報道過的兩種多晶型，還出現了另外兩種特殊的晶型生長方式，被稱為“假晶”。

5. 醋酸甲地孕酮：有文獻報道恒壓5.5 MPa時甲地孕酮在383.15～443.15 K溫度范圍內在亞臨界水中的溶解度成指數增長，但其化學結構保持穩定。Zhang等[25]研究證實，醋酸甲地孕酮的納米粒子在沉淀后化學機構不變但是結晶性降低。

6. 孕二烯酮：兩種互變的晶型：晶型Ⅰ和晶型Ⅱ，在乙醇溶液中，低于18.5℃時，晶型Ⅰ的熱力學穩定性高于晶型Ⅱ，低于此溫度則相反。溫度大于19℃，在低飽和度下(1.09～1.25)，晶型Ⅰ的片狀晶型占主導，而溫度小于17℃時，主導結構是晶型Ⅱ的針狀固體形態。5≤T≤25℃，在高飽和度下(1.36～1.81)，伴隨產生晶型Ⅰ和晶型Ⅱ。有研究表明，在低飽和度下，穩定型晶體的成核和生長的速率高于亞穩定型的，高過飽和度下情況相反[26]。且Ⅰ和Ⅱ型之間的溶劑介導的多晶型轉化在5、10、30和35℃中相對較快。

7. 米非司酮：水溶性差，理論上會產生多晶型現象。研究發現，通過單一溶劑揮發法獲得米非司酮的一種新的正丙醇溶劑合物，且化合物的SXRD圖譜表明該晶型的米非司酮與正丙醇分子比例為2∶1，該溶劑合物單晶X射線衍射、粉末X射線衍射圖譜與米非司酮原料藥的圖譜存在明顯差異[27]。另外有最新研究報道米非司酮存在1種無溶劑新晶型——晶型D，可通過冷卻結晶法和超聲法制得。兩者的穩定性都較高，而在研究所用溶劑中晶型D的溶解度優于原料藥，其結構中不包含任何溶劑[28]。新發現的米非司酮的乙腈溶劑合物的每個不對稱晶胞結構包括1個米非司酮和兩個乙腈分子。晶體結構中的分子間氫鍵和范德華力在一定程度上改變了其性質。與純米非司酮相比，乙腈溶劑化合物具有良好的穩定性(40C/75% RH/月)，并在0.2%十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液和0.5%SDS溶液中均有較好的溶解性能[29]。

8. 醋酸烏利司他：存在多晶型現象，且易形成溶劑合物。有研究報道過3種非溶劑合物晶型(晶A型、晶C型、晶D型)和3種溶劑合物晶型(晶B型：異丙醇合物；晶E型：乙醇合物；晶F型：丙酮合物)[30-32]。最新研究發現了另外5種新晶型：晶G型、晶H型、晶I型、晶J型和晶K型(無定型態)。在不同的結晶溫度下含有結晶溶劑的晶型H、I、J型容易向不含結晶溶劑的晶型G轉變。晶型H、I、J在IR圖譜中有一點的相似性，而晶型G、K的IR圖譜差異明顯。在成藥性研究中，不含結晶溶劑的晶型G、K在高溫、高壓、高濕條件下穩定性較好，而晶型K在實驗所用幾種溶劑中的溶解性上優于其他晶型[33]。

五、展望

口服避孕藥應用普遍且高效，其組成成分除孕激素外，另一成分雌二醇也證明有新的晶型存在，如：甲酰胺溶劑合物晶型[34-35]。目前對孕激素晶型的研究多集中在其多晶型的篩選和確認中，對方法學研究較深入，但對于優勢藥用晶型以及對藥品質控的研究開展較少。鑒于孕激素是口服避孕藥的重要組成部分，其多晶型現象又是影響藥物臨床療效、穩定性與質量可控性的重要因素，研究孕激素多晶型將有助于提高我國生殖類藥品研發技術水平，提高產品的穩定性，降低產品應用帶來的多種不良反應，有助于提高我國育齡婦女的健康水平。