Caco_2细胞模型在药物研究中的应用
Caco-2 细胞模型的研究与应用
的波动性对结果有不同程度的影响。
Caco－2 细胞形成的细胞间紧密联结比在小肠上皮细胞中更具 特征性,其TEER 值比正常小肠上皮细胞高，限制了水溶性小分 子药物穿细胞间转运的应用研究。 Caco－2 细胞的吸收转运体表达较小肠上皮的低,因而在主动转 运药物的研究方面相对不如被动扩散药物研究的成功。
该模型有较广泛的适用性(可用于原料药、制剂、大、小分子
的跨肠膜研究)。 Caco-2 细胞内有药物代谢酶,可在有代谢状况下测定药物的跨 膜转运。 可用于区分肠腔内不同吸收途径的差别。
Caco－2 细胞单层模型的缺点
Caco－2细胞由于缺乏分泌粘液的杯状细胞,因而缺乏小肠上皮中 的粘液层。
缺少细胞异质性(单一细胞构成) ;
0.1×10 – 6~1.0×10 – 6
< 1 ×10 - 7
研究药物剂型对吸收的影响[4] 确定药物在肠腔吸收的最适pH 值[5] 评价前体药物的口服吸收[6]
Caco－2 细胞单层模型在药物吸收机制研究中的应用
Caco-2 细胞模型用于被动转运的研究[7] Caco-2 细胞模型用于载体介导主动转运的研究[8、9]
SeminarⅠ
Caco-2细胞模型的研究与应用
主要内容
Caco-2细胞的介绍 Caco-2细胞模型的建立与评价
Caco-2细胞模型的应用 Caco-2细胞模型的发展
Caco－2 细胞单层模型简介
Ｃaco-2细胞： 人结肠癌细胞（the human colon carcinoma cell line)
Tab 1 Relationship between apparent permeability coefficients( Papp) and Bioavailability
caco2读法
caco2读法Caco2，全称为Caco-2细胞模型，是一种常用的肠道吸收模型。
它是从人体结肠癌细胞分离出来的细胞株，具备相似的特性和功能。
Caco2细胞可用于评估药物的肠道吸收、预测生物利用度以及研究药物和营养物质的通过肠道的动力学。
本文将介绍Caco2细胞模型的基本原理以及其读法的相关内容。
一、Caco2细胞模型简介Caco2细胞模型最早在20世纪80年代被开发出来，由于其可靠的预测性和便捷的操作性，成为了药物吸收研究领域中最常用的细胞模型之一。
Caco2细胞模型可模拟人体肠道上皮层的结构和功能，因此被广泛应用于药物的吸收、转运和代谢方面的研究。
二、Caco2细胞模型的原理Caco2细胞模型的原理基于细胞外和细胞内物质的通过细胞膜的过程。
药物在通过Caco2细胞层时需经历细胞外和细胞内的转运，包括主动转运、被动扩散和内膜转运等过程。
这些转运机制模拟了真实的肠道吸收情况，因此Caco2细胞模型可用于预测药物在体内的吸收情况。
三、Caco2细胞模型的读法1. 细胞培养Caco2细胞的培养是建立Caco2细胞模型的首要步骤。
首先需要将Caco2细胞分散在培养基中，然后将细胞培养在合适的培养皿中。
培养皿需要提供适宜的培养条件，如适宜的温度、湿度和气体环境等。
在培养过程中，需要定期更换培养基、控制细胞密度和检测细胞的生长状态。
2. 输送实验Caco2细胞模型的读法主要通过传递实验来实现。
传递实验可以分为两种类型：顶部对顶部和底部对顶部。
顶部对顶部传递实验主要用于研究药物的主动转运和被动扩散，而底部对顶部传递实验则可用于研究药物的内膜转运和代谢。
3. 可溶性和稳定性研究为了评估药物的可溶性和稳定性，需要对药物在Caco2细胞模型中的溶解度和稳定性进行研究。
一种常用的方法是测定药物在不同pH值下的溶解度，并通过液相色谱-质谱分析来确定药物在Caco2细胞模型中的稳定性。
四、Caco2细胞模型的应用Caco2细胞模型广泛应用于药物吸收、转运和代谢等领域的研究。
Caco2细胞模型
Caco－2细胞系来源于人的直肠癌，其结构和生化作用类似于人小肠上皮细胞，含有与小肠刷状缘上皮相关的酶系。
药物研究人员可以通过在实验室条件下体外培养建立C aco－2细胞模型。
十多年前，人们发现，药物透过Caco－2单细胞层的体外过程与口服药物在肠道吸收有良好的相关性，因而引起广泛的研究。
现有研究表明，Caco－2细胞模型具有较好的体外实验重现性，可以用来研究药物吸收机制，因此对于药物研发颇具应用价值。
其不仅可用于药物制剂开发前研究，即各种药物赋形剂、吸收促进剂及药物分子结构、pH值和其他生理生化因素对药物吸收的影响，还可以在一定控制条件下对药物进行高通量筛选，以获得药物结构与吸收利用之间的相互关系的大量信息。
目前，国外医药水平发达国家的药物研究机构或开发公司已广泛采用这种细胞培养模型进行药物研究和开发，FDA也已批准使用Caco－2细胞模型筛选药物。
Caco－2细胞模型作为药物吸收研究的一种快速筛选工具，它可在细胞水平上提供药物分子透过小肠黏膜的吸收、代谢、转运的综合信息，为研发药物提供依据。
药物分子理化性质研究药物分子本身的理化性质，如结构、亲水／亲油平衡值、分子量、pH值等均是影响口服药物生物利用度的主要因素。
因此，有必要利用Caco－2细胞模型探明其作用机制和影响程度的大小。
如有人用Caco－2细胞研究药物分子结构和吸收的关系，实验结果表明，利用修饰药物化学结构来改善药物的吸收具有构象依赖性。
采用Caco－2细胞模型可评价在不同pH值条件下，药物分子的离子化程度与透膜转运的关系，进而揭示抑制吸收的阻力因素。
同样，对难溶或不溶性药物吸收转运的限速步骤是溶解过程还是膜通透过程，用C aco－2细胞模型可以有效地考察论证。
例如，国外有人成功地预测出了吡罗昔康的溶解限速过程与该药物吸收过程具有一致性。
另外，对于蛋白质、多肽类药物口服给药，利用Caco－2细胞模型可对它们的吸收转运机制进行充分研究，还可筛选这类药物的吸收促进剂，大大加速了蛋白质、多肽类药物口服制剂的研发进程。
22222Caco_2细胞模型及其在药物吸收研究中的应用新进展_王敏
TEER值 (跨膜电阻值 )较单用 Caco22细胞有所降低 ,而且水 溶性小分子物质经共培养细胞模型的渗透能力高于单纯的 Caco22细胞模型 ,有利于水溶性小分子物质细胞转运过程的 研究 。
由于 Caco22细胞缺少某些首过代谢酶 ,而这些酶是影响 药物口服吸收和生物利用度的关键酶 , Charles等 [3 ]利用重 组技 术 在 Caco22 细 胞 中 引 入 CYP cDNA s, 从 而 提 高 了 CYP3A4和 CYP2A6的表达 ,开拓了 Caco22模型在研究药物 首过代谢方面的应用 ,提高了其体内相关性 。由于 Caco22细 胞缺少或低表达小肠上皮细胞内的某些药物代谢酶和转运 体 ,因此 ,有人采用经典的细胞生物学方法诱导药物代谢酶 的表达 ,结果发现 ,在各种酶诱导剂如苯巴比妥 、地塞米松 、 β2萘黄酮存在下培养 Caco22细胞的亚克隆细胞 ,可诱导表达 不同的酶系统 [4 ] 。如 Caco22细胞的亚克隆 TC7细胞经诱导 后可增加 CYP3A的表达 ,且高表达与刷状缘相关的水解酶 、 蔗糖 2麦芽糖异构酶 ,以及牛磺胆酸转运系统 ;经 β2萘黄酮诱 导可表达 CYP1A1 基因亚家族 ,以及高活性的 UPD 2葡萄糖 醛酸转移酶 。这些性质使 TC7细胞成为有价值的体外肠道 研究模型 。另外 ,有研究发现 , Caco22细胞在多孔膜上与 100 nmol·L - 1 1α, 252二羟维生素 D3共培养 2周后可诱导 Caco22 细胞内 CYP3A4 mRNA 的表达 ,与重组技术一样也能形成一 个用以研究药物小肠吸收首过效应的细胞模型 [5 ] 。 2 Ca co22 细胞模型在口服药物吸收改善研究中的应用 211 Caco22细胞模型在各种药物吸收促进剂开发研究中的 应用 21111 应用于细胞旁路转运药物吸收促进剂的研究 亲水 性药物及多肽类药物往往表现出低的口服生物利用度 ,一个 重要原因就是肠上皮细胞的紧密连接使得这些药物经细胞 旁路的被动扩散受到限制 。最近几年 ,研究者们致力于开发 能够调节肠上皮细胞紧密连接 (但不破坏细胞单层完整性 )
Caco-2 细胞模型的研究与应用(课堂PPT)
微绒毛 紧密连接
细胞核
3
Caco－2 细胞单层模型简介
Caco-2细胞生化性质特征： 主动转运系统:糖类、氨基酸、二肽、胆酸及维生素B12内源性 因子的主动转运载体。 酶: 小肠细胞刷状缘的酶； Ⅰ相代谢酶:CYP1A1 Ⅱ相代谢酶:谷胱甘肽S-转移酶,β-葡萄糖醛酸糖苷酶及 磺基转移酶。
14
Caco-2 细胞模型在药物代谢方面的应用
I相代谢酶:细胞色素P450等。
Ⅱ相代谢酶:磺基转移酶、谷胱甘肽S-转移酶、β-葡糖
醛酸糖苷酶。
存在P-gp 、MRP 外排系统及细胞色素P450 同工酶(与
人
类小肠口服生物利用度方面的关系[12]
SeminarⅠ
Caco-2细胞模型的研究与应用
1
主要内容
Caco-2细胞的介绍 Caco-2细胞模型的建立与评价 Caco-2细胞模型的应用 Caco-2细胞模型的发展
2
Caco－2 细胞单层模型简介
➢Ｃaco-2细胞： 人结肠癌细胞（the human colon carcinoma cell line)
活性与人体小肠上皮细胞的差别及P-gp 在Caco-2 细胞中表达
的波动性对结果有不同程度的影响。
❖Caco－2 细胞形成的细胞间紧密联结比在小肠上皮细胞中更具
特征性,其TEER 值比正常小肠上皮细胞高，限制了水溶性小分
子药物穿细胞间转运的应用研究。
❖Caco－2 细胞的吸收转运体表达较小肠上皮的低,因而在主动转
。
15
Caco－2 细胞单层模型的优点
❖细胞培养条件相对容易控制, 能够简便、快速的获得大量新 的、有价值的信息, 这些信息易于转化为药物转运、代谢的 基本原理。
Caco-2细胞模型
Caco-2细胞系来源于人的直肠癌，其结构和生 化作用类似于人小肠上皮细胞，含有与小肠刷状缘 上皮相关的酶系，与正常的成熟小肠上皮细胞在体 外培育过程中出现逆向分化(反分化)不同，Caco-2 细胞在传统的细胞培养条件下，生长在多孔的可渗 透的聚碳酸酯膜上可达到融合并自发分化为肠上皮 细胞，形成连续的单层(monolayer)。
培育约3星期后，其电阻值达到400 Ω（有的 要求达到600Ω），它们形成致密的细胞单层， 结构和生化作用类似于小肠上皮细胞，3-5天 内适合进行转运试验。
Caco-2 Cell Culture Model
AP Side (Lumen) BL Side (Serosal)
B to A
A to B
Caco-2细胞模型的局限性 但是，Caco-2细胞与人小肠上皮也有一定差
异，在研究药物转运中表现出一定的局限性，如:
①缺少粘蛋白产生细胞，缺少肠壁粘液层；
②具有较高的细胞通透性，若喂养次数多，某些酶 载体或细胞内容物溢出；
③缺少某些代谢酶；
④细胞的培养和代系对于Caco-2细胞形态学和生理 性质有影响，引起细胞对药物转运产生差别；
Apical to Basolateral Transport: Absorptive Transport Basolateral to Apical Transport: Secretory Transport
Efflux to both sides
Caco-2细胞模型的优点 ①Caco-2细胞虽然是来源于人的结肠癌细胞，但在
尽管Caco-2细胞模型有许多限制，但是在阐明药物吸 收机制，预测体内吸收和药物相互作用，设计有更好 吸收和更高生物利用度的口服药物或制剂并评价它们 的安全性等方面仍然是一个很好的工具。
Caco2 细胞
Caco-2细胞模型是一种人克隆结肠腺癌细胞，结构和功能类似于分化的小肠上皮细胞，具有微绒毛等结构，并含有与小肠刷状缘上皮相关的酶系。
可以用来进行模拟体内肠转运的实验。
在细胞培养条件下，生长在多孔的可渗透聚碳酸酯膜上的细胞可融合并分化为肠上皮细胞，形成连续的单层，这与正常的成熟小肠上皮细胞在体外培育过程中出现反分化的情况不同。
细胞亚显微结构研究表明，Caco-2细胞与人小肠上皮细胞在形态学上相似，具有相同的细胞极性和紧密连接。
胞饮功能的检测也表明，Caco-2细胞与人小肠上皮细胞类似。
作用：1. 研究药物吸收的潜力2. 研究药物转运的机制，包括吸收机制和排除机制3. 研究药物、营养物质、植物性成分的肠道代谢判断药物吸收能力的方法：Papp（表观渗透系数）Papp>2*10-6属于吸收好的药物如Testosterone(睾酮):1.0*10-5cm/s Propranolol（普奈洛尔）:2.86*10-5cm/sPapp<10-6cm/s属于吸收差的药物如Mannitol(甘露醇):1.0*10-7 cm/s Atenolol（阿替洛尔）:4.55*10-7 cm/s现代药物研发成功与否，与药物的代谢特性密切相关。
人工合成和筛选有限数量的化合物已被大规模的化合物合成和高通量筛选所取代。
无论是开发新药还是开发新的给药途径，化合物在体内的吸收特性都非常重要。
以往传统的体内药代吸收筛选模型，由于所需药物量大、难以批量化、耗时长以及费用高等弊端，已经无法满足现代新药的研发要求，因而开发新的快速、准确以及需药量少的药物吸收筛选模型已成为新药研发的必然趋势。
被广泛采用的三种筛选方法是：大鼠原位单次灌注法、大鼠外翻肠囊法以及体外人结肠腺癌（Caco-2）细胞系法。
其中，Caco-2细胞模型已经成为一种预测药物人体小肠吸收以及研究药物转运机制的标准体外筛选工具。
结构与功能决定其应用价值Caco-2细胞模型是十几年来国外广泛采用的一种研究药物小肠吸收的体外模型，具有相对简单、重复性较好、应用范围较广的特点。
Caco_2细胞模型在口服药物吸收研究中的应用_高坤
服体内吸收情况的相关比较说 明了 Caco 2细胞 模型在预测药物吸 收方面具有重要 作用[ 9] 。 吸
药物 通 过经 细胞 转 运途 径 而部 分 被吸 收 的可 能[ 3] 。巨大的膜表面积 可以补偿药物 在细胞膜 上分配量的差别 。事实上细胞间的紧密连接很大 程度上限制了药物的细胞旁路转运[ 4] , 成为这一 转运途径的主要屏障 。
吸收快速且完全的药物通常为脂溶性药物 , 小 , 主要是一些肽类抗原物质的转运方式 , 这类药
这类药物容易分布到肠上皮细胞膜表面 , 且小肠 上皮细胞的刷状缘膜表面积约为旁路转运吸收面
物由 于 分子 体积 的 原因 通 常不 被 其他 途 径转 运[ 8] 。这一转运途径的 缺点之一就是 转运部位
积的 1 000 倍[ 2] , 因此经细胞被动扩散是这类药 存在大量的蛋白水解酶 , 使得许多外源性蛋白在
2 体外 Caco 2细胞及体内肠细胞的 药物转运
药物跨肠上皮细胞转运主要通过 4 种途径 :
收稿日期 :2005 01 14 基金项目 :国家自然科学基金资助项目(30400563) 作者简介 :高坤(1980 ), 女(汉族), 辽宁丹东人 , 硕士研究生 ;孙进(1975 ), 男(汉族), 安徽 金寨人 , 副教授 , 博士 , 主 要从事 生物药剂学研究 , Tel .024 23986325;何仲贵(1965 ), 男(汉 族), 宁夏 盐池人 , 教授 , 博 士 , 博 士生导 师 , 主 要 从事生物药剂学与新剂型研究 , Tel.024 23986321 , E mail hezhg ui@。
为 Caco 2体外模型吸收速率的 30 ～ 80 倍[ 11] , 解释 这一差异可以从以下 2 点考虑 :①药物的体内和
caco2细胞
Caco2细胞Caco2细胞是一种常用的人类结肠腺癌细胞系，常被用于研究细胞生物学、药物吸收和转运等方面。
这种细胞系源自结肠腺癌患者的转移灶，具有类似正常肠上皮细胞的形态和功能。
本文将介绍Caco2细胞的特点、应用和相关研究进展。
特点Caco2细胞是一种上皮细胞，呈长条状并呈多层排列。
这种细胞表面有微绒毛，类似于肠上皮细胞的微绒毛结构。
Caco2细胞还具有结肠腺癌细胞的特点，如易于培养、有相对稳定的倍增周期等。
应用Caco2细胞广泛用于研究药物在肠道的吸收和转运过程。
由于Caco2细胞具有肠上皮细胞的特点，因此可以模拟药物穿过肠道黏膜的生理过程。
科研人员可以在Caco2细胞培养基中添加不同浓度的药物，观察其在细胞内的转运和吸收情况，从而评估药物在体内的药代动力学。
此外，Caco2细胞还可以用于研究肠道疾病的发病机制，如炎症性肠病和肠道感染等。
通过模拟疾病条件，科研人员可以观察Caco2细胞的相应反应，探究疾病的发展过程。
研究进展近年来，随着细胞培养技术和细胞生物学研究的发展，Caco2细胞在药物研发、肠道疾病研究等领域发挥了重要作用。
研究人员通过基因编辑技术和高通量筛选技术，不断提高Caco2细胞的模拟能力和研究效率。
一些研究还表明，Caco2细胞可以应用于药物肠道黏膜递送系统、肠-肝循环等方面。
结论Caco2细胞作为一种常用的结肠腺癌细胞系，具有模拟肠道黏膜和疾病发生机制的能力。
在药物研发和肠道疾病研究中，Caco2细胞的应用将继续发挥重要作用。
未来，随着细胞生物学和疾病模型的不断改进，Caco2细胞的研究前景仍然广阔。
Caco-2 细胞模型的研究与应用解析
CYPcDNAs, 提高CYP3A4 和CYP2A6 的表达。通过
培养CYP3A4 表达的Caco－2 细胞, 开拓Caco－2 模型在研究药物首过代谢方面的应用。
参考文献
[1] Gan LS ,Thankker DR. Applications of the Caco-2 model in the design and development of biochemical and physical barriers posed by the intestinal epithelium. A dv Drug Delivery Rev ,1997 ;23 (1～3) :77～98
由于形态学及生化性质都与小肠上皮很相似,Caco-2 细
胞模型已广泛的用于体外药物分子肠吸收的研究。
Caco－2 细胞单层模型建立
Ｃaco-2细胞模型的建立
Caco-2细胞模型的平面图
Caco-2细胞模型的切面图
Caco－2 细胞单层模型的评价
①细胞形态学(小肠微绒毛结构及细胞间紧密连接) ; ②小肠刷状缘细胞标志酶———碱性磷酸酶的活性; ③Caco－2 细胞单层的跨膜电阻( transepithelial elect rical resistance ,TEER) ;
Caco－2 细胞单层模型的新发展
优化细胞培养条件：缩短细胞培养的时间。
细胞共培养：如与杯状细胞HT29 共同培养, 为Caco-2 细胞
单层膜提供其缺乏的粘层膜。 生化诱导：用经典的细胞生物学方法诱导Caco－2 细胞上缺乏 或低表达的药物代谢相关酶和转运体的表达。 重组技术：Charles[13]等用重组技术在Caco－2 细胞中引入
Tab 1 Relationship between apparent permeability coefficients( Papp) and Bioavailability
应用Caco-2细胞模型进行毒性中药研究的思路
等。研究表明 I相代谢酶如细胞色素 P450( CYP450)、 II相代谢酶如 UDP - 葡萄糖醛酸转移酶、磺基转移酶 和谷胱甘肽硫基转移酶在 Caco- 2细胞中也存在, 并
国外广泛使用 [ 1 ~ 3] 。本世纪初, 国内有学者经研究预 保持了 P - 糖蛋白高表达的 特征。以 上特点决 定了
四、利用 C aco- 2细胞模型研究毒性中药的思路
1 确定毒性中药的肠道吸收成分 Caco- 2细胞经毒性中药染毒后, 收集被细胞吸 收或穿透 C aco - 2细胞单细胞层的成分, 采用高效液 相法将收集到的物质与实验药物的固有成分 进行比
内两侧药物的含量变化或细胞中的药物含量变化。计 算 Papp (表观穿透系数 ) 及 Papp1 /Papp2 ( Papp1为基底面至 绒毛面方向测得的表观穿透系数; Papp2为绒毛面至基 底面方向测得的表观穿透系数 ) 的数值, 以确定吸收 成分的吸收机制。 P - 蛋白 ( P - ly - oprote in, P - gp) 和多药耐药蛋白 ( m ulti- rug resistance protein, MRP ) 是 Caco- 2细胞中两种主要转运蛋白。两者均为能量 ( ATP) 依赖性膜蛋白。我们可通过细 胞基底面及绒 毛面两侧不同方向转运速率的比较及检测加入转运蛋 白抑制剂后 Papp值的变化确定吸收成分的转运机制。
世界科学技术 中医药现代化 思路与方法
应用 Caco- 2细胞模型进行 毒性中药研究的思路
# 罗明媚 刘树民
索 晴 ( 黑龙江中医药大学 哈尔滨 150040)
摘 要: 本文概述了 C aco- 2细胞模型的基本特点、培养方法及其在中药研究方面的应用, 提出了 应用 C aco- 2细胞模型对毒性中药进行研究的新思路。
Caco-2细胞在药物研究中的应用进展
ｅ ｅ． ｈ ｓ ＭＥＴＨＯＤＳ Ｃ ｃ 一 ２ ｃ ｌ ｍｏ ｅ ｓ ｗｉ ｅｙ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｎ ｄ ｕ ｂ ｏ ｐ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ， ｉ ｈ ｔ ｒ ｕ ｈ ｕ ｃ ｅ ｎ ａｏ ｅｌ ｄ ｌ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓｏ ｒ ｇ ａ ｓ ｒ ｔ ｃ ａ ｉｍ ｈ ｇ ｈ ｏ ｇ ｐ ｔｓ ｒ ｅ — ｉ ｏ ｉｇ，ｎ ｅ ａ ｔ ｎ ａ ｄ ｍｅ ａ ｏ ｉｍ． ｔ ｉ ａｓ ｐ ｌ ｄ ｉ ｈ ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｒ ｃ ｕ ｉｓ ＲＥ ＵＬ Ｔｈ ａ ｏ ２ ｃ ｌ ｍｏ ｅ ａ ｏ ｄ ｎ ｉｔｒ ｃｉ ｎ ｔ ｂ ｌ ｏ ｓ Ｉ ｓ ｌｏ ａ ｐ ｉ ｎ ｔ ｅ． ｄ ｎ ｐ ａ ｍａ ｅ ｔｃ ． Ｓ ＴＳ ｅ ｔ ｅｃ ｃ － ｅｌ ｄ ｌ ｓａｇ ｏ ｈ
上， 种后每两 天换 一次 液 ， 接 １周 后 每 日换 液 ， 养 至 ２ ～ 培 １
２ｄ 细胞 形 成 紧 密单 层 ， 用 于 转 运 、 收 和代 谢 方 面实 验 。 ５， 可 吸
２ Ｃ ｃ 一２细 胞 在 口服 药 物 吸 收 研 究 中 的 应 用 ａｏ ２ １用 于研 究药 物 的 吸 收 机 制 药 物 通 过 肠 上 皮 细 胞 有 ４ ．
刘 向峰 ， 娜 李
（ 沂 市 人 民 医 院 ， 东 临 沂 ２ ６０ ） 临 山 ７ ０ ３
摘要 ： 的 目
Ｃ ｃ 一２细 胞 模 型 特 征 及 其 在 药 物 研 究 中的 应 用 。 方 法 概 述 了 近 年 来 Ｃ ｅ 一 ２细 胞 模 型 在 药 物吸 收 机 ａｏ ａｏ
制 、 通量筛选 、 高 药物 相 互作 用 、 代谢 及 在 药物 剂 型 开 发 中应 用 情 况 。结 果 Ｃ ｅ 一 ２细 胞 模 型 与 整 体 吸 收 具 有 良 好 的 相 关 ａｏ
Caco_2细胞模型在药物动力学研究中的应用
・药学进展・Caco 22细胞模型在药物动力学研究中的应用郭涛 (沈阳军区总医院 沈阳110016)关键词 Caco 22细胞 药物动力学中图分类号:R969.1 文献标识码:A 文章编号:10082049X (2003)1220774203 药物动力学研究中,涵盖着吸收、分布、生物转化和排泄四个过程。
口服给药是临床最常见的途径,药物发挥作用,关键在于吸收。
吸收过程和排泄过程的研究对药物动力学而言至关重要。
近年来,通过肠上皮细胞的培养来作为研究药物吸收、代谢机制的体外模型取得令人鼓舞的进展。
最具有代表性的细胞是来自结肠癌细胞系的Caco 22细胞(thehuman colon adenocarcinoma cell lines 的简称)。
研究发现了药物透过Caco 22单细胞层的体外过程与药物口服后在肠中的吸收和代谢有良好的相关性,使得Caco 22细胞成为研究药物吸收和代谢的最经典的体外细胞模型[1,2],为药物的筛选和动力学研究奠定了基础。
1 Caco 22细胞模型的基本特征Caco 22细胞来自人的直肠癌,其结构和生化作用类似于人小肠上皮细胞(图1)[3],含有与小肠刷状缘上皮相关的酶系。
与正常成熟小肠上皮细胞在体外培育过程中出现逆向分化不同,Caco 22细胞在传统的细胞培养条件下,生长在多孔的可渗透的聚酯(polycarbonate )膜上可达到融合并自发分化为肠上皮细胞,形成连续的单层[4],这种性质可以维持恒定约20d 。
由于Caco 22细胞性质类似小肠上皮细胞,因此可在此段时间内进行药物的跨膜转运实验[5,6]。
MRP :多药耐受蛋白 P 2gp :P 2糖蛋白图1 Caco 22细胞示图 与其他复杂的吸收模型不同之处是:Caco 22细胞模型没有很多不确定的变化因素,且存在于小肠上皮中的各种转运系统、代谢酶如谷氨酰胺转肽酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、葡糖醛酸酶、P450细胞色素同工酶及糖、氨基酸、二肽、维生素B 12等多种主动转运系统等都存在于Caco 22细胞中。
Caco_2细胞模型在中药口服吸收及机制研究中的应用
Caco-2细胞模型在中药口服吸收及机制研究中的应用韩雪1,2* ,陈奇1,2,薛佳1,2,胡扬1,2（1.国家教育部抗肿瘤天然药物工程研究中心，哈尔滨 150076;2．哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076）摘 要：吸收过程是决定口服药物生物利用度的重要因素,Caco-2细胞模型是目前国内外广泛应用的体外吸收模型,已迅速发展成为研究药物吸收的必备手段,并已获美国FDA批准用作药物筛选模型。
值得关注的是,用Caco-2细胞模型来研究中药复杂成分的吸收有助于对中药有效成分的了解。
对Caco-2细胞模型在中药口服吸收及机制研究方面的应用加以综述。
关键词:Caco-2细胞模型；口服吸收；药物透过Caco-2单细胞层的体外过程与药物口服在肠中的吸收有良好的相关性,因而该模型可用来研究药物的结构与吸收的关系,使我们在细胞水平上认识药物在肠中的吸收和转运达到了一个新的水平。
由于Caco-2细胞系体外模型可以避免许多不确定的变化因素,可以在一定控制条件下对药物进行高通量筛选。
因此, Caco-2细胞系体外模型的研究结果重现性好,药物结构与吸收相关性的信息量大,有利于总结出一些基本规律,从而进一步指导新药筛选。
但Caco-2细胞系体外模型也有其缺点。
(1)由于存在药物溶出、肝代谢等因素，Caco-2细胞系体外模型不能用来预测药物的绝对生物利用度。
(2)Caco-2细胞所表达的酶和载体的状况与体内状况有较大的差异。
所以药物在Caco-2细胞的通透性只能用来预测药物生物利用度的参考。
如果能用分子克隆的方法在Caco-2细胞中插入Caco-2细胞本身没有的、在正常人肠细胞中存在的已知结构的酶或载体，将会提供一个在更高水平上研究药物吸收和转运的机遇。
(3)细胞间通道的通透性低和缺乏肠吸收时的屏障是Caco-2细胞系体外模型的另一缺点。
由肠杯状细胞群产生的粘液层（主要成分是粘蛋白）是药物肠吸收的主要屏障，所以Caco-2细胞系体外模型的药物吸收与在生理条件下的吸收有一定的偏差。
Caco-2细胞模型及肠灌流模型在药物吸收研究中的应用ppt课件
Coca-2细胞模型的药物转运Leabharlann Coca-2细胞模型的主要应用
1、用于药物结构转运关系的研究 2、预测药物在体内的吸收 3、用于吸收过程药物相互作用的预测 4、研究辅料以及剂型对吸收影响的作用 5、用于评价肠腔内PH值对药物吸收的影响 6、评价药物的黏膜毒性
Coca-2细胞模型的优缺点
优点：
1、跟动物实验相比，更经济，更省时；
Caco-2细胞模型及肠灌流模 型在药物吸收研究中的应用
大纲
Coca-2细胞模型 隐丹参酮在Caco_2细胞模型中的吸 收机制 肠灌流模型 大鼠在体肠灌注模型研究复方羊藿 三七片主成分肠吸收动力学
Coca-2细胞模型
Caco-2细胞模型是一种药物离体口服特性筛选模型，已广泛用于药物 在小肠吸收的评价和各种转运机制研究中。特别是在药剂学研究注重在分 子水平和细胞水平上发展的今天，Caco－2细胞模型可应用于多类药物研 究，帮助了解药物的吸收机制，预测体内吸收和药物相互作用，研究药物 的小肠代谢情况，从而促进新药研发。
肠灌流模型
评价药物在肠道吸收的方法
1、体内法 2、在体法 3、体外法
其中在体法主要是应用于完整动物实验，具有完整的血液供应和神经支配，保
证肠道神经完好无损，直接反映药物的吸收情况，常用于研究药物的渗透和吸 收动力学。主要有在体肠灌流法、肠襻法、肠道的血管插管法和测氮法等。 在体肠灌流模型有在体肠回流法和单向灌流技术以及循环灌流三种。
检测也表明，Caco-2细胞与人小肠上皮细胞类似，这些性质可以恒定
维持约20天。由于Caco-2细胞性质类似小肠上皮细胞，因此可以在这 段时间进行药物的跨膜转运实验。
Coca-2细胞模型的发展
1、Fogh等人在1977年首次分离出了Coca-2
Caco-2细胞模型在中药药物研究中的应用
万方数据万方数据万方数据Caco-2细胞模型在中药药物研究中的应用作者：贺秀云， 宋捷民作者单位：浙江中医药大学药学院 杭州310053刊名：浙江中医杂志英文刊名：Zhejiang Journal of Traditional Chinese Medicine年，卷(期)：2012,47(10)1.王彦荣;何应Caco-2细胞模型在天然药物研究中的应用 2007(01)2.卢智玲;冯怡;徐德生Caco-2细胞模型在中药口服吸收及机制研究中的应用 2006(04)3.王驰;邱宗萌Caco-2细胞模型研究进展 2005(03)4.刘东;高萍Caco-2细胞模型评价药物口服吸收的局限性及对策 2011(08)5.曾宝;吴安国;陈建南HPLC考察和厚朴酚在Caco-2细胞模型的转运特征 2011(10)6.吴安国;曾宝;王春玲HPLC考察小檗碱和黄连提取物中小檗碱在Caco-2细胞模型的转运 2011(07)7.YANG Xiu-wei;TENG Jie;ZHAO Bo Studies on Absorption and Tansport of Limoninoids from Fructus Evodiae in Caco-2 Cell Monolayer Model 2009(01)8.鄢良春;刘青春;赵军宁小柴胡汤在Caco-2细胞模型的吸收特性和转运机制研究 2011(08)9.廖琼峰;姚媛;谢智勇穿心莲内酯在Caco-2细胞单层模型中的吸收机制 2011(07)10.郑艳;杨秀伟茯苓三萜类化合物在人源Caco-2细胞单层模型中的吸收研究 2008(13)11.Li-Qin Zhang;Ying-Dong Huang;Xiu-Wei Yang Intestinal permeability of liquiritin and isoliquiritin in the Caco-2cell monolayer model 2010(19)12.廖音;杨秀伟麻黄生物碱在人源肠Caco-2细胞单层模型的吸收转运研究 2010(22)13.赵洁;杨彩华;胡明人参皂苷Rb3在Caco-2单细胞层模型上的吸收特征研究 2010(03)14.韩旻;韩丽妹;王青松三七皂苷的口服吸收机制 2006(06)15.陈彦;贾晓斌;胡明淫羊藿苷在Caco-2细胞单层模型中的吸收机制 2008(10)16.韩天娇;宋凤瑞;刘忠英附子配伍过程中二萜类生物碱在Caco-2小肠吸收细胞模型中吸收转运的UPLC/MS研究 2011(15)17.吴安国黄连厚朴配伍主要化学成分在Caco-2细胞模型中的吸收与转运研究 201118.郭文峰;胡灿;刘佳理中汤、人参皂苷Rg1、6-姜酚对Caco-2细胞PepT1转运功能影响的比较 2011(08)19.吴慧平;哈团柱;郜明夏枯草提取物对Caco-2细胞a-葡萄糖苷酶、SGLT-1、GLUT-2、Na+-K+-ATP酶mRNA表达的影响 2010(06)20.宋娟;刘晓磊;何娟川芎嗪和人参皂苷Rg1对Caco-2细胞P-糖蛋白功能和表达的影响 2008(13)21.杨娜;隋峰;李沧海大黄酸对Caco-2细胞多药耐药蛋白转运体表达的影响 2011(09)22.徐虹;魏科达;熊有健当归水提物对Caco-2细胞ABCB1蛋白功能调节效应的体外机制研究 2009(11)23.何丹;颜苗;李焕德甘草提取物及主要成分对Caco-2细胞膜上P-gp功能和表达的影响 2010(10)24.罗明媚;刘树民;索晴应用Caco-2细胞模型进行毒性中药研究的思路 2007(01)25.王敏;李延青;高艳景莱菔子素诱导结肠癌细胞株Caco-2凋亡的研究 2005(03)26.Cheng Y;Kozubek A;Ohlsson L Curcumin decreases acid sphingomyelinase activity in colon cancer Caco-2 cells 2007(08)本文链接：/Periodical_zjzyzz201210056.aspx。
Caco-2细胞模型解析
培育约 3星期后，其电阻值达到 400 Ω（有的 要求达到 600Ω），它们形成致密的细胞单层， 结构和生化作用类似于小肠上皮细胞， 3-5 天 内适合进行转运试验。
Caco-2 Cell Culture Model
AP Side (Lumen) BL Side (Serosal)
B to A
A to B
③Caco-2 细胞模型可同时对大批量药物进行快速筛
选，所需药物量少，仅需要数毫克即可；
④培养成熟的 Caco-2 细胞是致密的单层细胞，具有 与正常的小肠上皮细胞相同的极性，可以从不同方 向进行摄取和转运实验，可用于区分肠腔内吸收的 差别；
Caco-2细胞模型的局限性 但是， Caco-2 细胞与人小肠上皮也有一定差 异，在研究药物转运中表现出一定的局限性，如: ①缺少粘蛋白产生细胞，缺少肠壁粘液层； ②具有较高的细胞通透性，若喂养次数多，某些酶 载体或细胞内容物溢出； ③缺少某些代谢酶；
道吸收的细胞模型。也是迄今为止的最好的肠道转
运模型和上皮转运模型。
Caco-2细胞系来源于人的直肠癌，其结构和生
化作用类似于人小肠上皮细胞，含有与小肠刷状缘 上皮相关的酶系，与正常的成熟小肠上皮细胞在体 外培育过程中出现逆向分化(反分化)不同，Caco-2 细胞在传统的细胞培养条件下，生长在多孔的可渗 透的聚碳酸酯膜上可达到融合并自发分化为肠上皮 细胞，形成连续的单层(monolayer)。
Apical to Basolateral Transport: Absorptive Transport Basolateral to Apical Transport: Secretory Transport
Efflux to both sides
caco-2细胞单层膜模型tice途径
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应用Caco-2细胞模型进行毒性中药研究的思路
应用Caco-2细胞模型进行毒性中药研究的思路
罗明媚;刘树民;索晴
【期刊名称】《世界科学技术-中医药现代化》
【年(卷),期】2007(009)001
【摘要】本文概述了Caco-2细胞模型的基本特点、培养方法及其在中药研究方面的应用,提出了应用Caco-2细胞模型对毒性中药进行研究的新思路.
【总页数】3页(P25-27)
【作者】罗明媚;刘树民;索晴
【作者单位】黑龙江中医药大学,哈尔滨,150040;黑龙江中医药大学,哈尔
滨,150040;黑龙江中医药大学,哈尔滨,150040
【正文语种】中文
【中图分类】R2
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利用Caco-2细胞模型研究新型Pim-1激酶抑制剂KY-C002的表观渗透系数
利用Caco-2细胞模型研究新型Pim-1激酶抑制剂KY-C002的表观渗透系数马雁;徐绍辉;于坤宏;郭圣荣【摘要】目的利用人结肠癌Caco-2细胞模型研究新型Pim-1激酶抑制剂KY-C002的表观渗透系数,为药物制剂设计提供生物药剂学依据.方法建立Caco-2细胞单层模型,通过细胞形态观察,跨上皮细胞电阻测定和酚红通透性实验验证Caco-2细胞单层完整性.考察不同浓度Pim-1激酶抑制剂KY-C002从绒毛面(AP侧)到基底面(BL侧),BL侧到 AP侧两个方向的转运情况.应用高效液相色谱法对该化合物进行定量分析,计算其表观渗透系数(Papp).结果建立的Caco-2细胞单层完整,适用于转运实验.Pim-1激酶抑制剂KY-C002浓度为5、10、20 μg/ml时,Pim-1激酶抑制剂 KY-C002 从 AP 侧到 BL 侧的 Papp分别为(4. 72 ± 0.05) × 10-5、(5.29 ± 0.20) × 10-5、(2. 10 ± 0.41) × 10-5 cm/s(P<0.05);从BL侧到AP侧的Papp分别为(7.59±0.78)×10-6、(1.08 ± 0.04) × 10_5、(6.23 ± 0.63) × 10-6 cm/(P<0.05).结论成功构建Caco-2细胞单层模型并用于考察Pim-1激酶抑制剂KY-C002的透过细胞单层的性能.在考察的浓度范围内,无论从AP侧到BL侧,还是从BL侧到AP侧,Pim-1激酶抑制剂KY-C002的Papp均与其浓度有关,浓度为10 μg/ml时的Papp大于5 μg/ml和20 μg/ml时的 Papp .%Objective To study the cell permeability coefficients of a new Pim-1 kinase inhibitor KY-C002 through a human colorectal cancer Caco-2 cell monolayer, providing a biological basis for the pharmacy pharmaceutical formulation design. Methods Caco-2 cell monolayer was built, and its integrity was confirmed through cell morphology observation, transepithelial electrical resistance measurement and Phenol Red Permeability experiment. The apparentpermeability coefficients of Pim-1 kinase inhibitor KY-C002 from apical side (AP side) to basolateral side(BL side) or from BL side to AP side were investigated. The concentrations of KY-C002 were measured by high performance liquid chromatography. The apparent permeability coefficients (Papp) were then calculated. Results The Caco-2 cell monolayer was integrated. The Papp values of Pim-1 kinase inhibitor KY-C002 were (4. 72 ±0. 05)×10-5 cm/s, (5. 29 ±0.20) × 10-5 cm/s, (2. 10±0.41) × 10-5 cm/s (P <0.05) from AP side to BL side when the concentrations of KY-C002 were 5, 10, 20 μg/ml respectively. The Papp values of Pim-1 kinase inhibitor KY-C002 were (7.59 ± 0.78) × 10-6 cm/s, (1.08 ±0.04) × 10-5 cm/s, (6.23 ±0.63) × 10-6 cm/s (P < 0. 05) from BL side to AP side when the concentrations of KY-C002 were 5, 10, 20 μg/ml respectively. Conclusion The Caco-2 cell monolayer model was successfully constructed and used to investigate the properties of the permeated monolayer of Pim-1 kinase inhibitor KY-C002. The Papp of the Pim-1 kinase inhibitor KY-C002 was related to its concentration, and the Papp at the concentra tion of 10 μg/ml was greater than 5 μg/ml and 20 μg/ml of Papp.【期刊名称】《安徽医科大学学报》【年(卷),期】2018(053)002【总页数】5页(P236-240)【关键词】KY-C002;Caco-2细胞单层模型;表观渗透系数;药物转运【作者】马雁;徐绍辉;于坤宏;郭圣荣【作者单位】上海交通大学药学院医药用高分子材料及控释用课题组,上海200240;上海交通大学药学院医药用高分子材料及控释用课题组,上海 200240;上海交通大学药学院医药用高分子材料及控释用课题组,上海 200240;上海交通大学药学院医药用高分子材料及控释用课题组,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】R94原癌基因Pim-1是基因pim家族(现发现pim-1、pim-2、pim-3)中的一员，Pim-1激酶在调控细胞凋亡、分化、增殖以及肿瘤形成等方面发挥非常重要的作用。