(完整版)眼部药物代谢动力学的研究

眼部药物代谢动力学的研究

摘要：药代动力学研究在药品研发及评价过程中具有重要作用。本文对眼用制剂的药代动力学研究的进行了探讨。本文介绍了眼的药物代谢途径及其特点，眼部药代动力学样本采集以及常见的分析方法。通过药代动力学的研究可以了解药物在体内的代谢特征，指导临床用药的给药剂量、间隔、途径等，保证药物疗效，减少毒副作用。

关键词：眼；药代动力学；分析方法

对药品研发人员、技术审评人员以及临床医师来说, 人体药代动力学研究所提供的信息是非常重要的, 有时甚至是其他研究所无法替代的。通过眼部药代动力学的研究，学者们可以获得药物在眼部代谢的浓度一时间曲线，了解药物在眼内的代谢特征，对于药物剂型设计、给药方案、治疗监测等起着重要的作用。但是眼具有特殊屏障作用, 眼用制剂的药代动力学过程不同于系统给药的过程, 那么其药代动力学的特点及一般过程如何? 其意义何在? 常用的分析方法用哪些？另外，现有眼科局部给药的突破点在于,如何通过改进药物剂型和给药方式保证病人良好的依从性和药物应用的便捷性, 安全性。因此,对眼局部的药物代谢动力学加以了解和考察,能够更好的针对不同的疾病选择不同的给药方式和药物剂型, 对于临床诊治及用药安全具有重要的指导意义。同时，眼部给药系统研究的兴起也要求有方便、准确、安全、有效的检测方法来进行说明和验证。

1 眼的药物代谢途径及其特点

1.1 药物在眼球表面的流失

在眼局部应用滴眼剂时, 由于泪液在眼表的涂布,流动和循环使药物在接触眼表时即发生了流失。泪液在眼表的更新速度仅为1μl/min,相对多量的滴眼剂可在数分钟之内随着泪液的循环快速流入鼻泪管发生排泄[1]。由此可见,滴眼剂药物的全身吸收不仅在结膜囊的局部毛细血管中进行,同时也存在于滴眼剂流入鼻腔从而进入全身的情况。因此, 大多数以局部滴眼剂方式给药的小分子量药物在数分钟内即会进入全身循环,从而导致其在眼表的生物利用度仅在5%甚至更少。全身循环中的吸收降低了药物在眼表的有效浓集, 因此,通过应用固体药物

或凝胶剂型的给药方式, 从而产生长效的药物缓慢释放作用,可以达到在对抗局部泪液循环的清除作用下提高眼表局部药物浓度和药物生物利用度的目的[2-3]。

1.2 眼表的屏障作用引起的药物流失

角膜是由具有不同生理功能和解剖性质的五层组织构成。角膜上皮作为角膜最表层的结构,其厚度约为0.1mm。在眼局部药物动力学研究中发现,角膜上皮极大地限制了泪液中药物向前房的渗透。该屏障作用依赖角膜上皮细胞的成熟和功能完备形成的,随着角膜上皮细胞的成熟,角膜上皮细胞从角巩膜缘区域逐渐向角膜中心迁移,位于角膜顶端的上皮细胞在细胞外间隙彼此形成紧密连接,从而限制药物通过细胞旁间隙的渗透作用[4]。有研究证明,亲脂性药物较亲水性药物具有更高的角膜上皮通透性[5],同时, 经角膜途径由泪液进入前房也是滴眼剂药物作用径路中的主要路线。通常来说, 结膜上皮较角膜具有更高的可渗透性, 同时其表面积数倍于角膜,即使是亲水性药物和大分子药物同样可较好地渗透结膜。目前, 通过球结膜的给药方式正在得到更多的关注,使得较大的生物有机复合物如蛋白质, 多肽类型的药物均可通过该途径发挥作用。由于临床用眼表滴眼剂多以亲脂性,小分子为主, 故经角膜径路在目前的临床应用中仍然是相对主要的。

1.3 血眼屏障引起的药物流失

血眼屏障保护眼免受血流中外源性化学物质的作用。该屏障包含两部分:血房水屏障和血视网膜屏障。前部血眼屏障由葡萄膜内皮细胞构成, 防止血浆白蛋白进入房水, 同时限制亲水性药物分子由血浆进入前房。在眼的炎症状态下, 该屏障的完整性可受到破坏, 药物可在前房发生浓集。后部血眼屏障由视网膜色素上皮细胞及视网膜血管壁构成。不同于视网膜毛细血管,脉络膜血管的血流量较大,血管通透性较高。药物可轻易进入脉络膜血管的外间隙,但较难通过视网膜色素上皮层及视网膜内皮细胞层。同时,脉络膜脉管系统是构成全身血流的一部分, 因此, 若没有较好的药物导向, 或未应用口服药物或静脉给药的方式,仅可使极少量的药物进入视网膜和脉络膜发挥作用。另外不同于血脑屏障的是,在血眼屏障的研究中并未发现特异性的代谢酶表达及药物转导机制, 在其解明之前更多的研究有待进行。

2 眼用制剂局部药代动力学研究的意义

药物角膜接触时间是决定药物进入前房组织 (即, 角膜、房水、睫状体等)剂量的一个重要因素。用于结膜囊或置于巩膜-结膜表面的药物剂型(如凝胶、软膏、胶体形成溶液、眼内插入剂、穹隆部装置等)很难直接通过结膜吸收使眼内靶组织达到有效的药物浓度。因此对于那些不直接与角膜接触的药物剂型, 其药物浓度必然被泪液稀释, 而后透过角膜达到前房组织。此时药物能否在靶组织达到有效浓度取决于以下因素：1.药物在泪液中的浓度；2.该药物浓度在泪液中持续的时间；3.药物通过角膜的被动转运；4.药物通过角膜的主动输入及输出；5.药物在各组织的分配系数和扩散常数；6.药物代谢和消除速率[6]。

对于固定药物来说, 上述3-6是不变的；因此对不同剂型, 药物能否在靶组织达到有效浓度, 取决于因素1和2。因此, 通过对比同一药物的上市剂型与新剂型间药物在泪液中的浓度及持续时间, 对于分析后者是否较前者延长角膜接触时间和改进药物吸收, 有明确的借鉴意义。由于泪液中药物浓度与房水中药物的有效浓度之间的关系尚无法计算, 因此泪液分析, 对确定新剂型较上市剂型的有效性改善和有效作用时间的改善并不是最权威的方法。通过在动物中进行该项研究,或通过体外试验, 以证实泪液中药物浓度与房水中药物的有效浓度之间的关系, 目前也是不可取的。通过检测泪液中药物浓度, 证明增加与角膜的接触时间仅对改善有效性和增加有效性持续时间有提示作用。

3 眼部药代动力学样本采集

不同的药物及给药系统需要采取不同的方式和时间取材，泪液可以采用毛细玻璃管、称重滤纸条或棉球法取样，眼内组织液可以通过穿刺或微渗吸法取样，其余眼组织则可以直接取样匀浆，传统的眼部药代动力学研究组织取材时需要解剖分离眼部各靶组织，操作复杂、要求精确。动物模型中药代动力学研究大多是在兔眼内进行，与其他实验动物相比，兔眼的生理解剖参数和人眼较为接近，而且对药物不同的理化性质和组分敏感，含有的色素可用于药物毒理学的研究，但药物与眼内色素结合并不意味着药物的毒性增加[7]。猴眼与人眼的解剖和生理则更加接近，而且存在黄斑结构，也经常被用于药理实验，但是某些组织病理学的过程仍然与人类有所不同，在用于评价与其相关的药物反应时应注意其影响[8]。另外，还可以使用狗、豚鼠、牛、大鼠等动物用于实验。实验时应注意并说明所选择动物的品种、年龄及体重。由于组织的特殊性和医学伦理学原因，在人眼进