药物跨膜转运载体(doctor)

• 3) P-gP介导的药物外排,符合载体转运的特 点，存在饱和特性
• 某些底物的M-M常数
化合物 环孢素 地高辛 标本 Caco-2(净B-A) Caco-2(净B-A) 大鼠空肠片(净-向A) 大鼠回肠片(净-向A) 大鼠结肠片(净B-A) 人结肠片(净B-A) Caco-2(净B-A) 大鼠空肠片(净B-A) 大鼠结肠片(净B-A) 大鼠空肠片(净B-A) 大鼠回肠片(净B-A) 大鼠结肠片(净B-A) Caco-2(净B-A) 大鼠回肠片(净B-A) 大鼠结肠片(净B-A) 表观Km（mol/l） 3.8 58 81 74 51 59 213 94 119 31 29 4.4 19， 27 48 100
0.2
Ratio value.
Normal rat Kindled rat 0.1
** **
0 Cortex/Plasma Hippocampus/Plasma
Fig. P-gp functional activity in hippocampus and cerebral cortex of normal rats and PTZ-kindled rats. Samples of 60min after a single dose of 0.2mg/kg Rh123. n=4. (*p<0.05, **p<0.01 vs Normal)
• 2. BCRP/Bcrp1 介导的耐药 • BCRP 的底物与P-GP, MRP1和MRP2的底物间 有较大的重叠性 • 细胞株对丝裂霉素, 拓朴替康, 9-氨基喜树碱, 柔红霉素, SN-38, flavopiridol, 吲哚咔唑, 拓 朴酶抑制剂( NB-506 和 J-107088) , 细胞染 料如罗丹明123, Lysotracker绿 , BBR3390以 及荧光素-BODIPY-prazosin. • 对长春新碱, 紫杉醇和顺铂等抗癌药无耐药性
• 2)在肝-胆和肠中作用 生物利用度的原 因
• (1) 保护机制 防止毒物由胃肠道进入 体内。 • (2）肠上皮细胞中P-GP分泌功能成为许 多药物吸收差的原因之一, 成为药物口 服吸收的障碍。
• 野生型小鼠灌胃 50 mg/kg 紫衫醇约有95%的 药物原型从粪中排泄. • 同时口服P-GP抑制剂环孢素A( 50 mg/kg), PSC 833(50 mg/kg), GF120918(25 mg/kg), LY335979(80mg/kg) 或R101933(80 mg/kg) , 显著降低粪中原型药物的排谢分数， 分别为32.4%, 12.5%, 6.2%, 34.9%和73.6%。 • 在mdr1a/1b基因敲除小鼠，粪中原型排泄分 数只有6%。
特点： 1。与ATP结合，利用ATP跨膜转运物质。底物分子 转运是单向的，通常是泵出细胞外。 2。结构上：ATP-结合域, 称之为核苷结合包( NBF) 和跨膜(TM)域。该域一般由6个-螺旋段组成。 NBF 含3个保守区域Walker A、Walker B和 Walker C。在Walker A和B存在ATP结合点，而 Walker C 为一签名区, 位于Walker B 的上游，C 区是相应ABC载体特有性的。 3。典型的ABC 载体有两个NBF 和两个TM域, NBF 存在于胞浆侧。
• 4) 肠中P-GP也是机体重要保护机制 之一，免受各种肠中毒素的侵害。如 Mdr1a缺陷小鼠产生一种大肠炎症， 类似人类的肠内部炎。正常情况下， 肠中的P-GP 阻止毒素进入肠壁内. • 复杂性和注意问题: 抑制胃肠道上PGP功能, 必然降低屏障功能,增加毒物 (素)进入体内!
• 肠不同部位P-GP的表达不同.
• 不同药物诱导表达的结果往往存在差异。某些 药物诱导表达BCRP细胞株对蒽醌类有很高的 耐药性, 而另一些药物诱导BCRP表达的细胞株, 相对丝裂霉素而言，则对蒽醌类几乎没有耐药 性。 • 有些诱导表达BCRP细胞株对拓朴替康的耐药 性相当高, 但另一些诱导表达BCRP细胞株的耐 药很低
• P-gp 催化循环. 药物和 ATP与Pgp 结合
• P-GP转运柔红霉素(DNR) 跨膜两步过程。环孢素A (CsA), XR9576 (XR) 和长春碱 (VL)在细胞浆侧面阻断, 维拉帕米(VER) 在细胞外侧阻断(优先占领).
• 2. P-GP 底物 • P-GP有各种类型的底物如秋水仙碱阿霉素、 长春碱、脂质、类固醇、化学异物和多肽等. 似乎无共性． • 1）多数底物是两性分子 • 2)化合物脂溶性和氢键的数目决定底物与PGP亲和力的重要参数。 脂溶性大或氢键数 目多，P-GP的亲和性高. • 电子供体基团间距离有一定范围是识别P-GP 结合点必需的，至少其中一个2.5 ± 0.3Å， 另一个为4.6 ± 0.6Å
• 发现48 个ABC 载体。
• 这些基因根据区域的构成和氨基酸的同 组关系分成7个亚型。 • 许多ABC载体在脂质层的功能维持、脂 肪酸转运和类固醇类转运方面有重要的 作用。 • 已发现14种与人类疾病相关的ABC基因
• ABCC2（Abcc2）基因突变：与DubinJohnson 综合征有关。 ABCC2 蛋白存 在于肝细胞的管侧面膜上调节有机阴离 子转运。在多有机阴离子转运载体 （TR-）的缺陷的大鼠中，该大鼠已用 作Dubin-Johnson 综合征的动物模型。 • ABCB7基因的错义与成高铁红细胞贫血 症和失调（XLSA/A）相关。
• CFTR 蛋白为氯离子通道，与所有外分泌有 关，缺陷导致胆囊纤维病变。 • ABCC8 是磺酰脲受体，对磺酰脲药物有高
度的亲和力。磺酰脲类药物为治疗非胰岛 素依赖性糖尿病，主要促进胰岛素的分泌。 ABCC8基因突变可能type II 糖尿病有关 。
•
• 二、多药耐药（药物外排载体） • 所有ABC的外排在体均存在于细胞膜上， 参与各种结构类型的药物、代谢物和化合 物的外排。根据结构类型，药物外排载体 分为四大类 。
• Indinavir：P-GP的底物，剂量高达 800mg，肠内浓度超过 1 mmol/L, 远远 大于Km 140 mol/L， p-GP的作用对贡 献不大。仍然有好的生物利用度
• C.一些药物如环孢素（200–700mg）、紫 杉醇（100–200 mg），尽管剂量很高， 由于这些药物的溶解度和释放度低，肠 内的浓度低于Km值，但P-GP对吸收的影 响仍然很大。 • D. 某些药物吸收程度随剂量增加而增加 如(S)-(–)-talinolol计量校正的AUC 由 12.5 mg 剂量的18 g .h/l 增加到 200 mg 剂量的36g .h/l。
150
Relative ratio(%) of PB transport
#
##
100
* ** Nomal Kindled Kinded(+CsA)
50
0
Cortex/Plasma
Hippocampus/Plasma
Fig . Distribution of PB in brain tissues of normal rats, kindled rats and kindled rats treated with CsA(5 mg/kg). Samples of 60min after a single dose of 10mg/kg PB. Data were expressed as ratio values as mean±SD ( n=4). (*p<0.05, **p<0.01 vs normal rats, #p<0.05, ##p<0.01 vs kindled rats).
人
药物 药物，脂质 药物 药物，脂质
•
MDR基因
MDR3
Mdr1a/mdr1b MDR基因 mdr2
• P-GP 有两个相似和对称的半载体组成, 每个半载体有一个ATP结合点和6个TM 域。两个半载体只有43%氨基酸序列是 一致的。
• 先与ATP结合，再水解是药物转运必需的。, 不同的底物转运需要的ATP分子是不同的， 每转运一个药物分子出细胞,需要0.3-3个分 子的ATP。
• 1) 血脑屏障
• 在脑血管内皮细胞腔侧面表达丰富 的P-GP, 成为许多药物难以通过血 脑屏障的原因;
• 一些疾病如癫痫诱导P-GP表达, 成为顽 固性癫痫的原因之一 • 炎症下调P-GP表达,导致血脑屏障的通透 性显著增加.
P-gp ralative expression(%).
200
乳腺癌耐药蛋白(BCRP)
• 1.乳腺癌耐药蛋白（breast cancer resistance protein ,BCRP, ABCG2）。 BCRP 只有一个NBF 和TM域，为半ABC 载 体。
• BCRP mRNA 最早发现于胎盘中。BCRP 首先是 从乳腺癌细胞中分离得到的，称之为乳腺癌耐 药蛋白。 • 第一次在耐阿霉素的MCF7乳腺癌细胞株(MCF7/AdrVp)中克隆到BCRP。鼠类命名为Bcrp1 • BCRP 是细胞株对丝裂霉素、阿霉素和柔红霉 素抗癌药物等产生耐药的主要原因。 • BCRP主要在细胞膜上，存在于细胞的顶侧面上.
药物跨膜转运载体 ----ABC类载体
• 一、 ABC类转运体 • ATP结合盒(ATP-binding cassette， ABC)类物质外排转运载体。 • 这类转载体转运各种类型的底物如糖、氨 基酸、金属离子、多肽、蛋白质以及各种 脂溶性物质外排式跨膜转运。 • ABC类载体是许多生命过程必须的，缺陷 可以引起多种疾病或与多种疾病有关如囊 性纤维化、神经系统疾病、视网膜变性、 胆固醇和胆汁转运缺失、贫血症和药物反 应异常等。
• 图6. 人肠中不同部位P-gp和villin IOD ratio比值平均 和变异.1/2代表十二指肠/近端空肠，3/4, 5/6, 和 7/8 分别代表中段至远端空肠，近端回肠支远端回肠。
3) 胎盘 屏障
• P-GP 存在于胎盘合胞体滋养层顶侧面膜。类似于血脑 屏障，防止有毒物质从母体进入胎儿。 • 在P-GP缺陷或基因敲除动物，avermectin, 地高辛, saquinavir和紫杉醇通透性增加10–20倍。 • 对于多数治疗药物而言，在胎盘上的低通透性当然是 需要的，但在有些情况下，成为治疗上的障碍。如对 于HIV治疗，希望在婴儿出生前，有一个合适的“负 荷剂量”，降低在出生过程中母-婴HIV感染的频率
• MDR1 P-GP 抑制剂 • 第一代P-GP抑制剂如维拉帕米、环孢素 A • 第二代或第三代抑制剂 PSC 833, GF120918
• P-GP生理功能 • 1) 肿瘤细胞 耐药原因之一 诱导性 • 2）正常体内：生理性屏障（肠上皮、脑 血管内皮细胞、胆小管上皮细胞、胎盘 合胞体滋养细胞）
**
100
0
Normal rat
Kindled rat
Fig. Western blot showed expression of P-gp fromwenku.baidu.comthe cerebral cortex of normal rats and PTZkindled rats. n=3. (**p<0.01 vs Normal)
依托甙
维拉帕米
长春碱
• 不同底物和剂量肠道P-GP的作用是不同的。 • A. 地高辛通常剂量是0.5到1mg，肠内的浓度 不到10mol/l，低于Km 58 mol/l。P-Gp 在 吸收方面有重要的意义，可能是该药物吸收程 度地和变异大的主要原因。 • B. 剂量大于50mg，肠内药物浓度达到mmol/l 水平， 可能超过相应药物的Km 值，P-GP的活 性处于饱和，P-GP对药物吸收的贡献不大。
• ABC家族药物转运载体的预测二级结构。NBD, （ATP）核苷结合点, IN, 细胞内,OUT 细胞外
药物载体在极性细胞（包括组织内皮或上皮细胞）中的定位。
• 1. MDR1 P-糖蛋白(MDR1 P-glycoprotein) • ABCB1. 又称为MDR1，P-GP 或PGY1。
MDR1