目的和意义天麻素(gastrodin)与天麻苷元(gastrodigenin)均为名贵中药天麻的主要有效成分。两者都具有镇静、镇痛、抗惊厥、扩张血管等药理作用,且毒性低,不良反应少。目前,天麻素在临床上已被广泛用于治疗眩晕、神经痛、头痛、失眠,还可用于癫痫等疾病的辅助治疗,而天麻苷元正处于研究阶段。一般来说,脂溶性药物或者小分子水溶性物质如水、乙醇可通过被动转运进入体内;分子量稍大的水溶性物质,如甘露醇(分子量为182.17)已不能通过被动扩散进入体内。目前研究表明,天麻素水溶性极强,在水中溶解度约为0.45 g·mL-1,Log P值为-1.99。该药分子量为286.28,推测其可能不能通过被动扩散进入体内,但是天麻素吸收快且完全,生物利用度可达86.1%。所以我们推测该药可能是经过载体介导进入体内。天麻素由对羟基苯甲醇及一分子葡萄糖构成,其中对羟基苯甲醇为药理活性结构,分子量为124.14,而葡萄糖的分子量为180。因此,可将天麻素视为葡萄糖的衍生物。由此,我们推测天麻素可能是经过葡萄糖转运载体介导进入体内。本文通过离体外翻肠囊实验,在体肠灌流实验及体内药动学实验结合来阐明天麻素的肠吸收机制。天麻苷元为天麻素的苷元,即对羟基苯甲醇。该药跨膜能力较强,更易进入脑内,是一个具有良好开发前景的药物。近年来,关于天麻苷元药理作用机制的研究较多,而其肠道吸收特性尚未见文献报道。本文借助大鼠离体外翻肠囊模型与在体肠灌流模型考察其肠吸收特征,为天麻苷元口服制剂的开发提供依据。研究方法与结果1、天麻素离体外翻肠实验分别采用含天麻素浓度为10,50,100,200μg·mL-1的台氏液作为供试液,应用大鼠离体外翻肠囊法研究天麻素的肠吸收特征,采用UPLC法测定样品的浓度,计算各肠段的累积吸收量及表观渗透系数。结果显示:不同浓度及不同肠段两因素存在交互作用(F=6.097,P<0.001)。天麻素的吸收量存在着肠段依赖性,其中十二指肠与空肠的吸收量最高,其次是回肠,结肠部位的吸收量最少。药物在低浓度时,随着药物浓度的升高,各段肠累积吸收量呈线性增加;当药物达高浓度(100μg·mL-1)时,累积吸收量不再增加。天麻素于不同浓度时,肠段间表观渗透系数存在显著性差异(F10μg·mL-1= 56.130,P10μg·mL-1<0.001;F50μg·mL-1 = 31.609,P50μg·mL-1<0.001;F100μg·mL-1= 22.162,P100μg·mL-1<0.001;F200μg·mL-1=6.80,P200μg·mL-1=0.005)。例如,当天麻素浓度为10μg·mL-1时,十二指肠的渗透系数分别是回肠和结肠的3倍及7倍左右。随着药物浓度的升高,十二指肠和空肠的表观渗透系数存在显著性差异(FDuodenum= 8.700,PDuodenum =0.001;FJejunum = 22.627,PJejunum<0.001)。实验结果显示,天麻素的吸收存在肠段差异性且出现了饱和现象,我们推测该药可能是通过载体介导转运至进入体内。通过分析药物的化学结构,推测其可能是通过葡萄糖转运载体转运至体内的。2、天麻素在体肠灌流实验为了进一步研究天麻素的肠吸收机制,我们采用在体肠灌流实验考察了天麻素肠吸收特征。基于外翻肠囊法实验结果,本章设置了以下四个实验:(1)考察不同肠段及不同浓度时天麻素肠吸收特征;(2)考察葡萄糖对天麻素肠吸收的影响(3)考察肠道不同葡萄糖转运载体Na+-葡萄糖转运载体1(SGLT1)及易化葡萄糖转运载体2(GLUT2)的抑制剂根皮苷与根皮素对天麻素肠吸收的影响;(4)考察不同浓度根皮苷对天麻素肠吸收的影响。以上实验均采用UPLC法测定样品浓度,并计算各段肠的有效渗透系数。实验结果显示,天麻素的吸收存在着肠段差异性,其中十二指肠与空肠的吸收量最高,其次是回肠,结肠部分吸收量最少,这与离体外翻肠实验结果一致。当供试液中药物浓度改变,分别为为50μg · mL-1及200μg·mL-1时,各段肠有效渗透系数基本不变。当供试液中含有葡萄糖时,天麻素在十二指肠,空肠与回肠的表观渗透系数与不含葡萄糖比较,存在显著性差异(t Duodenum=4.403,PDuodenum=0.005;t Jejunm=3.951,P Jejunum=0.008;f Ileum= 4.518,P Ileum = 0.004)。其中回肠段最为明显,加入葡萄糖后,药物的渗透系数降为无葡萄糖组的1/9。说明葡萄糖对天麻素肠道吸收具有明显的竞争性抑制作用。当供试液中含有较低浓度(0.1 mM)的SGLT1抑制剂根皮苷时,天麻素的有效渗透系数基本不变,与空白组相比,四段肠均无显著性差异(P>0.05);当供试液中含有较高浓度(0.2 mM、0.4 mM)根皮苷时,天麻素的有效渗透系数降低,与空白组相比,十二指肠、空肠与回肠等三个肠段均具有显養性差异(P<0.05),其中十二指肠和空肠降为空白组的1/3,回肠降为空白组的1/12。实验结果说明根皮苷对天麻素的吸收具有明显的抑制作用。当供试液中含有GLUT2的抑制剂根皮素时,与空白组相比,天麻素的有效渗透系数基本不变,四段肠均无显著性差异(P>0.05)。说明根皮素在本实验中未起到抑制作用。以上结果说明,葡萄糖对天麻素的吸收具有明显的竞争性抑制作用;SGLT1的抑制剂根皮苷能抑制天麻素的肠道吸收。SGLT1是天麻素肠道吸收的重要影响因素。3、天麻素大鼠体内药动学实验为了进一步说明天麻素的吸收与肠道葡萄糖载体的关系,本章设置了两个实验:(1)同时灌胃给予含葡萄糖及不含葡萄糖的天麻素溶液,考察葡萄糖对天麻素吸收的影响;(2)通过建立糖尿病大鼠模型来改变其小肠中葡萄糖载体的表达模式,增加葡萄糖转运载体的数量。观测相同浓度的天麻素药液在正常大鼠和糖尿病大鼠肠道吸收量的不同,验证葡萄糖转运载体对天麻素肠道吸收的作用。结果显示,葡萄糖对天麻素的吸收具有明显的抑制作用。当药液中含有药物2倍量的葡萄糖时,天麻素的达峰时间Tmax明显增加,从28 min延长至40 min,达峰浓度Cmax没有发生显著性改变。当药液中葡萄糖含量增加,为药物的4倍量时,药物的Tmax相应增加,为72 min,,与对照组相比,延迟约2倍多,药物的Cmax也明显降低,为对照组的一半。糖尿病大鼠模型组Tmax减小,仅为20min,与对照组相比具有显著性差异(P<0.05),Cmax没有发生显著性改变。比较四组实验结果,各组Tmax均与对照组有显著性差异(P<0.05),Cmax仅高塘组明显降低,与对照组相比具有显著性差异(P<0.05),其余基本不变。各组间曲线下面积AUC没有显著性差异(P>0.05)。以上结果说明,葡萄糖对天麻素的吸收具有明显的抑制作用;当肠道葡萄糖转运载体含量增多时,天麻素的吸收速率增加。4、天麻苷元肠吸收特征的研究分别应用大鼠离体外翻肠囊实验与在体肠灌流实验,考察天麻苷元在不同肠段的吸收特性,采用UPLC法测定样品浓度,并计算相关肠吸收参数。外翻肠囊实验结果表明,天麻苷元在各肠段的吸收无显著性差异(P>0.05),其累积吸收量随药物浓度升高呈线性增加,高浓度(400μg·mL-1)时,天麻苷元在十二指肠、空肠、回肠与结肠的累积吸收量(Q)分别为224.33μg、225.81 μg、233.18μg与189.25μg;在体肠灌流实验结果也证实天麻苷元的吸收不存在肠段差异性(P>0.05),药物在各肠段的吸收率(A)分别为45.8%、48.39%、47.00%与 54.35%。研究结论1、文献报导,肠道葡萄糖转运载体主要分布在小肠上段,小肠下段该类载体减少,结肠部分几乎不存在。大鼠离体外翻肠实验及在体肠灌流实验均显示:天麻素在十二指肠与空肠吸收速率较高,其次是回肠,结肠部分基本没有吸收,这与文献报导相符合。2、在体肠灌流实验及体内药动学实验显示:葡萄糖对天麻素肠道吸收具有竞争性抑制作用,且药液中含葡萄糖的浓度越高,抑制作用越明显。3、肠道葡萄糖转运载体主要为SGLT1及GLUT2。SGLT1抑制剂—根皮苷对天麻素肠道吸收具有明显抑制作用,抑制率可达70%。GLUT2抑制剂—根皮素对天麻素的肠道吸收没有影响。该实验结果说明,SGLT1是天麻素肠道吸收的重要影响因素。4、体内药动学结果显示,当大鼠肠道葡萄糖转运载体表达增多时,天麻素吸收速率增快,Tmax从28min提前至20min,提前了近30%。5、天麻苷元在各段肠中吸收均较好,随着给药浓度的升高,各段肠的吸收量呈线性增加。综上所述,天麻素在小肠中吸收较好,该药可能是通过葡萄糖转运载体转运至体内,其中SGLT1具有重要的影响作用。天麻苷元在肠道中主要以被动转运的方式进入体内,在各肠段中吸收均较好,不存在肠段差异性。