吸收(Absorption)
药物吸收,说白了就是药效的“第一道关卡”。药吃得再好,进不到血里也是白搭。我做了这么多年ADMET建模,最深的感受是:吸收预测往往比代谢毒性更难搞定。
为什么?因为吸收牵扯的因素太杂——理化性质、生理环境、剂型工艺,哪一环断了都不行。
吸收的定义与机制
先讲定义。
吸收是指药物从给药部位进入血液循环的过程。
对口服药来说,起点是胃肠道,终点是体循环。
那药物是怎么穿过小肠上皮的?无非四条路:
- 被动跨细胞扩散——脂溶性分子直接穿过细胞膜,最常见。
- 被动细胞旁路——小分子水溶性药走细胞间隙,但这条路很窄。
- 主动转运——需要转运蛋白帮忙,比如PEPT1、OATP。
- 外排——P-gp等外排泵把药再吐回肠腔,这是“反吸收”。
这就是外排在捣鬼。所以只看一个方向的数据,容易被误导。
口服药物吸收的理化参数
药物自身的理化性质,很大程度上决定了它能走哪条路、走多远。
我习惯从以下三个参数下手:
1. logP(脂水分配系数)
logP是药物在辛醇/水中的分配比。数值越高越亲脂。
你想想看,细胞膜是磷脂双分子层,太亲水的药根本穿不过去。
但logP也不是越高越好——太高了溶解度差,溶出慢,照样吸收不了。
2. pKa(酸解离常数)
pKa决定了药物在肠道不同pH下的离子化程度。
中性分子才能穿透细胞膜,离子则“困”在水相里。
所以我做PK预测时,一定会把化合物的pKa和肠道的pH梯度一起考虑。
举个例子:
弱酸药(pKa~4.5)在胃里(pH 1-2)几乎全以中性形式存在,可以被吸收。
弱碱药则相反,在胃里是阳离子,吸收很差,到了小肠(pH 5-7)才“解冻”。
3. 溶解度
溶解度是溶出速率的“天花板”。
药物吃下去,必须先在胃肠液中溶解,才能被吸收。
我见过不少logP漂亮的项目,因为溶解度过低而在临床前阶段被毙掉。
常用的溶解度测定方法:
- 热力学溶解度——平衡态,更准确但慢
- 动力学溶解度——模拟胃到小肠的快速溶解过程
- FaSSIF / FeSSIF 介质——模拟禁食或进食后肠液,做体外预测更靠谱
我曾经遇到一个化合物在纯水中测得0.1 mg/mL,看起来还行,一测FaSSIF连0.01都没有。
所以体外数据一定要选对介质,不能只看纯水结果。
生物药剂学分类系统(BCS)
BCS把口服药分成四类,依据是溶解度和渗透性。
| BCS类 | 溶解度 | 渗透性 | 典型特征 |
|---|---|---|---|
| I | 高 | 高 | “幸运儿”——吸收好,不依赖剂型 |
| II | 低 | 高 | 溶出速率是限速步骤,微粉化或固体分散体常用 |
| III | 高 | 低 | 渗透性是瓶颈,常靠前药或增强子 |
| IV | 低 | 低 | “噩梦”——溶解、渗透都差,开发价值低 |
我记得有个项目,候选化合物是BCS II类,溶解性差得离谱。团队花了大半年做固体分散体,才把生物利用度从5%提到30%。
从这个例子就能看出,BCS分类的价值——它帮你瞄准“问题在哪”。
一个简单的规则:I类相信吸收好,II类卡溶出,III类卡渗透,IV类能绕就绕。
Caco-2细胞模型与PAMPA模型
体外渗透性模型是吸收预测的“照妖镜”。
两个主流工具:Caco-2和PAMPA。
Caco-2细胞模型
Caco-2是一种人结肠癌细胞,在Transwell上培养21天会自发分化,形成紧密的单层。它的转运蛋白表达谱和小肠上皮比较接近。
测出的表观渗透系数(Papp),能很好地预测人体口服吸收百分比。
我在项目中曾用Caco-2数据建了一组QSPR模型,当时选了几十个化合物,测试结果和人体PK数据相关性极好。但要注意:
- Caco-2单层的TEER值必须达标(>300 Ω·cm²)
- pH要匹配肠道环境(A→B通常用pH 7.4/7.4)
- 必须测A→B和B→A两个方向,才能判断外排
PAMPA模型
PAMPA不用细胞,只用人工磷脂膜。它只反映被动跨细胞扩散,排除了主动转运和外排的干扰。
好处是快、重复性好。坏处是看不全——尤其是被P-gp外排严重的药,PAMPA会“乐观高估”。
过了这关,再上Caco-2看主动转运和外排情况。
这样既省钱又省时间。
| 模型 | 机制覆盖 | 成本 | 通量 | 主要用途 |
|---|---|---|---|---|
| Caco-2 | 被动+主动+外排 | 高 | 中 | 化合物最终确认 |
| PAMPA | 仅被动跨细胞 | 低 | 高 | 早期快速初筛 |
结果一测Caco-2,其中6个被P-gp严重外排,实际渗透性差得远。
所以先别急着高兴,遇到PAMPA的高渗透化合物,别忘了补做Caco-2外排实验。