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大鼠在体单向肠灌注模型研究蝙蝠葛碱肠吸收机制和吸收动力学



全 文 :基金项目:成都医学院院级科研课题(CYZ09-008)
作者简介:高秀蓉,女,博士,讲师 研究方向:药物新剂型设计及药物药动学研究 Tel:13678011025 E-mail:gaomuxouzi@ 126. com
大鼠在体单向肠灌注模型研究蝙蝠葛碱肠吸收机制和吸收动力学
高秀蓉1,2,蒋学华2,王凌2,王婷2(1. 成都医学院药学院药剂教研室,成都 610083;2. 四川大学华西药学院临床药学与药事管理学
系,成都 610041)
摘要:目的 研究蝙蝠葛碱在大鼠小肠的吸收特性及其机制。方法 采用在体单向灌流法进行小肠吸收实验,利用 HPLC 测
定灌流液中蝙蝠葛碱的浓度,考察不同灌流速度、大鼠不同肠段和不同质量浓度对蝙蝠葛碱吸收的影响。结果 蝙蝠葛碱的
吸收速度和吸收程度随灌流速度(0. 1、0. 2 和 0. 4 mL·min -1)的逐渐增加而显著增加(P < 0. 05) ;蝙蝠葛碱在十二指肠、空
肠、回肠和结肠的吸收常数无显著性差异(P > 0. 05) ;高、中、低 3 个浓度下吸收速率常数 Ka分别为(2. 36 ± 0. 007 3)× 10 -2、
(3. 73 ± 0. 005 2)× 10 -2和(5. 62 ± 0. 013 6)× 10 -2 min -1,表观渗透系数 Papp分别为(2. 02 ± 0. 000 2)× 10
-3、(3. 10 ±
0. 000 7)× 10 -3和(5. 31 ± 0. 001 0)× 10 -3 cm·min -1,透膜吸收百分率分别为 8. 66%、10. 17%和 19. 06%,高、中、低 3 个浓度
下蝙蝠葛碱在不同时间的累积吸收量和累积吸收百分率均较低,且各浓度间有显著性差异(P < 0. 05)。结论 蝙蝠葛碱的吸
收随灌流速度增大而增大;其在整个肠道无特异性吸收部位;吸收机制有主动过程参与;其透膜能力差,胃肠道上皮细胞屏障
作用是影响其口服生物利用度很低的重要因素。
关键词:蝙蝠葛碱;在体单向肠灌注模型;高效液相色谱法;吸收机制;吸收动力学
中图分类号:R944;R969. 1 文献标志码:A 文章编号:1001 - 2494(2012)11 - 0903 - 05
Study on Intestinal Absorption Mechanism and Kinetics of Dauricine in Rats with in Situ Single-Pass Perfu-
sion Model
GAO Xiu-rong 1,2,JIANG Xue-hua 2,WANG Ling2,WANG Ting 2(1. The Department of Pharmacy,Chengdu Medical Col-
lege,Chengdu 610083,China;2. The Department of Clinical Pharmacy and Pharmacy Administration,West China School of Pharmacy,
Sichuan University,Chengdu 610041,China)
ABSTRACT:OBJECTIVE To investigate the absorption characteristics of dauricine in rat intestine. METHODS In situ single-
pass perfusion model was used and the concentrations of dauricine in perfusate were determined by HPLC. The effects of perfusion
rates,intestinal segments and drug concentrations on the intestinal absorption of dauricine were studied. RESULTS The absorption
rate and absorption degree of dauricine increased with the perfusion rates (0. 1,0. 2 and 0. 4 mL·min-1) (P < 0. 05) ;the absorption
rate constants of dauricine in duodenum,jejunum,ileum and colon were not significantly different (P > 0. 05) ;at high,middle and
low concentrations,the drug absorption rate constants (Ka)were (2. 36 ± 0. 007 3)× 10
-2,(3. 73 ± 0. 005 2)× 10 -2 and (5. 62 ±
0. 013 6)× 10 -2 min -1,respectively,the apparent permeation coefficients (Papp)were (2. 02 ± 0. 000 2)× 10
3,(3. 10 ±
0. 000 7)× 10 -3 and (5. 31 ± 0. 0010)× 10 -3 cm·min -1,respectively,the absorption percentages (P%)were 8. 66%,10. 17%
and 19. 06%,respectively,and the accumulate absorption amount and accumulate absorption percentages of different concentrations at
different time were very low. CONCLUSION The absorption degree of dauricine increases with perfusion rates;there is no specific
absorption site in the whole rat intestinal tract;the absorption of dauricine is very poor and the active transport is involved in the ab-
sorption mechanism of dauricine.
KEY WORDS:dauricine;in situ single-pass perfusion model;HPLC;absorption mechanism;absorption dynamics
北豆根(Rhizoma Menispermi)为防己科植物蝙
蝠葛(Menispermum dauricum DC. )的干燥根茎,《中
国药典》1977 年版始见北豆根,性味苦寒,有小毒,
具有清热解毒、祛风止痛的功效,临床用于治疗咽喉
肿痛、肠道痢疾和风湿痹痛[1]。现已知北豆根中含
有近 20 种生物碱,总碱含量可达 1%以上,其中含
量最高的为蝙蝠葛碱(Dauricine,Dau) ,约占总生物
碱 50%左右[2]。Dau具有心血管系统、抗菌和抗癌
等广泛药理作用,是具有良好应用前景的抗心律失
常药,但本实验室前期工作(另文发表)和文献[3]报
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道表明,其口服生物利用度低,低于 20%,严重限制
了其临床应用,因此迫切需要对其口服吸收机制进
行深入研究。
在体肠灌流模型是一种原位实验模型,与其他
模型相比具有以下优点[4]:①保证肠道神经和内分
泌系统的完整性,也保证了血液和淋巴液的供应,测
得的吸收速率等指标比体外法更接近机体的真实吸
收;②能避免胃内容物、消化道固有运动等对药物吸
收的影响;③吸收的药物迅速被血液带走,能形成漏
槽条件;④该方法操作简便,容易通过控制或改变实
验条件来观察影响药物吸收的因素和药物间相互作
用等。在体肠灌流模型主要包括循环法和单向灌流
法(SPIP) ,前者由于长时间(约 4 ~ 6 h)以较高流速
(一般 2 ~ 5 mL·min -1)回流供试液,会对肠黏膜造
成损伤,导致药物在肠道内比实际吸收大;而后者以
较低流速(约 0. 2 mL·min -1)对一定肠段进行灌
流,灌流速度能较好模拟肠道蠕动状态,使药物在大
鼠肠内的吸收分数能更接近其在人体肠道的吸收分
数,因此国外多采用 SPIP来研究药物的肠吸收[5-6]。
影响药物口服吸收生物利用度低的因素很多,
包括其胃肠道稳定性、胃肠道上皮细胞屏障作用和
肝脏首关代谢等。本实验组曾对 Dau 的胃肠道稳
定性和肝脏代谢进行了初步研究,发现其稳定性较
差,肝脏代谢不明显(数据另文发表)。而关于其透
过胃肠道上皮细胞的能力,尚未见文献报道。因此
本实验采用单向肠灌流-重量法,研究其吸收机制、
吸收部位和吸收动力学,以期为 Dau 口服制剂的开
发打下生物药剂学基础。
1 仪器、试药及动物
LC - 2010C HT 高效液相色谱仪(包括 LC -
10AT泵、SPD -10A 紫外检测器和 LC Solution色谱
工作站,日本 Shimdazu 公司) ;VORTEX GENIUS 3
型混旋仪(德国 IKA公司) ;BS 210s电子天平(德国
赛多利斯公司) ;CP225D 电子天平(德国赛多利斯
公司) ;HL - 2 型恒流泵(上海青浦沪西仪器厂) ;
TGL - 16 台式离心机(上海安亭科学仪器厂) ;
PCD -11 - 10型超纯水机(成都品成科技有限公
司) ;W201B恒温水浴锅(上海申胜生物技术有限公
司) ;GM - 0. 33Ⅱ津腾隔膜真空泵(天津市腾达过
滤器件厂) ;CQ -205 型超声清洗仪(上海超声波仪
器厂)。
Dau原料药(深圳市维琪生物科技有限公司,批
号 20090306,HPLC级,纯度 98. 0%以上) ;Dau对照
品(深圳市维琪生物科技有限公司,批号 20090315,
HPLC级纯度 99. 0%以上) ;甲醇和乙腈为色谱纯;
HPLC所用有机溶剂均为色谱纯,水为二次重蒸水,
其他试剂均为分析纯。
SD大鼠,雄性,体重(200 ± 20)g,实验前禁食过
夜并自由饮水并未用任何药物(四川大学实验动物
中心)。
2 方法学评价
2. 1 色谱条件
色谱柱:Sepax C18色谱柱(4. 6 mm × 250 mm,5
μm) ;流动相:甲醇-水(80 ∶ 20,含 1% 三乙胺和
0. 21%磷酸) ;流速:1. 0 mL·min -1;检测波长 284
nm;柱温:30 ℃;进样体积 20 μL。
2. 2 样品处理方法
取 0. 5 mL含药灌流液,加入 0. 5 mL 甲醇沉淀
蛋白,漩涡混旋 5 min,12 000 r·min -1离心 5 min,
取上清液进样。
2. 3 试液的配制
空白灌肠液:先用 37 ℃ 预热的生理盐水将小
肠内容物冲洗干净,然后用不含药物的 K-R(Krebs-
Ringer)液以 0. 2 mL·min -1的速度持续泵入小肠,
在出口处收集流出液,作为空白灌肠液。
Dau对照品甲醇储备液的配制:精密称取 Dau
对照品 32. 2 mg至 10 mL 量瓶中,用甲醇溶解并定
容,得 3. 22 mg ·mL -1甲醇储备液。
2. 4 方法专属性考察
分别取空白灌肠液、Dau + 空白灌肠液、样品
液,按“2. 2”项下方法处理样品后,按“2. 1”项下色
谱条件进样,色谱图见图 1。由图 1 可见,Dau 保留
时间约 8. 3 min。空白灌肠液中成分不干扰 Dau 的
测定。
2. 5 标准曲线制备
精密量取 Dau 对照品储备液适量,置 10 mL 量
瓶中,用 K-R 液依次稀释,得浓度范围为 32. 20 ~
0. 50 μg·mL -1的 Dau对照品工作液。分别取该系
列工作液 0. 5 mL,按“2. 2”项下样品处理方法处理
后,按“2. 1”项下色谱条件进行测定。以质量浓度 ρ
为横坐标,峰面积 A 为纵坐标,得到 Dau 的标准曲
线方程和相关系数 r:A = 17 603. 85ρ - 4 475. 23,r =
0. 999 9。可见,在 0. 5 ~ 32. 2 μg·mL -1内,Dau 峰
面积与浓度线性关系良好。
2. 6 方法回收率和精密度考察
取不同体积 Dau 对照品甲醇贮备液,置 10 mL
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棕色量瓶中,用 K-R液稀释至刻度,得 Dau 高(16. 1
μg·mL -1)、中(4. 03 μg·mL -1)、低(1. 01 μg·
mL -1)不同质量浓度的对照品工作液。分别取该系
列工作液 0. 5 mL,按“2. 2”项下样品处理方法处理
后,按“2. 1”项下色谱条件进行测定。以测定浓度
与加入浓度之比计算方法回收率,高、中、低浓度
Dau方法回收率在 96. 89% ~102. 97%之间,方法回
收率较高。
以 1 d 内 5 次测定结果计算日内精密度,以 1
周内 3 d测定结果计算日间精密度,高、中、低浓度
Dau日内相对标准差≤3. 30%,日间相对标准差≤
5. 44%,方法精密度良好。
3 研究方法和结果
3. 1 在体肠吸收实验方法[7]
取 SD大鼠,腹腔注射乌拉坦溶液麻醉后固定
于手术台上,沿腹中线打开腹腔约 3 cm,分离待考
察肠段,长度 10 cm,于两端切口并插入塑料管并用
丝线固定,入口端连接恒流泵,用预热至 37 ℃的生
理盐水将内容物冲洗干净,备用。
先将供试液泵入肠段,然后将流速调至约 0. 2
mL·min -1,待流速稳定且吸收达平衡后(约 30
min) ,正式开始实验并计时。进口处用已知质量的
装有供试液的带盖 eppendorf 管作为供试管进行灌
流,出口处连接已知质量的带盖 eppendorf管作为接
收管,流速为 0. 2 mL·min -1左右,15 min 停止一组
实验,同时迅速进行下一组实验,直到 75 min 结束
实验。实验结束后立即对供试管和接收管称重,计
算灌入和收集的供试液的质量。实验结束时,将所
灌流的肠段剪下,测量其长度和周长,计算半径。收
集小瓶中样品按“2. 2”项下样品处理方法进行处
理,按“2. 1”项下色谱条件进样分析。
图 1 空白灌流液、空白灌流液加蝙蝠葛碱(Dau)标准品及
灌流样品的 HPLC图谱
A -空白灌流液;B -空白灌流液 +蝙蝠葛碱(1. 01 μg·mL -1) ;C -灌流样
品(0. 99 μg·mL -1)
Fig. 1 HPLC chromatograms of blank perfusate,blank perfu-
sate spiked with dauricine(Dau) ,sample
A - blank perfusate;B - blank perfusate spiked with Dau(1. 01 μg·mL -1) ;
C. sample(0. 99 μg·mL -1)
3. 2 参数的计算
采用重量法分别按公式 1 和 2 计算药物吸收速
率常数 (Ka)、药物表观吸收系数(Papp)。
Ka =(1 -
ρout·Qout
ρin·Qin
)
Q
V (1)
Papp =
- Q·ln(
ρout·Qout
ρin·Qin
)
2πrl
) (2)
其中,ρin和 ρout分别为肠道进出口灌流液的质量
浓度(μg·mL -1) ;Q 为灌流速度(约 0. 2 mL·
min -1) ;Qin和 Qout分别为肠道进出口灌流液的体积
(mL) (假定进出口灌流液密度为 1. 0 g·mL -1) ;V
为灌流肠段的体积(cm3) ;r 和 l 分别为所灌流肠段
的半径(cm)和长度(cm)。
每组小管(15 min)药物吸收量 m(μg) ,即每 15
min从肠道消失的药物量,等于每 15 min 进入肠道
药物量减去离开肠道药物量,其计算公式如下。
m(μg)=mi - ni (3)
累积吸收百分率 P%,即一定时间累积吸收药
物总量占累积进入肠段药物总量的百分比,其计算
公式如下。
P% =

5
i = 1
(mi - ni)

5
i = 1
mi
× 100% (4)
其中,m为每 15 min 吸收的药物总量(μg) ;mi
为每 15 min进入肠段的药物量(μg) ;ni为每 15 min
离开肠段的药物量(μg)。
3. 3 不同灌流速度对 Dau吸收的影响
3. 3. 1 试液的配制 供试液的配制:精密称取 Dau
适量,用适量稀 HCl溶解,稀 NaOH 溶液调节 pH 至
6 ~ 7,然后用 K-R液定容至 1 L,得 Dau 质量浓度为
3. 2 μg ·mL -1的灌注液。
3. 3. 2 实验方法与结果 取 15 只大鼠,随机分成
A、B、C 3 组(每组 5 只) ,按“3. 1”项下实验方法,每
组分别以 0. 1、0. 2、0. 4 mL·min -1的灌流速度进行
实验,均选取 10 cm空肠段进行实验,收集出口灌流
液,测定 Dau浓度,并代入公式计算 Ka、Papp和 P%,
结果见表 1。
由表 1 可知,当灌流速度从 0. 1 mL·min -1逐
渐增加到 0. 4 mL·min -1时,Dau 的 Ka 和 Papp均逐
渐增加,经配对 t检验统计分析,不同组间 Ka 和 Papp
值差异均有统计学意义(P < 0. 01) ,且各组间吸收
百分率(P%)差异也有统计学意义(P < 0. 05)。说
明 Dau 的吸收速度和吸收程度均随灌流速度的增
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加而显著增加。
3. 4 大鼠不同肠段 Dau的吸收
3. 4. 1 试液的配制 同“3. 3. 1”项下。
3. 4. 2 实验方法与结果 取 20 只大鼠,随机分成
A、B、C、D 4 组(每组 5 只) ,按“3. 1”项下实验方法,
每组分别选取 10 cm长的十二指肠、空肠、回肠和结
肠段进行灌流实验。各区间肠段选择方法如下:十
二指肠段是自幽门 1 cm 处开始往下量取 10 cm;空
肠段自幽门 15 cm起往下量取 10 cm;回肠段自盲肠
上行 20 cm开始往下量取 10 cm;结肠段从盲肠后端
开始往下量取 10 cm。收集出口流出液,测定 Dau
浓度,并计算 Ka、Papp和 P%,结果见表 2。
经 t检验统计分析,各肠段的 Ka、Papp和 P%均
无显著性差异(P > 0. 05) ,说明 Dau 在整个肠道无
特异性吸收部位,因此,在后面的实验中均选择空肠
段为代表进行实验。Dau的 Ka和 Papp均较小,P%也
很低(仅 15%左右) ,说明其透膜吸收较差。
3. 5 不同质量浓度下 Dau的肠吸收
3. 5. 1 不同浓度供试液的配制 高浓度供试液:精
密称取 Dau适量,用适量稀 HCl溶解,NaOH溶液调
节 pH至 6 ~ 7,然后用 K-R液定容至 500 mL,得 Dau
质量浓度为 10. 60 μg·mL -1的灌注液。中浓度
(5. 30 μg·mL -1)和低浓度(2. 65 μg·mL -1)供试
液的配制方法同高浓度。
3. 5. 2 实验方法 取 15 只大鼠,随机分成 A、B、C
3 组(每组 5 只) ,按“3. 1”项下实验方法,每组分别
表 1 不同灌流速度对 Dau吸收的影响 . n = 5,珋x ± s
Tab. 1 The effect of perfusion rates on absorption parameters of
Dau. n = 5,珋x ± s
Parameters
Rates of flow /mL·min -1
0. 1 0. 2 0. 4
Ka ×10 -2 /min -1 0. 11 ±0. 002 2 3. 18 ±0. 012 92) 19. 48 ±0. 037 32)
Papp ×10 -3 /cm·min -1 0. 69 ±0. 000 6 1. 86 ±0. 002 02) 11. 32 ±0. 003 62)
P /% 12. 02 ±0. 011 5 16. 26 ±0. 020 61) 27. 67 ±0. 007 62)
注:1)P <0. 05,2)P <0. 01,与 0. 1 mL ·min -1流速下参数进行比较
Note:1)P <0. 05 ,2)P <0. 01,Compared with parameters of 0. 1 mL·min -1
表 2 Dau在大鼠不同肠段的吸收结果 . n = 5,珋x ± s
Tab. 2 The absorption results of Dau in different intestinal seg-
ments of rats. n = 5,珋x ± s
Intestinal
segments
Absorption parameters
Ka × 10 - 2 /min - 1 Papp × 10 - 3 /cm·min - 1
P /%
Duodenum 2. 21 ± 0. 059 2 1. 58 ± 0. 004 6 15. 24 ± 0. 007 6
Jejunum 2. 40 ± 0. 077 6 1. 52 ± 0. 005 8 15. 06 ± 0. 010 6
Ileum 3. 08 ± 0. 060 9 2. 31 ± 0. 010 8 17. 96 ± 0. 095 0
Colon 2. 20 ± 0. 040 4 2. 74 ± 0. 008 3 16. 43 ± 0. 024 6
以“3. 5. 1”项下配制的高、中、低浓度供试液对空肠
段进行灌流,收集出口灌流液,测定 Dau的浓度。
3. 5. 3 Ka、Papp和 P%测定结果 由公式计算 Ka、
Papp和 P%,结果见表 3。
随着浓度升高,Ka 和 Papp值呈逐渐降低趋势,经
配对 t检验统计分析,高浓度与中浓度相比,无显著
性差异(P > 0. 05) ,高浓度与低浓度、中浓度与低浓
度相比,差异均有统计学意义(P < 0. 05) ,上述结果
说明,随着浓度的升高,吸收速率逐渐降低,在考察
的浓度范围内呈现一定的非线性过程,Dau 的吸收
可能有主动转运机制存在。
高、中、低 3 个浓度下总吸收百分率(P%)分别
为(8. 66 ± 0. 007 5)%、(10. 17 ± 0. 015 9)% 和
(19. 06 ± 0. 023 0)%,表明其透膜吸收百分率较低,
其透膜性较差。经统计检验分析,高浓度与中浓度
相比,无显著性统计学差异(P > 0. 05) ,高浓度与低
浓度、中浓度与低浓度相比,差异有统计学意义
(P < 0. 05) ,该结果也表明,随着浓度增加,其吸收
百分率呈逐渐降低趋势。
3. 5. 4 不同质量浓度下不同时间点 Dau 吸收量和
累积吸收量 由公式计算 Dau高、中、低 3 个浓度下
不同时间点吸收的药物量和累积吸收量,结果分别
见图 2,3。
由图 2 可知,在整个吸收过程中,Dau 浓度越
高,药物吸收量越大,高浓度和中低浓度间差异均有
统计学意义(P < 0. 05)。由图 3 可知随着时间的增
加,药物累积吸收量呈逐渐增加趋势;高、中、低 3 个
浓度下吸收量相差较大,其中高浓度和中低浓度间
差异均有统计学意义(P < 0. 05) ,而中浓度和低浓
度间无统计学差异(P > 0. 05)。
3. 5. 5 不同时间点时累积吸收百分率(P%) 由
公式计算 Dau在不同时间点的累积吸收百分率,结
果见图 4。
由图 4 可见,高、中、低 3 个浓度下吸收百分率
相差较大,其中低浓度和中高浓度间差异均有统计
学意义(P < 0. 05) ,而中浓度和高浓度间无显著性
表 3 不同质量浓度下 Dau的肠吸收结果 . n = 5,珋x ± s
Tab. 3 The absorption results of Dau in different concentra-
tions. n = 5,珋x ± s
Concentrations
/μg·mL -1
Parameters
Ka × 10 - 2 /min - 1 Papp × 10 - 3 /cm·min - 1
P /%
10. 60 2. 36 ± 0. 007 3 2. 02 ± 0. 000 2 8. 66 ± 0. 007 5
5. 30 3. 73 ± 0. 005 2 3. 10 ± 0. 000 7 10. 17 ± 0. 015 9
2. 65 5. 62 ± 0. 013 6 5. 31 ± 0. 001 0 19. 06 ± 0. 023 0
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差异(P > 0. 05) ,低浓度吸收百分率最大;高、中、低
3 个浓度下累积总吸收百分率 (P%)分别为
8. 66%、10. 17%和 19. 06%。
4 讨 论
4. 1 在实验前,对实验中所用塑料管对 Dau 的吸
附和摄取进行了考察,结果显示实验所用塑料管对
Dau几乎无吸附摄取作用。也考察了大鼠小肠对
Dau的吸附、摄取和代谢作用,结果大鼠小肠对 Dau
几乎无吸附、摄取和代谢作用。
4. 2 各灌流速度 (0. 1、0. 2 和 0. 4 mL·min -1)下
Dau的 Ka、Papp、P%均随流速增加而逐渐增加,其原
因可能是由于流速越高,对肠上皮细胞附近不流动
水层和上皮细胞的破坏越厉害,从而药物吸收越
快[8]。
4. 3 实验结果显示,Dau在整个肠道的吸收无特异
性吸收部位,该结果将为 Dau 口服剂型(如缓控释
制剂等)的开发提供理论基础。由于 Dau 为弱碱性
药物,其在胃液酸性 pH中大多以离子状态存在,脂
溶性差,所以能预测其在胃中吸收很差,胃不是其主
要吸收部位,所以本实验未考察其在胃中的吸收。
4. 4 药物的吸收机制一般包括被动扩散和主动转
运,当吸收机制为被动扩散时,Ka 和 Papp与药物浓度
无关,其吸收动力学为线性动力学过程,否则为非线
性动力学过程,可能有主动转运参与。本实验结果
显示 Dau在考察的浓度范围内 Ka 和 Papp有显著性
差异,说明其吸收机制可能有主动转运机制参与。
4. 5 影响药物口服吸收生物利用度低的因素很多,
包括其胃肠道稳定性、胃肠道上皮细胞屏障作用和
肝脏首关代谢等。本实验结果表明,其透膜能力差,
有力的证明了胃肠道上皮细胞屏障作用是影响 Dau
口服生物利用度很低的重要因素。Dau 在肠的吸收
机制有主动过程参与,是否有 P-糖蛋白等外排转运
体对其有外排转运,从而造成其口服生物利用度很
低呢?尚需进一步的实验进行研究。
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(收稿日期:2011-09-23)
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中国药学杂志 2012 年 6 月第 47 卷第 11 期 Chin Pharm J,2012 June,Vol. 47 No. 11