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Absolute bioavailability of caffeic acid in rats and its intestinal absorption properties

咖啡酸在大鼠体内的绝对生物利用度及其在肠道吸收特性的研究



全 文 :·药代动力学·
咖啡酸在大鼠体内的绝对生物利用度及其
在肠道吸收特性的研究
曾洁1,王素军1,杨本坤1,钟运鸣1,臧林泉1,王羚郦2
(1广东药学院 临床药学系,广东 广州 510006;
2东莞广州中医药大学 中医药数理工程研究室,广东 东莞 523808)
  [摘要] 目的:研究咖啡酸在大鼠体内的绝对生物利用度及其在肠道的吸收特性。方法:大鼠分别采用静脉(2mg·
kg-1)、灌胃(10mg·kg-1)给药研究咖啡的绝对生物利用度;建立大鼠原位肠血管灌流模型研究咖啡酸在肠道的吸收率;采
用Caco2细胞模型研究咖啡酸的双向转运情况。结果:咖啡酸静脉(2mg·kg-1)、灌胃(10mg·kg-1)给药后,在大鼠体内的
药动学行为均符合二室模型,咖啡酸的绝对生物利用度为147%;咖啡酸在肠血管灌流模型中的吸收率为124%;咖啡酸的
PappAP→BL及PappBL→AP不随浓度的变化而变化,且在实验浓度的范围内,PappBL→AP/PappAP→BL均大于2。结论:咖啡酸绝对生物利用
度低,肠道吸收率少,在Caco2细胞单层模型中的转运途径可能为主动转运。
[关键词] 咖啡酸;生物利用度;肠吸收率;通透性
[收稿日期] 20130508
[基金项目] 国家“重大新药创制”科技重大专项(2011zx09102
00131);国家自然科学基金项目(81073141);广东省自然科学基金
项目(9152402301000007);广东省“十二五”医学重点学科;广东自
然科学基金项目(81073141)
[通信作者] 王素军,副教授,硕士生导师,研究方向为药物代谢
动力学,Tel:(020)39352561,Email:wsj7272@126com
[作者简介] 曾洁,硕士研究生,Email:zengjie11@163com
  咖啡酸(3,4二羟基肉桂酸)是自然界中分布
非常广泛的多酚类化合物,具有抗氧化、抗菌、抗癌
等作用[13]。有研究报道,每天摄食一定量的咖啡酸
可以预防肝癌、皮肤癌[45]。咖啡酸是咖啡酸片主要
成分,临床上用于止血。据报道咖啡酸的代谢部位
主要是小肠,经肠道细菌代谢[6]。咖啡酸在大鼠血
浆中代谢物主要是葡醛酸结合物、硫酸结合物及少
量的原型药物[7]。少有文献报道咖啡酸的绝对生
物利用度,因此,本文采用传统的体内法研究咖啡酸
在大鼠体内的绝对生物利用,建立大鼠原位肠血管
灌流法研究咖啡酸的肠吸收率及运用 Caco2细胞
模型研究咖啡的通透性,旨为咖啡的临床应用提供
理论指导。
1 材料
咖啡酸 (110885200102)、肉桂酸 (110786
200503)购自中国食品药品检定研究院;牛血清白
蛋白购自齐云生物技术有限公司;DMEM培养基、
胎牛血清、非必需氨基酸购自美国 Hyclone公司;
L谷氨酰胺、胰蛋白酶,购自美国 Sigma公司。乙腈
为色谱纯,其他试剂均为分析纯。
血管灌流 KrebsRinger′s液的配制:称取 NaCl
78g,KCl035g,CaCl2037g,MgCl2022g,
NaH2PO4032g,葡萄糖 30g,NaHCO3137g,蒸
馏水定容至 1L,临用前加入 5%牛血清白蛋白。
HBSS溶液的配制:称取8gNaCl,04gKCl,1g葡
萄糖,60mgKH2PO4,475mgNa2HPO4,调 pH至
72,加蒸馏水定容至1L。
4000QTRAP串联四极杆质谱仪(美国 Applied
Biosystem公司);LC20AD高效液相色谱仪(日本岛
津公司);细胞培养箱(德国 Hearous公司);24孔
Transwel培养板(美国 Costar公司);MilicelERS
跨膜电阻仪(美国Milipore公司);飞鸽高速离心机
(上海安亭科学仪器厂);HL2D恒流泵(上海精科
实业有限公司)。
SD大鼠,雄性,体质量200~250g,购自广州中
医药大学实验动物中心,许可证号 SCXK(粤)2008
0020。
2 方法
21 分析方法
211  色谱条件 色谱柱为 PhenomenexC18柱
(20mm×50mm,5μm),柱温30℃;流动相 A为
甲醇水(5∶95)和10mmol·L-1醋酸铵,流动相 B
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为甲醇水(95∶5)和10mmol·L-1醋酸铵;梯度洗
脱程序如下:0~05min,0%B;05~08min,
0~100%B;08~30min,100%B;30~32min,
100%~0B;32~50min,0%B;流速 02mL·
min-1;进样量10μL。
212 质谱条件 ESI离子源;MRM检测模式;检
测离子为负离子[M-H]-;离子源温度550℃;离
子喷雾电压-4500V;Gas1为0379MPa;Gas2为
0379MPa;气帘气压0138MPa;咖啡酸和内标肉
桂酸的检测离子对分别为 m/z:1789/1348,
1468/1028。
22 咖啡酸体内药动学考察
12只SD大鼠随机平均分成2组,分别为静脉
注射组和灌胃组。静脉注射组大鼠按2mg·kg-1
于股静脉注射给药,并与给药后0083,0167,05,
1,2,3,5,8,12h眼球后静脉丛采血05mL。灌胃
组大鼠按10mg·kg-1的剂量灌胃给予咖啡酸,于
给药后 0083,0167,0333,05,1,2,3,4,6,12h
眼球后静脉丛采血05mL。分离血浆,甲醇溶液沉
淀蛋白后低温保存(-20℃)待测。
23 大鼠原位肠血管灌流模型制备与检测
大鼠原位肠血管灌流模型在原位肠肝血管灌流
模型的基础上稍作修改[810]。大鼠 20%乌拉坦
(06mL·kg-1)麻醉后,腹部切口,结扎腹腔动脉
与肝动脉,将上肠系膜动脉、右肾动脉和腹主动脉游
离出来,用线围绕主动脉与右肾动脉和上肠系膜动
脉分支处上下松结扎,右肾动脉在靠近右侧肾门处
扎紧,在进入上肠系膜动脉前一点做一切口用于插
管,插管固定后立即开通灌流,体积流量 5mL·
min-1。随即幽门静脉上作一切口,插管,固定插管
后将体积流量提高至10mL·min-1。将上述松结
扎处扎紧,并在心脏与肝脏之间,结扎下腔静脉。用
加热灯泡维持模型温度在37℃左右,先用不含药
的灌流液冲洗干净血管中的残血,随后用含药的
灌流液灌流,预平衡 15min。其后,换用 100mL
灌流液进行灌流,此时作为实验的零时间点并同
时在十二指肠给予咖啡酸5mg·kg-1,分别于0,
5,15,30,45,60,75,90,105,120min从储备瓶
中采样1mL,并同时补充相同体积的灌流液,测
定灌流液中咖啡酸的浓度。咖啡酸肠道吸收率
采用如下公式计算:肠吸收率 =
Cend×100
D ×
100%。Cend为120min时咖啡酸在储液瓶中的浓
度,mg·L-1;D为咖啡酸的初始浓度;100为灌
流液的体积。
24 Caco2细胞模型
241 细胞培养 Caco2细胞(传代≤40代)接种
于培养瓶中,DMEM培养液内含10%胎牛血清、1%
非必需氨基酸、1% L谷氨酰胺、100U·mL-1青霉
素以及100mg·L-1链霉素),细胞于5% CO2、相对
湿度为90%,37℃条件培养。将对数生长的细胞
按6×104个/cm2密度接种于Transwel培养板上,用
于细胞转运实验。接种后隔天换液,1周后,每天换
液。培养至21d,以电阻值作指标进行验证,选取细
胞跨膜电阻大于500Ω·cm2。
242 转运试验 用 HBSS溶液配制质量浓度为
5,10,15μg·L-1的咖啡酸溶液,经过虑除菌,用空
白HBSS溶液冲洗 Transwel板3遍,放培养箱中培
养30min。对于从apical(肠腔侧,AP侧)到basolat
eral(基底侧,BL侧)转运:将药物溶液05mL加到
AP侧作为供给池,同时BL侧加入15mL空白HB
SS溶液作为接收池;对于从 BL侧到 AP侧转运:将
药物溶液15mL加到 AP侧作为供给池,同时 BL
侧加入05mL空白HBSS溶液作为接收池。将Tr
answel板置于37℃振摇孵育,与给药后120min吸
取100μL接收液,每组实验平行3份,结果以 珋x±s
表示。表观渗透系数(Papp)及外排率的计算公式
如下。
Papp =
dQ
dt·

A·co
×100%
其中,dQdt为单位时间药物转运量(μmol·
s-1);A为转运膜的面积;co为咖啡酸的初始浓度
(μmol·L-1)。
外排率的计算公式如下。
外排率=
PappB→A
PappA→B
3 结果
31 分析方法验证
在本试验条件下,咖啡酸和肉桂酸的检测灵敏
度高,分离度良好,R>15,二者典型的 LCMS/MS
色谱图见图1。分别用空白血浆、灌流液、HBSS溶
液配制咖啡酸的2个系列的对照品溶液,以待测物
质量浓度(X)为横坐标,待测物与内标的峰面积比
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值(Y)为纵坐标,求得回归方程见表1。分别采用空
白血浆、灌流液、HBSS溶液配制低、中、高3种质量
浓度咖啡酸对照品,对分析方法的精密度、准确度、
回收率及稳定进行考察,结果均符合生物样品分析
要求。
A空白血浆;B空白血浆+咖啡酸 +内标;C咖啡酸静脉注射后
血浆样品+内标;1咖啡酸;2内标。
图1 咖啡酸及内标物代表性LCMS/MS
Fig1 RepresentativeLCMS/MSchromatogramsofcafeicacid
andIS
表1 咖啡酸在3种基质中的线性方程
Table1 Thecalibrationcurvesofcafeicacidinthreediferent
substrates
基质 线性范围/μg·L-1 线性方程
血浆  1~1200 Y=000844X-00163,r=09990
灌流液 100~1500 Y=00806X-0118,r=09985
HBSS 002~15 Y=0000554X-0000195,r=09969
32 咖啡酸大鼠体内的药动学考察
大鼠股静脉注射、灌胃给药后,HPLCMS/MS
测定其血浆咖啡酸的浓度变化,得平均血药浓度时
间曲线,见图2。采用3P97软件处理血药浓度值,
用房室模型和统计矩法计算药动学参数。Cmax,tmax
以实测值计算,AUC按梯形面积计算,时间范围取
0~∞ h,见表2。
图2 大鼠分别按2mg·kg-1静脉注射与10mg·kg-1灌胃
给药咖啡酸的药时曲线图 (珋x±s,n=6)
Fig2 Plasmaconcentrationtimecurvesofcafeicacidafteriv
administrationof2mg·kg-1andigadministrationof10mg·
kg-1torats(珋x±s,n=6)
表2 大鼠分别按2mg·kg-1静脉注射与10mg·kg-1灌胃
给药后药动学参数(珋x±s,n=6)
Table2 Pharmacokineticparametersofcafeicacidfolowingiv
administrationof2mg·kg-1andigadministrationof10mg·
kg-1torats(珋x±s,n=6)
参数 灌胃组 静脉注射组
t1/2β/h 213±075 154±013
V/L· kg-1 241±489 160±041
CL/L·h-1·kg-1 335±146 464±075
MRT0t/h 217±027 088±012
MRT0∞/h 296±061 444±438
AUC0t/μg·h·L-1 3029±244 4420±448
AUC0∞/μg·h·L
-1 3554±325 48360±510
Tmax/h 033±012 -
Cmax/μg·L-1 2504±376 -
Fabs 1470% -
33 大鼠原位肠血管灌流模型考察咖啡酸的肠吸
收率
大鼠十二指肠给药5min后,灌流液中咖啡酸
的质量浓度为(2550±5889)μg·L-1,给药 60
min后,灌流液中的药物的质量浓度为(11790±
1182)μg·L-1,随后,灌流液中的药物浓度变化趋
势平缓直至到实验结束。大鼠原位肠血管灌流模型
测定咖啡酸的肠吸收率为124%。
34 咖啡酸在Caco2细胞模型的双向转运
不同浓度的咖啡酸HBSS溶液在Caco2细胞模
型的双向转运的结果见表3。由结果可知随着浓度
逐渐增大,双向转运的表观渗透系数几乎保持不变,
咖啡酸10,15μg·L-1的PappA→B,PappB→A与咖啡酸的
质量浓度5μg·L-1的表观渗透系数没有显著性差
异。双向转运的结果显示,在考察的浓度范围内
PappA→B>PappB→A,推测咖啡酸可能是Pgp的底物。
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表3 不同浓度的咖啡酸在 Caco2细胞模型的 Papp(珋x±s,
n=3)
Table3 PappofcafeicacidatdiferentconcentrationsinCaco
2cels(珋x±s,n=3)
咖啡酸 /μg·L-1
Papp(×10-7)cm·s-1
AL→BP BP→AL
外排率/%
5 505±066 1340±198 265
10 500±032 1302±175 260
15 487±172 1316±219 270
4 讨论
咖啡酸是苯丙素类化合物中的简单苯丙素类天
然化合物。苯丙素类化合物在自然界中分布非常广
泛,包括简单苯丙素、香豆素、木脂素、木质素、黄酮
类等天然芳香族化合物。苯丙素类化合物是一类具
有生物活性的化学成分。药物的结构在一定程度上
影响着其在体内的吸收特性。游离香豆素、黄酮类
化合物脂溶性较大,易于吸收,主要通过被动扩散方
式透过生物膜[8]。陈炳銮[9]验证了 9种黄酮类化
合物在 Caco2细胞模型上的吸收均以被动扩散。
苷类化合物因极性大,不易被直接吸收,黄酮苷类则
经载体或水解成苷元后吸收[10]。简单苯丙素类以
咖啡酸、桂皮酸、对羟基桂皮酸、阿魏酸等为常见。
阿魏酸的脂溶性较咖啡酸大,有研究[11]发现阿魏酸
在Caco2细胞模型中具有良好的转运,大鼠体内绝
对生物利用度达6491%。咖啡酸极性大,灌胃后
绝对生物利用度低,为147%。为了更进一步地探
讨咖啡酸生物利用度的缘故,本实验设计了原位肠
血管灌流法研究咖啡酸的肠吸收率及在 Caco2细
胞模型的基础上考察咖啡的通透性。1985年,Pang
等[12]首次提出肠肝血管灌流模型并将其用于研究
依那普利的肠吸收率。王素军等[13]对肠肝血管灌
流模型的灌流液成分进行优化。原位肠血管灌流模
型的优点是可以根据实验研究目的的需要,改变实
验的影响因素,考察各种因素对实验结果的直接影
响,且该模型可以更直接地了解药物具体的肠吸收
率。咖啡酸的肠吸收率较低,124%。该数值与传
统的动物体内实验获得的绝对生物利用度147%
相近,更进一步地验证了原位肠血管灌流模型的实
用性、可靠性。当药物正向转运的 Papp<1×10
-6
cm·s-1,视为吸收差,吸收率为 0~20%;Papp在
(1~10)×10-6cm·s-1,则为吸收中等,吸收率介
于20%~70%;若Papp>10×10
-6cm·s-1,则认为
吸收良好,吸收为70%~100%[14]。由表3可知,咖
啡酸是在Caco2细胞模型的通透性差,为吸收差的
药物,其在实验研究的浓度范围内,外排率皆大于
2,推测咖啡酸可能为Pgp的底物,且在Caco2细胞
模型中的转运途径可能以主动转运。
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Absolutebioavailabilityofcafeicacidinratsandits
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ZENGJie1,WANGSujun1,YANGBenkun1,ZHONGYunming1,ZANGLinquan1,WANGLingli2
(1ClinicalpharmacyDepartmentofGuangdongPharmaceuticalUniversity,Guangzhou510006,China;
2MathematicalEngineeringInstituteofDongguanGuangzhouUniversityofTraditionalChineseMedicine,
Guangdong523808,China)
[Abstract] Objective:Toinvestigatetheabsolutebioavailabilityofcafeicacidinratsanditsintestinalabsorptionproperties
Method:Theabsolutebioavailability(Fabs)ofcafeicacidwasobtainedafteriv(2mg·kg
-1)orig(10mg·kg-1)administration
toratsTheintestinalabsorptionofcafeicacidwasexploredbytherecirculatingvascularlyperfusedratintestinalpreparationCaco2
celmodelwasappliedtomeasurethepermeabilityofcafeicacidfromapicaltobasolateralsaid(AB)andfrombasolateraltoapical
said(BA)Result:Atwocompartmentpharmacokineticmodelwasbesttodescribethepharmacokineticsofcafeicacidfolowingiv
origadministrationTheFabsofcafeicacidwas147%,anditsintestinalabsorptionwas124%ThevaluesofPappA→BandPappB→A
ofcafeicacidwereretainedstablewhileitsconcentrationwaschangedTheefluxratiovaluesinthisstudysurveyedwereabove20,
andsuggestingcafeicacidwasactivetransportConclusion:CafeicacidwasshowntohavepoorpermeabilityacrosstheCaco2cels,
lowintestinalabsorptionandloworalbioavailabilityinrats
[Keywords] cafeicacid;bioavailability;intestinalabsorption;permeability
doi:10.4268/cjcmm20132333
[责任编辑 陈玲]
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