唑類抗真菌藥物的手性特征

唑類抗真菌藥物的手性特征

1手性藥物中的立體選擇性近年來，藥物的三維選擇性生物活性和藥物處置過程已成為藥物研究領(lǐng)域的研究重點。手性藥物是指分子結(jié)構(gòu)中具有手性中心,立體結(jié)構(gòu)成鏡像關(guān)系的藥物,互為鏡像關(guān)系而不能重合的一對藥物結(jié)構(gòu)被稱為對映體。在非手性條件下它們表現(xiàn)出相同的物理化學(xué)特征;而在具有手性特征的碳水化合物、蛋白質(zhì)和核酸類等組成的生命體中時,便會在不同程度上表現(xiàn)出立體選擇性的相互作用,從而在體內(nèi)導(dǎo)致不同的藥理性質(zhì)。一些國家相繼制定了手性藥物開發(fā)的政策和指導(dǎo)原則,明確要求在評價新的候選藥物時,必須包括對映體的化學(xué)、藥理學(xué)、毒理學(xué)以及臨床作用的所有信息,這極大地推動了全球范圍內(nèi)手性藥物的研究和發(fā)展。對于生物體液中對映體的手性拆分技術(shù)的研究,一直是手性藥物研究過程中的重要環(huán)節(jié),有助于我們了解各單一對映體藥物進(jìn)入體內(nèi)之后在血漿、組織、排泄物等各種生物樣品中的比例,為手性藥代動力學(xué)研究提供必要的技術(shù)手段,以更好的深入研究藥物體內(nèi)過程的立體選擇性特點。唑類抗真菌藥物的研究一直是抗真菌領(lǐng)域內(nèi)關(guān)注的重點,與早期的咪康唑、益康唑相比,新型的三唑類抗真菌藥物具有較強的抗真菌活性及更好的用藥安全性,通過抑制真菌的細(xì)胞色素P-450依賴性的羊毛甾醇14-a-脫甲基酶來阻止麥角甾醇的合成,而麥角甾醇是真菌質(zhì)膜的重要的甾醇成分。目前除了伏立康唑外,幾乎所有的抗真菌藥物都是采用消旋體給藥。因此研究唑類抗真菌藥物手性藥代動力學(xué)特點,弄清其體內(nèi)立體選擇性處置過程,對其臨床治療及可能產(chǎn)生的藥物相互作用的評價,均具有重要意義。2手性拆分藥物生物體液中唑類抗真菌藥物的手性拆分及其手性藥代動力學(xué)研究依賴于現(xiàn)代分析技術(shù)不斷發(fā)展,手性對映體藥物的分離,尤其是具有多個手性中心的藥物拆分是分離科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的難題,其中高效液相色譜法(HPLC)和毛細(xì)管電泳(CE)是目前最為主要的手性拆分手段。2.1反相流動相系統(tǒng)用高效液相色譜法對藥物進(jìn)行手性拆分主要包括手性流動相添加劑法、手性衍生化法和手性固定相法,其中手性固定相法因其操作較為方便,商品化手性色譜柱較為成熟而應(yīng)用最為廣泛。有文獻(xiàn)報道采用不同種類的纖維素手性固定相在正相流動相體系下對咪康唑、益康唑和硫康唑進(jìn)行手性拆分。咪康唑、益康唑和硫康唑?qū)τ丑w中電負(fù)性原子與纖維素衍生物固定相之間的不同氫鍵、偶極-偶極相互作用有助于手性分離;3種唑類抗真菌藥在具有苯環(huán)取代基的纖維素三(4-氮苯基氨基甲酸酯)柱(OF)和纖維素三苯基氨基甲酸酯柱(OC)上的手性拆分效果好于無取代基的纖維素三苯甲酸酯柱(OB),是由于對映體中的芳環(huán)結(jié)構(gòu)可以通過不同的π-π作用進(jìn)一步增強手性識別能力。汪永忠等用反相流動相系統(tǒng)在纖維素三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)柱(OD)上實現(xiàn)了伏立康唑的手性拆分,選擇了0.2mol/L的磷酸二氫鉀-乙腈(68：32)作為流動相,25min內(nèi)完成了伏立康唑?qū)τ丑w的分離。強極性流動相減弱了溶質(zhì)分子與手性固定相的氫鍵作用,使得對映體與手性空穴的包容作用、疏水作用、π-π作用和偶極-偶極相互作用成為了手性識別的關(guān)鍵因素。劉愛等直接在反相C18色譜柱上以添加環(huán)糊精手性選擇劑的方式拆分酮康唑?qū)τ丑w,考察了不同種類的環(huán)糊精及其濃度、流動相pH值及甲醇比例等對酮康唑?qū)τ丑w拆分的影響。采用60%的甲醇-磷酸二氫鈉(pH3.0)為流動相,其中含有1.0mmol/L的磺丁基-β-環(huán)糊精作為手性選擇劑,在6min內(nèi)即可完成酮康唑?qū)τ丑w的手性拆分,此法與手性固定相法相比更為簡便快速。Hamdy首次將手性固定相色譜法應(yīng)用到大鼠血漿中酮康唑?qū)τ丑w分析中,選擇正己烷-乙醇-異丙醇為流動相,20min內(nèi)在直鏈淀粉三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)柱(AD)上實現(xiàn)對映體的基線分離。生物樣品中對映體拆分的關(guān)鍵在于內(nèi)源性物質(zhì)對色譜柱及對映體分離的影響,因此前處理步驟很關(guān)鍵:酸化蛋白沉淀后的血漿樣品上清液,利用正己烷將內(nèi)源性雜質(zhì)萃取后棄去,再將含有酮康唑的剩余部分堿化后用叔丁基甲醚進(jìn)行第2次萃取,則可以獲得較為干凈的樣品凈化富集過程,滿足手性藥代動力學(xué)研究的需要。2.2ph值對手性拆分的影響毛細(xì)管電泳技術(shù)近年來在手性藥物拆分中顯示出強大的應(yīng)用潛力,與其他方法相比,毛細(xì)管電泳技術(shù)具有溶劑消耗少、進(jìn)樣量小、快速、高效的特點,并且不需要專門的色譜柱作為必要條件,特別適合微量生物體液中的手性藥物及其代謝產(chǎn)物的分離分析。同時在毛細(xì)管區(qū)帶電泳、膠束電動毛細(xì)管色譜、毛細(xì)管電色譜等較多的分離模式下均可以實現(xiàn)令人滿意的手性拆分。候瑩等考察了毛細(xì)管區(qū)帶電泳拆分三唑類化合物時所添加的β-環(huán)糊精衍生物種類及濃度等條件,發(fā)現(xiàn)羧甲醚-β-環(huán)糊精作為手性選擇劑可以使5個氟康唑類衍生物對映體達(dá)到較好的基線分離,硫酸酯-β-環(huán)糊精和二氟代羧甲醚-β-環(huán)糊精的空間位阻影響使得對映體不能和環(huán)糊精形成較好的包合物,從而無手性拆分能力。另外羧甲醚-β-環(huán)糊精的濃度、緩沖液體系的pH值也是影響手性拆分的關(guān)鍵。Puyana等在pH為3.5的磷酸鹽緩沖液中加入10mM的7-(2,3,6-三-氧-甲基)-β-環(huán)糊精作為手性選擇劑,在15℃的操作溫度下對酮康唑和特康唑進(jìn)行了較好的手性拆分。其中特康唑?qū)τ丑w的分離度達(dá)到2.2,12min內(nèi)即可完成酮康唑和特康唑的對映體分離。進(jìn)一步優(yōu)化毛細(xì)管電泳條件后,選擇有效長度為25cm的短柱,pH為2.5的50mM磷酸鹽緩沖液,25kV的操作電壓,3min內(nèi)完成了上述兩個唑類藥物的手性拆分,并且可以用于上述藥物制劑中對映體的快速定量分析。100mMpH3.5的磷酸鹽緩沖液中加入30mM的上述手性選擇劑,在15℃的操作溫度及30kV的操作電壓下,30min內(nèi)可以實現(xiàn)4個伊曲康唑?qū)τ丑w的手性拆分,且彼此分離度均大于3。采用膠束電動毛細(xì)管色譜技術(shù)時,添加的環(huán)糊精由于其親水性而不能進(jìn)入膠束,因此在緩沖液中便存在膠束相、水相和環(huán)糊精相,待分離的對映體因與環(huán)糊精形成包合物的穩(wěn)定差異和在毛細(xì)管中的遷移速率不同而拆分,有利于縮短分析時間。Hermawan等在20mMpH8.0的磷酸鹽緩沖液中加入50mM的十二烷基磺酸鈉及40mM的羥丙基-γ-環(huán)糊精分離益康唑?qū)τ丑w,9min內(nèi)即完成了益康唑的手性拆分,所優(yōu)化的條件與以往益康唑的手性拆分相比可以獲得更佳的重現(xiàn)性及較好的定量指標(biāo)。Michael等首次采用膠束電動毛細(xì)管色譜技術(shù)對伊曲康唑及其代謝產(chǎn)物羥基伊曲康唑的多個對映體進(jìn)行了手性拆分,采用1%的硫酸β-環(huán)糊精可以使上述化合物及結(jié)構(gòu)類似的內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的8個對映體達(dá)到基線分離并互不干擾;低濃度的甲醇或者乙醇可以很好的分辨出8個對映體;在甲醇中進(jìn)一步添加2%的聚乙二醇4000后發(fā)現(xiàn),水溶性的多聚物增加了緩沖液的粘度,減少了縱向擴(kuò)散,使得分離效能進(jìn)一步提高。經(jīng)過乙醚液-液萃取之后的伊曲康唑血漿樣品,用高濃度的甲醇進(jìn)行復(fù)溶后,再利用毛細(xì)管場放大進(jìn)樣技術(shù)對其富集,十分有利于對映體的檢出,200μl小體積血漿樣品即可滿足實際樣品分析的靈敏度要求,20min內(nèi)即完成了臨床樣品的監(jiān)測,所有實際樣本中各對映體的保留時間及峰面積相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于9.3%。3苯丙氨酸酯類抗真菌的藥動學(xué)采用手性分析技術(shù)對生物樣品中的唑類抗真菌藥物對映體進(jìn)行分別定量,對以消旋體給藥后的體內(nèi)立體選擇性處置給予定性、定量描述,可以更加準(zhǔn)確的評價藥物作用。目前臨床使用的唑類抗真菌藥物中大部分具有手性特征以消旋體給藥,但是深入研究其手性藥動學(xué)的特征主要集中在最為常用的酮康唑和伊曲康唑上,可能因為其是主要的細(xì)胞色素酶3A4亞型(CYP3A4)的抑制劑,有可能導(dǎo)致潛在立體選擇性代謝相互作用而引起藥物不良反應(yīng)。因此除了對血漿中對映體分布進(jìn)行定量描述外,代謝過程及分子酶學(xué)機(jī)制也是探討其體內(nèi)立體選擇性過程的重要環(huán)節(jié)。3.1立體選擇性的藥動學(xué)酮康唑主要有(+)-(2R,4S)和(-)-(2S,4R)兩種對映體,臨床上以1：1的消旋體給藥。研究結(jié)果表明大鼠給藥酮康唑消旋體10mg/kg后,(+)-酮康唑的達(dá)峰濃度(Cmax)及藥時曲線下面積(AUC)大約是(-)-酮康唑的2.1至2.4倍左右,表明酮康唑具有較高的立體選擇性藥動學(xué)特點。Hamdy等進(jìn)一步研究了大鼠靜脈注射給藥及不同口服劑量給藥下的酮康唑的立體選擇性藥動學(xué),并且通過體外代謝實驗和血漿蛋白結(jié)合率實驗,對探究造成酮康唑體內(nèi)立體選擇性過程的機(jī)制作了探討。靜脈注射給藥酮康唑消旋體后,(+)-酮康唑AUC是(-)-酮康唑的2.1倍。隨著口服劑量的增大,給藥酮康唑消旋體后,對映體各自的Cmax及AUC與給藥劑量都呈非線性相關(guān),而立體選擇性差異類似,(+)-酮康唑的Cmax和AUC分別大約是(-)-酮康唑的3.7至5.7倍左右。但是二者具有相似的達(dá)峰時間(Tmax),說明對映體的吸收速率相似;相似的消除半衰期表明對映體的清除率結(jié)果較為接近。酮康唑具有較高的血漿蛋白結(jié)合率(>97%),對映體體現(xiàn)出明顯的血漿蛋白結(jié)合差異,游離型的(-)-酮康唑濃度大約是(+)-酮康唑的2.5～2.9倍,更容易向組織分布,使得血藥濃度降低;同時肝代謝系統(tǒng)中的功能轉(zhuǎn)運蛋白也有可能選擇性的將游離型酮康唑泵入細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行代謝,因此使得(+)-酮康唑的血藥濃度明顯高于(-)-酮康唑,呈現(xiàn)立體選擇性藥動學(xué)特點。這種立體選擇性也體現(xiàn)在對細(xì)胞色素P450酶系活性的抑制上,通過以睪酮與美沙酮為底物的代謝抑制研究發(fā)現(xiàn),(-)-酮康唑?qū)YP3A4活性的抑制是(+)-酮康唑的2倍左右,提示可能產(chǎn)生的藥物相互作用。3.2cyp3a4誘導(dǎo)的立體選擇性藥動學(xué)差異以及體外反應(yīng)結(jié)果Michael等對連續(xù)服用103d伊曲康唑(200mg/d)的真菌感染病人血漿進(jìn)行分析,采用毛細(xì)管電泳對其中的伊曲康唑及其代謝產(chǎn)物羥基伊曲康唑進(jìn)行手性拆分研究,發(fā)現(xiàn)伊曲康唑的體內(nèi)代謝具有明顯的立體選擇性特點,并且血漿中的代謝產(chǎn)物羥基伊曲康唑也具有明顯的手性分布特征,對映體在給藥期間具有較為穩(wěn)定的血漿分布比例。體外CYP3A4溫孵研究的代謝結(jié)果與實測血漿樣品相一致。Kunze則進(jìn)一步采用手性液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用選擇離子檢測模式,對伊曲康唑體內(nèi)代謝物進(jìn)行分析,弄清伊曲康唑的立體選擇性代謝途徑及規(guī)律。研究中發(fā)現(xiàn)健康志愿者連續(xù)7d口服給藥伊曲康唑(100mg/d)后,第1天和第7天的藥代參數(shù)均表現(xiàn)出明顯的立體選擇性差異,(2S,4R)構(gòu)型在血漿中占主導(dǎo),第1天時(2S,4R)構(gòu)型的AUC是(2R,4S)構(gòu)型的6.9倍,具有立體選擇性首過效應(yīng),這個差異隨著給藥天數(shù)的增加逐漸減小,第7天穩(wěn)態(tài)后兩種構(gòu)型AUC的差異減小到3倍,但是除Cmax外各項參數(shù)的手性差異依舊明顯,可能是由于多劑量給藥后伊曲康唑體內(nèi)蓄積減少了Cmax的差異。受試者血漿中還可以檢測到羥基伊曲康唑、酮式伊曲康唑和N-去乙基伊曲康唑3個代謝產(chǎn)物,其中酮式伊曲康唑和N-去乙基伊曲康唑是(2R,4S)構(gòu)型,可見伊曲康唑消旋體進(jìn)入體內(nèi)后(2R,4S)構(gòu)型發(fā)生了廣泛的立體選擇性代謝。研究者進(jìn)一步采用經(jīng)CYP3A4介導(dǎo)的體外代謝實驗加以驗證,發(fā)現(xiàn)羥基伊曲康唑來自于(2R,4S)構(gòu)型的2個對映體,進(jìn)而又代謝成酮式伊曲康唑,最終得到(2R,4S)構(gòu)型的N-去乙基伊曲康唑,而(2S,4R)構(gòu)型的2個對映體則不發(fā)生代謝反應(yīng)。體外酶抑制實驗結(jié)果顯示,(2R,4S)構(gòu)型的2個對映體的半數(shù)酶抑制濃度大約為(2S,4R)構(gòu)型的1/2至1/4,但是2種構(gòu)型的4個對映體與CYP3A4的親和力沒有顯著差異。從化學(xué)結(jié)構(gòu)分析得出,分子結(jié)構(gòu)中遠(yuǎn)離代謝位點的二氧戊環(huán)結(jié)構(gòu)的立體化學(xué)顯著地影響了伊曲康唑代謝轉(zhuǎn)化的發(fā)生,而三氮唑2′,位酮丁基側(cè)鏈的立體結(jié)構(gòu)則會影響氧化反應(yīng)發(fā)生的程度。長期給藥后,由于CYP3A4介導(dǎo)的(2R,4S)構(gòu)型對映體代謝發(fā)生飽和,使得其在體內(nèi)的蓄積程度遠(yuǎn)大于(2S,4R)構(gòu)型,在發(fā)生代謝過程中同時也抑制了CYP3A4的活性,因而減少了多劑量給藥后的立體選擇性藥動學(xué)差異,并同時改變了藥物相互作用的強度,增大了臨床長期用藥可能產(chǎn)生的風(fēng)險。因此推薦臨床使用單一的(2S,4R)構(gòu)型對映體給藥,與消旋體相比則可以顯著減少對CYP3A4的抑制,降低由其介導(dǎo)的藥物相互作用風(fēng)險。4手性藥物的結(jié)構(gòu)分析方法在生物樣品分析中的應(yīng)用酮康唑和伊曲康唑的深入研究提示我們在唑類抗真菌藥物研發(fā)及臨床應(yīng)用方面,都需要考慮手性藥物或者候選化合物進(jìn)入體內(nèi)后有可能表現(xiàn)出的立體選擇性處置特點。隨著手性分析技術(shù)的發(fā)展,越來越多的手性色譜或者毛細(xì)管電泳技術(shù)已經(jīng)可以很好的應(yīng)對小體積生物樣品分析的需要。質(zhì)量控制研究中的手性分析