替加氟乳腺组织穿透及向氟尿嘧啶转化的药动学研究

替加氟乳腺组织穿透及向氟尿嘧啶转化的药动学研究 替加氟乳腺组织穿透及向氟尿嘧啶转化的 药动学研究 替加氟乳腺组织穿透及向氟尿嘧啶转化的药动学研究 叶敏.,朱珠.,付强.,荆,强,茅枫(中国医学科学院一中国协和医科大学北京协和医院,药剂科;b.乳腺外科,北京100730) 摘要:目的描述替加氟在血浆,乳腺肿瘤组织和正常组织中向氟尿嘧啶(5一FU)转化的药动学过程.方法39名乳腺癌化疗 病人po替加氟200mg,同步采集血浆,肿瘤组织和相邻正常组织样品,并用HPLC测定替加氟和5一Fu的浓度.使用自建的药 动学模型拟合替加氟和5-FU的药一时曲线,并利用拟合参数计算血浆和乳腺组织中替加氟和5-FU的组织分布因子,以及替加 氟向5一Fu的转化率.结果替加氟在肿瘤,邻近正常组织和血浆中的AUC分别为51.20,59.28?h?g和156.44lag? h?g,;半衰期分别为l1.22,l1.30和l1.92h.5-FU在肿瘤,邻近正常组织和血浆中的AUC分别为4.25,2.87?h?g.' 和1.68mg?h?L,.替加氟在正常组织中的组织分布因子(AUC…/AUC)为0.33,肿瘤组织中的组织分布因子 (AUCH_li一/AUC.)为0.38;5-FU在乳腺肿瘤的组织分布因子AUCT…/AUCpl一.为2.53,正常组织的组织分布因子 AUC…/AUC为1.7l.结论血浆,乳腺肿瘤组织和相邻正常组织的药一时曲线拟合对替加氟转化为5-Fu及5一Fu消除 过程进行了较好的描述.替加氟在乳腺肿瘤组织和相邻正常组织中的分布较为接近,其活性代谢产物5一Fu在肿瘤组织中分 布为血浆的2.53倍,为正常组织的1.7l倍.替加氟在肿瘤组织中向5-FU的转化率较高. 关键词:替加氟;药动学;氟尿嘧啶;组织分布因子 中图分类号:R969文献标识码:A文章编号:1001—2494(2007)01—0048—05 PharmacokineticAnalysisonTissuePenetrationofTegafurandTumor?SelectiveDistributionof5-FUin PatientswithAdvancedBreastCancer YEMin.,ZHUZhu.,FUQiang.,SUNQiangb,MAOFengba.DepartmentP,b.DepartmentofBreastSurgery, PekingUnionMedicalCollegeHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences— PekingUnionMedicalCollege,Being100730,Ch/na) ABSTRACT:oBJECTIVEToevaluatethepharmacokineticparametersoftegafurbeingmetabolizedintofluorom'acil(5-FU)inpa— tientswitlladvancedbreastcancer.andcomparetlleircharacteristicsoftissuedistribution.M哐THoDS39Patientswitllbreastcancer wereenrolledandreceivedrepeateddosesof200mgtegafurtwicedaily.Plasma,tumorandadjacenthealthytissuesampleswerecol— lected.Theconcentrationsoftegafuranditsmetabolite5.FUweredeterminedbyHPLC.Theconcentration-timeprofilesfortegafurand 5.FUwerefittedwithpharmacokineticmodelconstructedwithcharacteristicmetabolism.Thetissuedistributionfactorsfortegafurand 5一 FU,andtheAUCratiosoftegafurto5-FUinplasma/tumor/healthytissuewerecalculated,respectively.RESULT111eAUClllof tegafurintumor,healthytissueandplasmawere51.20,59.28?h?g, and156.44mg?h?L,,tl/2werel1.22,l1.30and l1.92h,respectively.eAUClof5-FUintumor,healthytissueandplasmawere4.25,2.87?h?gand1.68mg?h.L,, respectively.etissuedistributionfactorsoftegafurwere0.33intumor(AUCTumr/AUCpl?)and0.38inhealthytissue (AUCH.1i呲/AUCm).etissuedistributionfactorsof5一 FUwere2.53intumorand1.71inhealthytissue.eAUCratiosoftega- furto5一 FUintumor/healthytissue/plasmawere8.30,4.84and1.07.respectively.CONCLUSIONT hesimulatedconcentration— timecurvesoftegafurandiIsmetaboliteinplasmaandtissuebasicallydescribetlleactivation processoftegafurinto5一FUand5一FU elimination.Theexposuresoftegafurintumorandhealthytissuearesimilar.Theexposureof5 一FUintumorisfoundtobe2.53times asmuchasthatinplasma.Itsuggeststhattegafurispreferentiallymetabolizedinto5-FUintum ortissueafteroraladministration. KEYWoRDS:tegafur;pharmacokinetics;5一FU;Tissuedistilbutionfactor 替加氟为氟尿嘧啶(5-FU)的前体药物,在临床 研究中已经表现出广泛的抗肿瘤活性.替加氟可以 采用口服给药方式,药物在体内向5-FU的转化过程 模拟了5-FU化疗最有效的给药方式——体内持续 输注,以提供方便的,以病人为导向的治疗.与其他 氟尿嘧啶类药物相似,替加氟代谢为5-Fu是一个酶 介导的过程,需要肝脏P450酶系统和肿瘤组织中胸 腺嘧啶磷酸化酶(thymidinephosphorylase,TP)参 与….替加氟在人体中的药动学已经有许多报 告,然而,临床经验表明,血药浓度与疗效,安全 作者简介:叶敏,女,主管药师Tel:(010)65296537Fax:(010)65296536E—mail:minye@c8c.pumch.ac.ca ? 48?中国药学杂志20O7年1月第42卷第1期 性之间常常缺乏相关关系,因为活性药物的血药浓 度可能无法反应药物在效应组织或器官中的浓度, 后者正是药物效应和不良反应产生的基础和根 源.因此,与血浆药物浓度相比,作用部位组织 中药物浓度与疗效的关系更为紧密.但是,采集组 织样品要受到种种条件的限制,样品的测定对分析 方法灵敏度要求较高,因此实际操作中,组织数据的 采集和测定往往非常困难.目前尚未发现对替加氟 组织样品实施动态采点,并进行药动学分析的研究 报告. 本研究首先建立了一个相关PK分析模型,以 此对平行采集的血浆和乳腺组织中替加氟及其活性 代谢产物5-FU的药一时数据进行模型拟合,试图准 确客观地描述药物在体内的吸收,分布和消除过程, 尤其在作用位点——肿瘤组织的药动学过程,并在 此基础上量化替加氟在乳腺肿瘤组织,相邻正常组 织和血浆中转化为5-FU的比率,为临床药物选择和 制定合理用药提供参考依据. 1和方法 1.1药品和仪器 替加氟对照品(Sigma公司,批号:34H0556,纯 度:99.9%);内标甲硝唑(批号:00191-200305,纯 度:90.8%,中国药品生物制品检定所)和氟尿嘧啶 (批号:0187-9501,纯度:95.5%,中国药品生物制品 检定所);氟尿嘧啶HPLC测定所用内标氟胞嘧啶 (Sigma公司,批号:14F4009,纯度:99.5%).乙 腈,正丙醇和叔丁基甲醚,均为色谱级试剂.实验用 水为经过Milli—Q系统处理过的超纯水. 分析仪器为日本岛津LC一10A系列:DGU一 12A在线脱气机,LC一10AD液相泵,SPD一10AD可 见一紫外检测器,C—R7A色谱仪,SHIMADZU CLC—ODSCls色谱柱(6.0lnln×150mm,5m).组 织匀浆器为德国HeidolphDiax600. 1.2入选病例 39名已被认定为乳腺浸润性导管癌的病人. 人选前均需检查生命体征心电图,血尿常规.肝肾 功能正常.所有人选病人在手术前3个月未使用任 何化疗药物,术前6个月未使用5-FU或同类药物化 疗.年龄范围为35,75岁(平均年龄51.94岁). 体重47,87kg(平均64.02kg).所有受试者在服 药并采样前均签署知情同意,并获得伦理委员会 的批准. 1.3样品采集 病人手术前5,7d连续口服替加氟,剂量为 中国药学杂志2007年1月第42卷第1期 200mg,每日2次,餐后30min服用.手术当日空 腹口服替加氟,用药后36h内同步采集血浆,肿瘤 组织和相邻正常组织样品,采样时间为给药前,及给 药后1,2,3,4,6,10,16,24h.组织样品重量均应大 于0.5g.采集后的组织样品应首先清除附着的脂 肪或可能的血浆污染,分成2份剪碎称重.剪碎的 组织加入适量空白血浆作为匀浆介质,使用高速匀 浆仪于13500r?min高速匀浆粉碎,制备的匀浆 置于一50?待测.浓度测定前,将匀浆样品冷冻. 融化3次后,离心取上清液测定.组织浓度计算公 式为:组织浓度(g?g组织)=匀浆测定浓度 (mg?L)×加入空白血浆体积(mL)/组织重量 (g).采集组织样品的同时,采集5mL静脉血,肝 素锂抗凝,离心后取上层血浆,分装于2mL冷冻离 心试管中置一50?待测. 1.4药物浓度测定 1.4.1替加氟HPLC测定?替加氟样品处理:取 0.2mL血浆,以甲硝唑为内标,采用叔丁基甲醚与 正丙醇的混合溶剂提取后氮气吹干,复溶,进样分 析.流动相:乙腈一水(25:200);流速1.0mL? min,;紫外检测波长270nm,室温操作.?曲 线制备:制备标准曲线时,用空白血浆和替加氟储备 液分别配制质量浓度为0.1,1.0,5.0,10.0,15.0和 25.0mg?L血浆标准系列,分装后储存于一70? 备用.用空白血浆另配制浓度为0.25,10.0和 20.0mg?L的质控样品.它们将随机分散于血浆 标准样品和每批待测样品中,并作为"未知样品"随 同标准曲线进行测定.以每次的标准曲线计算出质 控样品的浓度.以质控样品的测定浓度与标示浓度 的比值考核方法的精密度,重现性和回收率. 1.4.25-FU的HPLC测定?5.FU样品处理:取 0.2mL血浆或组织匀浆液,以5一FC(氟胞嘧啶)为 内标,采用1.5mL叔丁基甲醚与正丙醇的混合溶剂 (75:25)提取后氮气吹干,复溶,进样分析.流动 相:0.05mol?L,NaH2PO4一水一乙腈(100:9OO: 9.5);流速1.0mL?min,;紫外检测波长254nln, 室温操作.?标准曲线制备:制备标准曲线时,用空 白血浆和5-FU储备液分别配制质量浓度为0.01, 0.050,0.10,0.20,0.30和0.50mg?L血浆标准 系列,分装后储存于一70?备用.用空白血浆另配 制浓度为0.025和0.40mg?L的质控样品.它 们将随机分散于血浆标准样品和每批待测样品中, 并作为"未知样品"随同标准曲线进行测定.以每 次的标准曲线计算出质控样品的浓度.以质控样品 c^PharmJ,2007Januaq,go1.42No.1 的测定浓度与标示浓度的比值考核方法的精密度, 重现性和回收率. 1.5数据处理 1.5.1药动学数据分析替加氟在体内生成一系 列活性代谢产物,这个过程无法使用现有的药动学 模型进行分析和描述.因此,建立房室模型见图1. 图1替加氟及其活性代谢产物氟尿嘧啶体内代谢的药动 学模型 Fig1Pharmacokineticmodelfortegafurand5-FU 该模型同步分析替加氟和其代谢产物5-FU在 血浆或组织内的代谢过程,描述了替加氟经口服后 很快进入血液和组织,在二者间迅速达到平衡.原 形药物可以在相当短的时间内转化为活性代谢产物 5-FU,同时5-FU在体内以非线性方式消除.该模 型的前提条件为:?替加氟及其代谢物5-FU在血液 和组织中快速分布;?代谢终产物以Michaelis—Men— ten方式消除;?替加氟向5一内转化的代谢过程简 化为以速率进行.模型的微分方程如下. 一 dXo/dt=Dose×Ka dpp/dt=F×Ka×Dose/一(+Kf)×pp dp/dt=Kfxp一Vmxp/(K+p) 数据分析中所用剂量为病人当日口服药量,Ka 为一级吸收速率常数,为消除速率常数,Kf为替 加氟向5一Fu转化的速率常数,为5一Fu在体内的 最大代谢速率,Km为米氏常数.p为替加氟的血浆 或组织浓度,p为代谢产物5-FU的血浆或组织浓 度. 本研究以WinNONLIN1.5(PharsightCop., USA)作为数据处理平台,利用自建模型分析替加氟 及5-FU的药动学数据.模型拟合过程允许对浓度 数据进行加权处理,以AIC,SC和相关系数判断模 型拟合优劣程度.模型计算得到的参数为,, Kf,K,和替加氟的AUC,5一FU的AUC,同时得到 替加氟和5-FU的拟合药一时曲线. 1.5.2计算替加氟及其代谢物5-FU的组织分布因 子组织分布因子(tissuefactor,fT)为药物在组织 与血浆的AUC之比(见下式),表明药物在血浆与 中国药学杂志2007年1月第42卷第1期 效应作用位点之间的分布关系.本研究将对替加氟 和5-FU在血浆和组织间的分布分别加以比较. 一AUCT...r AUCH. ...JT-Tomor:=或,…ssue—AUC—plasma H—tissue:正常组织. 1.5.3计算替加氟在血浆和组织中向5-FU的转化 率5-FU与替加氟在各组织间分布的AUC之比反 映了替加氟转化为活性代谢产物的效率.即: Rati.= AUCs. ru 2结果 2.1测定方法 在本HPLC条件下测定替加氟和5.FU,内标和 目标化合物分离良好,图谱基线波动小,无杂峰干 扰,峰高比与浓度的线性关系良好,相关系数不低于 0.9991.替加氟和5-FU的最低检测质量浓度分别 为0.10和0.0lmg?L,.替加氟的线性范围为 0.10,25.00mg?L,,高,中,低质量浓度质控样本 的回收率分别为99.57%,93.88%和100.4o%;批 间误差为0.29%,5.65%(/7,:5),批内误差 1.29%,6.37%(/7,=10).5-FU的检测范围为 0.01,0.5mg?L,,高,低浓度(0.4,0.025mg? L)的质控样本的回收率分别为92.62%和 101.35%,批间误差为2.11%,4.68%(/7,=5),批 内误差为3.24%,5.06%(/7,=10).替加氟和内标 的保留时间分别为10.54和9.31min,5-FU和内标 的保留时间分别为6.24和4.93min.见图2,3. |fmintfrnin 图2入血浆中替加氟HPLC色谱图 A一空白血浆;B一替加氟血浆标准品(1.00l丑g?L一);C人血浆样品 (4.15mg?L一);l一甲硝唑;2一替加氟 Fig2HPLCchromatogramsfortegafurinhumanplasma A—blankplasma;B—plasmaspikedwith1.O0mg-L一ler;C-tegafurinpa- fientplasma(4.15nag?L一);l—metronidazole;2一tegafur 2.2替加氟和5一Fu的药动学模型拟合结果分析 本研究对同一病人平行采集血浆,肿瘤组织和 相邻正常组织3种样本,测定样本的替加氟和5-FU 药物浓度,使用上述自建药动学模型分别对血浆,肿 瘤组织和相邻正常组织的替加氟,5一Fu浓度数据进 Ch/nPharm.,,2OO7January,Vd.42No.I t/mint/min 图3人血浆中5-FU的HPLC色谱图 A一空白血浆;B一病人血浆样品;1—5-FC:2—5-FU Fig3HPLCchromatogramsfor5-FUinhumanplasma A—blankplasma;B—tegafurinpatientplasma;1—5-FC:2—5-FU 行分析,拟合得到的药一时曲线见图4,5和6. t/h 图4血浆中替加氟和5?FU的药一时曲线 — ?一一血浆中替加氟观测值[]-一血浆5.Fu观测值;——一血浆中替加氟 拟合值;…血浆中5-FU拟合值) Fig4Time??concentrationcurvesfortegafurand5-FUinplas?- m _.一observedtegafurconcen~a6oninplasma;_[]_一observed5-FUconcentra- tioninplasm~-predictedtegafurconcentrationinplasma;??—?predicted5-FU concentrationinplasma 图5肿瘤组织中替加氟和5-FU的药一时曲线 一?-一肿瘤组织中替加氟观测值;[]_一肿瘤组织5?Fu观测值;——一肿瘤 组织中替加氟拟合值;??一肿瘤组织中5.Fu拟合值 F.g5Time?concentrationcurvesfortegafurand5-FUintumor tissue _.一observedtegafurconcentrationintumor;_[]_一observed5-FUconcentra? tionintumor.——一predictedtegafurconcentrationintumor.??一predicted5-FU concentrationintumor WinNonlin程序对数据进行拟合,计算得到 AIC,sc和相关系数结果,3个系数值越小,说明曲 线对数据的拟合越好.通过对参数的评价和曲线对 数据点的描述,确定最佳模型.虽然不同个体的样 中国药学杂志2007年1月第42卷第1期 t,h 图6正常组织中替加氟和5.FU的药.时曲线 一?-一相邻健康组织中替加氟观测值;_[]_一相邻健康组织5.FU观测 值;——一相邻健康组织中替加氟拟合值;…相邻健康组织中5.Fu拟合值 Fig6TionCurvesfortegafurand5-FUinadja~ centhealthytissue 一 observed~afurconcentrationinhealthytissue;-CI-一o[~erved5-FUcon- centrafioninheal吐lyssu;——一predictedtes~furconcentrationinhealthytis- sue;?一一predicted5?FUconcentrationinhealthytissue 品分布上存在较大差异,但是数据围绕拟合曲线上 下随机分布,说明拟合结果基本合理.模型拟合得 到药动学参数见表1. 表1替加氟化疗病人的药动学数据分析结果 Tab1Pharmacokineticpaxametersoftegafurchemotherapypa- tmnts 2.3替加氟及其代谢物5一FU的组织分布 替加氟及其代谢物5一FU在肿瘤和相邻正常组 织的分布因子见表2. 表2替加氟及其代谢物5-FU在肿瘤和相邻正常组织的分 布因子 Tab2Tissuedistributionfactoroftegafur/5.FUintumorand adjacenthealthytissue 结果表明,替加氟原形药物的大部分滞留在血 液中,肿瘤和相邻正常组织对其暴露程度相似.而 其活性代谢产物5-FU则正好相反,肿瘤组织对5一 FU的暴露程度最大,相邻正常组织次之,而5-FU在 血液中的暴露程度最低. Ch/nPharmJ,2007January,Vo1.42No.1?5l? 2.4替加氟在血浆,肿瘤组织和邻近正常组织中向 5一FU的转化率 替加氟作为前体药,它通过转化为5一Fu而发挥 抗肿瘤作用,替加氟转化为5一Fu的效率理论上直接 与疗效成正比.替加氟在肿瘤组织,邻近正常组织, 血浆中向5一Fu的转化率依次降低,结果见表3. 表3替加氟在血浆,肿瘤和相邻正常组织向5-FU的组织 转化率 Tab3Ratioformetabolizingfromtegafurto5-FUinplasma, tumortissueandadjacenthealthytissue 3讨论 本研究不仅描述了替加氟和活性代谢产物5一 FU在血浆中的动态分布,还通过对乳腺组织样品的 动态采集提供了组织分布的药一时曲线,并利用自建 药动学模型对原形药物和代谢物同时进行拟合分 析,获得的药动学参数较好地描述了药物体内的分 布和代谢过程.此外,本研究首次对替加氟在血浆 和组织的转化率进行了量化处理,提供了替加氟和 5-FU的组织分布因子,为临床药物选择和制定合理 的用药方案提供更加全面直观的信息和理论支持. 本研究结果显示,替加氟在血浆中的吸收速率 稍高于肿瘤组织和相邻正常组织,这可以解释为,药 物首先吸收人血,再通过机体大循环进人组织,所以 组织的吸收要比血液稍慢.但是对于肿瘤组织和相 邻正常组织而言,他们的吸收速率是一致的.通过 比较AUC值,原形药物在血液中的分布远远大于肿 瘤和相邻正常组织,而原形药物在后两者的组织分 布较为接近.同时替加氟在血浆,肿瘤和相邻正常 组织中的半衰期几乎一致,说明替加氟的消除在3 个房室中是一致的. 对于替加氟的活性代谢产物5-FU,其在肿瘤组 织中的分布最高,相邻正常组织次之,在血浆中的分 布最少(5-FU在肿瘤,相邻正常组织和血浆的AUC 分别为4.25,2.87ttg?h?g和1.68ttg?h? L).这是由于替加氟向5一FU的转化需要体内TP 酶的介人,而TP酶在许多实体肿瘤浓度显着高于 正常组织,从而决定5一Fu在肿瘤组织优先分布…. 5-FU优先分布特点是临床治疗的有利因素,肿瘤组 中国药学杂志2007年1月第42卷第1期 织中细胞毒性化合物浓度增加有助于抗肿瘤活性的 增强,而血浆中5一Fu浓度较低则减少了全身严重药 物不良反应的发生率. 5一Fu的代谢速率在肿瘤,相邻正常组织和血浆 中较为接近,5一FU常见的非线性特点不明显,原因 可能有:?替加氟转化为5一Fu的即时浓度较低,即 使是达峰浓度也多在0.5mg?L以下,因此非线 性特征在低浓度水平不明显.?病人用药后的个体 差异较大,部分病人样品的5-FU在检测限之下,使 得消除相数据点较少,有可能使拟合值与真实值之 间存在误差. 本研究是在不干扰临床治疗的前提下进行的. 因此,病人用药剂量,手术时机的选择都必须服从临 床需要,采样量也受到临床治疗的限制(例如样品 必须首先满足病理诊断取样的要求等),所以血浆, 乳腺肿瘤组织和正常组织的样品数较少.虽然群体 药动学研究最适合零散数据(sparsesamples)分析, 它可以弥补传统药动学分析无法处理个体差异的缺 陷,但是这种分析方法需要采集大量的数据做为前 提.这是我们目前所无法达到的.如果未来可以获 得大量的组织样本数据,我们将优先选择群体药动 学方法进行数据分析. REFERENCES [1]KOMATSUT,YAMAZAKIH,SHIMADAN,eta/.1nvolvement ofmicrosomalcytochromeP450andcytosolicthymidinephospho- rylasein5?fluorouraeilformationfromtegafurinhumanliver[J]. a/nCancerRes,2001,7(3):675-681. 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