口服给药是最普遍和最方便的给药方式，但口服给药成功与否取决于药物的药代动力学性质。在药代动力学特性中，渗透性被认为是口服药物吸收成功的关键属性之一。因此，利用渗透促进剂改善口服药物的渗透性是给药研究的一个重要方向。Genentech研究团队在Journal of Pharmaceutical Sciences上发表了一篇关于渗透促进剂潜在作用机制的研究文章，介绍了采用大鼠肠系膜淋巴管插管模型（Mesenteric Lymph Duct Cannulated Rat）验证维生素B12（氰钴胺素）的淋巴吸收的研究进展。研究表明渗透促进剂N-[8-(2-羟基苯甲酰)氨基]辛酸钠（SNAC）通过增加化合物的淋巴摄取，从而促进其口服吸收，这对于渗透促进剂的机制研究具有极大的推动价值。本文将对该文献的部分内容进行解读，并重点介绍该研究中采用的动物模型——大鼠肠系膜淋巴管插管模型。
一、大鼠肠系膜淋巴管插管模型
随着现代药学技术的不断发展，新的候选药物不断增加。其中，超过40%的化合物具有高亲脂性且水溶性较差的特性[1]。研究表明高亲脂性化合物可能通过肠道淋巴系统进入体循环。同时大量数据显示，这种来自于胃肠道的替代吸收途径在许多高亲脂性药物的口服吸收过程中发挥了重要作用[2-5]，但肠淋巴系统转运的体内评价是该领域的难点。
肠淋巴系统参与机体免疫细胞运输、体液平衡、内环境稳态及脂质的运输等[6-9]。自1948年Bollman等[10]首次建立了大鼠肠系膜淋巴液引流技术以来，越来越多的研究基于该技术得以开展，但在引流肠系膜淋巴液时，动物长时间处于麻醉或被限制状态，导致动物肠系膜淋巴液流速和淋巴转运能力下降，致使实验数据容易出现偏差[11-13]。这篇文献所采用的大鼠肠系膜淋巴管插管技术，为肠系膜淋巴吸收相关研究提供了关键支持。大鼠肠系膜淋巴管插管模型示意图如图1。
图1. 大鼠肠系膜淋巴管插管模型图[14]
二、文献研究背景
亲水药物的肠吸收通常因其膜渗透性差而受到限制，渗透促进剂可促进膜渗透性，提高药物的口服生物利用度。研究人员经常通过渗透促进剂（Permeation enhancers，PEs）来提高这些药物的吸收。这些渗透促进剂包括表面活性剂、胆盐类、金属螯合剂、水杨酸类和氨基酸类衍生物等[15]。这些不同类型的渗透促进剂已被证明可通过各种机制增加低渗透性药物的肠道吸收。它们通过打开肠上皮紧密连接（细胞旁路），轻度扰动粘膜表面（跨细胞渗透增强），或通过与有效载荷的非共价络合来做到这一点。然而，高效的渗透促进剂往往会对肠粘膜造成损伤和刺激[16-18]。
图2. 胰岛素与SNAC结合使用示意图[19]
N -[8-(2-羟基苯甲酰)氨基]辛酸钠（SNAC）是一种有效的渗透促进剂，具有良好的人体耐受性。SNAC已被报道可提高多种分子的渗透性，包括蛋白质，如胰岛素[20]、降钙素[21]和其他大分子，如肝素[22]。同时，未有报道表明SNAC对紧密连接的膜具有显著破坏、流动性改变以及毒性等[23]。目前，SNAC已被用于临床研究中。几项体内研究表明，口服给药的目标分子与SNAC共同使用时其暴露量显著改善。例如Eligen已被批准上市（Eligen维生素B12/SNAC，Emisphere，Roseland，NJ，USA），在人体实验中，已证明与SNAC联合给药可显著改善维生素B12的口服暴露量。另外，在口服给药领域，SNAC与索马鲁肽制成的口服制剂，通过提高局部胃内pH值，防止索马鲁肽降解并促进其吸收，突破了多肽不能吸收的限制（已发布文章：从注射到口服，一个优秀降糖多肽药物索马鲁肽的研发历程解析）。尽管SNAC具有很好的吸收促进特性，但其增强口服药物吸收的机制尚不清楚[24]。
图3. SNAC结构图
三、文献部分研究结果展示
作者采用大鼠肠系膜淋巴管插管模型，以维生素B12为探针化合物，研究其与SNAC联用或不使用时对淋巴吸收的影响。实验均采用口服给药方式，通过设置不同的给药组开展实验，其中给药组G1：150 mg/kg SNAC单一给药；给药组G2：50 mg/kg氰钴胺单一给药；给药组G3：150 mg/kg SNAC 与50 mg/kg氰钴胺联合给药（如图4-图7）。
该研究表明，当两种药物在大鼠体内联合给药时，SNAC的使用增加了维生素B12的淋巴吸收。此外，与维生素B12联合给药时，淋巴液和体循环中的SNAC水平较高。（表1）
表1. SNAC和维生素B12在淋巴液和血浆中的暴露量
*：p<0.05 (G1 和 G3) †：p<0.05 (G1 和G3)， 使用双尾T检验。
图4. G1（SNAC单一给药）血浆和淋巴液中SNAC浓度
图5. G2（维生素B12单一给药）与G3（维生素B12和SNAC联合用药）在淋巴液中维生素B12暴露量对比
图6. G1（SNAC单一给药）与G3（维生素B12和SNAC联合用药）在淋巴液中SNAC暴露量对比
图7. G2（维生素B12单一给药）与G3（维生素B12和SNAC联合用药）在血浆中维生素B12浓度变化
作者通过计算每个时间点维生素B12在淋巴液与血浆浓度比，发现至少有部分维生素B12是通过肠道淋巴吸收的方式进入体循环，并且与SNAC联合用药增加维生素B12的淋巴吸收。（图8）
图8. G2（维生素B12单一给药）与G3（维生素B12和SNAC联合用药）维生素B12在淋巴液与血浆中的浓度比值
比较G1、G2和G3之间的SNAC和维生素B12在血浆和淋巴液浓度-时间分布（图4-图10）揭示了一个引人注目的发现：SNAC和维生素B12的吸收改善表现为相互促进作用。这些研究表明，SNAC不仅可以促进维生素B12的吸收，而且维生素B12还可以促进SNAC的吸收。SNAC和维生素B12的“组合效应”也挑战了之前关于SNAC仅仅是渗透促进剂的这一概念。
图9. G1（SNAC单一给药）与G3（维生素B12和SNAC联合用药）SNAC在血浆中浓度变化
图10. G3（维生素B12和SNAC联合用药）淋巴液中SNAC和维生素B12浓度以及淋巴液中SNAC与维生素B12浓度的比值
结语
采用大鼠肠系膜淋巴管插管技术，实现了大鼠在清醒自由状态下实时、长期收集淋巴液，避免因麻醉或动物限制影响药代动力学相关参数的评价，减少因外部原因所导致的实验误差。Genentech团队采用大鼠肠系膜淋巴管插管模型，成功探索了渗透促进剂SNAC促进维生素B12口服吸收，部分是通过增加其淋巴摄取这一机理，为SNAC更广泛的应用奠定了基础。
药明康德DMPK依托在中国（上海、苏州、南京和南通）和美国（新泽西）的研发中心，提供从早期筛选、临床前开发、到临床研究阶段的综合型药代动力学服务，助力您快速推进药物研发流程。拥有上千人的研发团队，服务超1600家全球客户，具有超过十五年的新药申报经验，已成功支持超过1500个新药临床研究申请（IND）。
点击此处可与我们的专家进行联系。
作者：焦桴荣，董轩，李成园，汤城，金晶
编辑：方健，钱卉娟
设计：倪德伟
参考
[1] Lipinski CA, Lombardo F, Dominy BW, Feeney PJ. Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings. Adv Drug Deliv Rev. 2001;46(1-3):3-26.
[2] Karpf DM, Holm R, Kristensen HG, Müllertz A. Influence of the type of surfactant and the degree of dispersion on the lymphatic transport of halofantrine in conscious rats. Pharm Res. 2004;21(8):1413-1418.
[3] Hauss DJ, Fogal SE, Ficorilli JV, et al. Lipid-based delivery systems for improving the bioavailability and lymphatic transport of a poorly water-soluble LTB4 inhibitor. J Pharm Sci. 1998;87(2):164-169.
[4] Grove M, Nielsen JL, Pedersen GP, Müllertz A. Bioavailability of seocalcitol IV: evaluation of lymphatic transport in conscious rats. Pharm Res. 2006;23(11):2681-2688.
[5] Ichihashi T, Kinoshita H, Takagishi Y, Yamada H. Effect of oily vehicles on absorption of mepitiostane by the lymphatic system in rats. J Pharm Pharmacol. 1992;44(7):560-564.
[6] Wang Y, Ghoshal S, Ward M, de Villiers W, Woodward J, Eckhardt E. Chylomicrons promote intestinal absorption and systemic dissemination of dietary antigen (ovalbumin) in mice. PLoS One. 2009;4(12):e8442.
[7] Ji Y, Sakata Y, Yang Q, et al. Activation of rat intestinal mucosal mast cells by fat absorption. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2012;302(11):G1292-G1300.
[8] Kohan A, Yoder S, Tso P. Lymphatics in intestinal transport of nutrients and gastrointestinal hormones. Ann N Y Acad Sci. 2010;1207 Suppl 1:E44-E51.
[9] Kraft JC, Freeling JP, Wang Z, Ho RJ. Emerging research and clinical development trends of liposome and lipid nanoparticle drug delivery systems. J Pharm Sci. 2014;103(1):29-52.
[10] BOLLMAN JL, CAIN JC, GRINDLAY JH. Techniques for the collection of lymph from the liver, small intestine, or thoracic duct of the rat. J Lab Clin Med. 1948;33(10):1349-1352.
[11] Kraft JC, Freeling JP, Wang Z, Ho RJ. Emerging research and clinical development trends of liposome and lipid nanoparticle drug delivery systems. J Pharm Sci. 2014;103(1):29-52.
[12] Sakamoto W, Masuno T, Yokota H, Takizawa T. Expression profiles and circulation dynamics of rat mesenteric lymph microRNAs. Mol Med Rep. 2017;15(4):1989-1996.
[13] Zhang YM, Zhang SK, Cui NQ. Intravenous infusion of mesenteric lymph from severe intraperitoneal infection rats causes lung injury in healthy rats. World J Gastroenterol. 2014;20(16):4771-4777.
[14] Banan B, Wei Y, Simo O, et al. Intestinal Lymph Collection via Cannulation of the Mesenteric Lymphatic Duct in Mice. J Surg Res. 2021;260:399-408.
[15] Moroz E, Matoori S, Leroux JC. Oral delivery of macromolecular drugs: Where we are after almost 100years of attempts. Adv Drug Deliv Rev. 2016;101:108-121.
[16] Alama T, Katayama H, Hirai S, et al. Enhanced oral delivery of alendronate by sucrose fatty acids esters in rats and their absorption-enhancing mechanisms. Int J Pharm. 2016;515(1-2):476-489.
[17] Ghadiri M, Canney F, Pacciana C, Colombo G, Young PM, Traini D. The use of fatty acids as absorption enhancer for pulmonary drug delivery. Int J Pharm. 2018;541(1-2):93-100.
[18] McCartney F, Gleeson JP, Brayden DJ. Safety concerns over the use of intestinal permeation enhancers: A mini-review. Tissue Barriers. 2016;4(2):e1176822.
[19] Weng H, Hu L, Hu L, et al. The complexation of insulin with sodium N-[8-(2-hydroxybenzoyl)amino]-caprylate for enhanced oral delivery: Effects of concentration, ratio, and pH. 中国化学快报:英文版, 2022, 33(4):6.
[20] Kapitza C, Zijlstra E, Heinemann L, Castelli MC, Riley G, Heise T. Oral insulin: a comparison with subcutaneous regular human insulin in patients with type 2 diabetes. Diabetes Care. 2010;33(6):1288-1290.
[21] Hamdy RC, Daley DN. Oral calcitonin. Int J Womens Health. 2012;4:471-479.
[22] Pineo G, Hull R, Marder V. Oral delivery of heparin: SNAC and related formulations. Best Pract Res Clin Haematol. 2004;17(1):153-160.
[23] Li Y, Yang D, Zhu C. Impact of Sodium N-[8-(2-Hydroxybenzoyl)amino]-caprylate on Intestinal Permeability for Notoginsenoside R1 and Salvianolic Acids in Caco-2 Cells Transport and Rat Pharmacokinetics. Molecules. 2018;23(11):2990.
[24] Chiang PC, Deshmukh G, Liu J, et al. Evaluating the Pharmacokinetics and Systemic Effects of a Permeability Enhancer Sodium N-[8-(2-hydroxybenzoyl)amino] Caprylate in Rats. J Pharm Sci. 2020;109(8):2629-2636.
加入订阅
获取药物代谢与药代动力学最新专业内容和信息
