胎盘转运和乳汁排泄研究是新药研发后期注册申请及上市后研究的重要部分。如果研发药物适用于孕产妇，就需要评估其在胎儿和哺乳期婴儿体内的潜在暴露风险。利用放射性同位素示踪技术来研究药物在临床前种属的胎盘转运及乳汁排泄情况，可以直观地获得药物在胎儿组织中的分布情况，并对胎儿组织及乳汁中药物相关物质进行定量，为临床研究及指导临床用药提供有力的依据。本文阐述了孕期和哺乳期妇女的用药现状及胎盘转运和乳汁排泄的介导机制，并通过案例分析展示放射性同位素示踪技术在胎盘转运和乳汁排泄研究中的应用。
孕期和哺育期妇女用药概述
近年来，育龄妇女的患病率有所增加，常见病如哮喘、糖尿病和高血压等常伴随着整个妊娠和哺乳期[1]。据统计[2]，全球约有60%的孕妇在怀孕期间至少服用一种处方药来治疗慢性病或妊娠引起的突发疾病。大约70%母乳喂养的妇女在哺乳期也会服用药物[3]。然而，超90%的已获批药物标签上未提供孕妇和哺乳期妇女的用药指导[4]。20世纪40年代至60年代期间的沙利度胺和己烯雌酚的历史事件给孕产妇用药和临床研究敲响了警钟，以至于之后几十年孕期和哺乳期妇女的临床研究受到许多法律和伦理的限制[5]，导致在过去的半个世纪里几乎没有新药可供孕产妇使用。
考虑到特殊人群在新药研发过程中重要性和必要性，FDA于2004年发布《Pharmacokinetics in pregnancy—study design, data analysis, and impact on dosing and labeling》工业指南[6]，如果研发药物适用于孕妇，则需要在孕妇人群，特别是在妊娠中期和晚期进行PK研究以充分了解特殊人群的药代动力学差异。2014年FDA发布《Pregnancy and Lactation Labeling Rule, PLLR or final rule》[7]，该指导原则推荐进行动物和特殊人群研究以及临床风险评估，帮助医务人员更好地了解药物信息。
图1. 孕妇和哺乳期妇女的用药概况[8]
药物在胎盘和乳腺中的转运机制
任何通过胎盘进入胎儿或者通过乳腺进入乳汁的药物均通过胎盘屏障或血乳屏障。胎盘屏障是胎儿与母体的物质交换场所，母体可通过其向胎儿输送营养物质，同时可以避免一些有害物质的进入。血乳屏障是乳汁与血液之间进行营养交换的场所，并为乳汁的完整性和新生儿的健康提供重要保护，是乳腺组织中抵御病原微生物的屏障。药物在胎盘和乳腺的转运由多种因素决定，如药物的理化性质和药物转运体等。
胎盘屏障
如图2所示，药物可通过被动扩散、促进扩散和主动运输等方式实现跨膜转运，通过胎盘屏障。
图2. 药物通过胎盘屏障的机制[9]
被动扩散
被动扩散是大部分小分子药物通过胎盘的主要方式，被动扩散的程度受到药物理化性质的影响。如表1所示，分子量越小，脂溶性越高，离子化程度越低，血浆蛋白结合性越低的药物更容易通过胎盘屏障。
表1. 影响胎盘转运的药物理化性质[10]
药物的理化特性 | 对通过胎盘屏障的影响 | |||
极易通过 | 易通过 | 不易通过 | 极不易通过 | |
分子量(Da) | < 350 | 350-500 | 500-1000 | > 1 000 |
亲脂性（logP） | > 2 | 1-2 | 0.1-1 | < 0.1 |
电离（%） | < 50 | 50-90 | 90-98 | > 98 |
蛋白结合（%） | < 1 | 1-10 | 10-90 | > 90 |
促进扩散
结构上与内源性化合物相关的药物通常需要通过促进扩散实现跨膜来进行转运，这种转运需要胎盘内的载体蛋白来促进转运，如葡萄糖转运蛋白(GLUTs)。
药物能否通过胎盘屏障受到药物转运体的影响，母体侧的药物转运体包括乳腺癌耐药蛋白（BCRP）、p-糖蛋白（P-gp）和多药耐药蛋白2 (MRP2)等，其中， BCRP作为表达最多的外排转运蛋白，它能够将与之结合的多种药物和外源物质外排回母体，起到保护胎儿的作用。胎儿侧药物转运体包括MRP1和MRP3等，它们的作用是主动把作为该转运体底物的药物排入胎儿，增加其在胎儿体内的暴露量[11]。
血乳屏障
药物通过血乳屏障的机制主要分为细胞旁路转运及跨细胞转运。细胞旁路转运是指一些物质通过细胞间隙被吸收的过程，通常在产后的前3-4天，乳腺上皮细胞之间存在间隙，相对较大的分子和细胞会通过该间隙进入乳汁[12]。跨细胞转运是指穿过细胞膜的运输过程，包括被动扩散和主动转运等，血浆中游离的分子量低且脂溶性高的药物，较易以被动扩散进入乳汁；在小鼠、奶牛和人类的研究中，BCRP在妊娠晚期尤其是哺乳期的乳腺顶端上皮细胞中高度表达和诱导[13]，可将乳腺细胞中与之结合的药物主动外排至乳汁，导致药物在乳汁中有更高浓度的积累。
考虑初乳阶段乳汁成分不稳定，FDA建议理想情况下[14]，哺乳期的临床研究中乳汁采集应在形成成熟乳后（大约产后10天）进行。
图3. 药物通过血乳屏障的机制[15]
应用放射性同位素示踪技术研究胎盘转运和乳汁排泄
放射性同位素示踪技术作为研究药物吸收、分布、代谢、排泄（ADME）的一种有价值的工具，广泛应用于药代动力学研究。应用定量全身自显影技术（QWBA）研究胎盘转运可以直观获得药物及其相关物质在胎儿体内的分布情况，应用液体闪烁计数仪可以测定乳汁中的总放射性浓度，分析快捷、定量准确。
非临床胎盘转运和乳汁排泄研究通常选用的是孕期和哺乳期的雌性大鼠[16]，结合非临床药代动力学指导原则，实验方案总结如下：
表2. 非临床的胎盘转运和乳汁排泄研究的方案设计[16]
实验设计 | 胎盘转运 | 乳汁排泄 |
研究阶段 | 孕中期、孕晚期 | 泌乳10-14天 |
样品收集 | 母体及胎儿的血液及组织 、胎儿附属物（胎盘、羊膜等） | 血浆、乳汁 |
分析方法 | 定量全身自显影技术（QWBA） | 液体闪烁计数仪（LSC） |
案例研究
阿哌沙班（Apixaban）通过抑制凝血因子Xa来发挥抗凝作用，在2012 年获得FDA批准用于非瓣膜性心房颤动患者，以降低中风和血栓的风险。在2014年，它又被批准用于治疗深静脉血栓形成和肺栓塞，目前已成为了全球临床应用最广泛的口服抗凝血药物之一。已知妊娠期女性发生静脉血栓栓塞的风险约为同龄非妊娠妇女的4～5倍，这也是孕产妇死亡的主要原因之一[18]。
阿哌沙班的理化性质: 分子量小（459.5）, 高度的蛋白质结合(87%)，中等亲脂性(logP = 2.23)，生理pH下不电离, 鉴于这些特性，可以预测阿哌沙班易通过胎盘屏障和血乳屏障。随后作者开展了阿哌沙班在孕期及哺乳期大鼠的临床前体内研究。
胎盘转运研究
使用6只妊娠雌性Sprague-Dawley (SD)大鼠，每只单次口服给予5mg / 100 μCi/kg的[14C]-阿哌沙班，分别于给药后0.5、1、4、8、24、48 h使用定量全身自显影技术（QWBA）测定1只怀孕雌性大鼠在母体及胎儿组织中的放射性分布。
结果显示[14C]-阿哌沙班在妊娠大鼠的组织中广泛分布，而胎儿组织中仅检测到低水平的放射性浓度(表3)。给药后4 h胎儿大部分组织放射性浓度达到Cmax，随后迅速下降，在给药后24 h已低于定量下限。给药后48 h，母体的总放射性浓度低于定量下限。这可能是由于阿哌沙班作为外排转运蛋白P-gp和BCRP的底物，在进入胎盘后会被这些转运体从胎盘内转运回母体。在后续的动物研究未发现阿哌沙班有直接或间接的生殖毒性，因此医生可根据风险与受益来评估孕期是否可以使用阿哌沙班[19]。
表3. 妊娠大鼠单次口服5mg/kg的[14C]阿哌沙班后组织分布研究数据[19]
![妊娠大鼠单次口服5mg/kg的[14C]阿哌沙班后组织分布研究数据](https://wuxiapptec-dmpkcatalog-prod.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/Public/Uploads/ueditor/upload/image/20260820/1787206979895848.jpg "妊娠大鼠单次口服5mg/kg的[14C]阿哌沙班后组织分布研究数据")
ND，未检测到；BLQ，定量下限（0.037 μg Eq/g组织)以下；NS，未采集到的组织，自显影技术下未能观察到，考虑低于BLQ。
乳汁排泄研究
使用19只哺乳期雌性SD大鼠，一只作为空白对照，其余每只大鼠口服给予5mg /100 μCi/kg的[14C]-阿哌沙班。在给药后0.5、1、2、6、12和24 h，每个时间点选取三只大鼠采集乳汁及血浆（乳汁采集前15分钟皮下注射催产素0.2 ml，刺激泌乳）。使用液体闪烁计数仪（LSC）分析乳汁及血浆中的放射性浓度。
结果显示[14C]-阿哌沙班广泛分泌到乳汁中，并且在给药后24 h内的所有时间点都可以检测到放射性浓度，且大于血液和血浆中的放射性浓度(表4)。乳汁中的放射性达峰时间（Tmax）为6 h，晚于血浆和全血（0.5 h），血浆和乳汁的消除半衰期(t1/2)相似，乳汁/血浆浓度比在2.8 ~ 37之间，乳汁的AUC0–inf值大约是血浆AUC0–inf值的30倍，表明阿哌沙班分布到乳汁中有活性转运蛋白的参与。已知阿哌沙班作为BCRP的底物，会被高表达的BCRP主动排入乳汁，导致乳汁中浓度较高。因此不能排除其对新生儿及婴儿的潜在风险，哺乳期的妇女不推荐使用阿哌沙班[19]。
表4. 大鼠单次口服[14C]阿哌沙班(5mg/kg)后血液和乳汁中的药代动力学参数[19]
结语
科学的药物研发实验设计是保障孕妇和哺乳期妇女用药安全的重要一环。全球大型药企在新药研发过程中，特别是在分析药物的转运与消除机理时，常选择使用放射性同位素示踪技术进行全面的胎盘转运和乳汁排泄研究。
药明康德药物代谢与动力学部（DMPK）放射性研发中心位于中国南京和美国新泽西，药明康德药物代谢与动力学部于2009年获得中国《辐射安全许可证》，目前拥有物质平衡（液体闪烁计数仪）、组织分布QWBA（冷冻切片机和激光成像仪）、代谢物谱（固体闪烁计数仪和在线放射性检测器）和代谢产物鉴定（高分辨质谱检测器）等技术平台，且拥有超十年放射性项目研究经验及数百次放射性受试物的NMPA和FDA申报经验，为客户顺利完成多个项目的申报提供了支持。药明康德药物代谢与动力学部致力于为全球客户提供从早期筛选、临床前开发、到临床阶段的综合型药代动力学服务，助力推进药物研发流程。
图4. 药明康德药物代谢与动力学部放射性检测平台
作者：刘梦杰，李林，雷苇，张玲玲
编辑：钱卉娟，袁萌
设计：倪德伟，张莹莹
药明康德DMPK依托中国（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1700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1800个新药临床研究申请（IND）。
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参考
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