基于LC-HRMS的非靶向代谢组学分析揭示卡立普多的代谢命运与羟基化位点重定位

研究人员针对肌肉松弛剂卡立普多代谢机制不明确的问题，采用液相色谱-高分辨质谱(LC-HRMS)技术结合体外微球体模型，系统研究了其代谢稳定性(t1/2=233.72±3.09 min)与代谢路径。通过氘代标记实验首次推翻文献报道的n-戊链C4羟基化假说，证实羟基化发生于异丙基或氨基甲酸氮位点，并验证了计算机预测模型GLORYx的局限性，为药物安全评估提供了新方法学范式。

　　

在药物研发的长河中，卡立普多(Carisoprodol)就像一位"谜样老人"——这个1959年问世的肌肉松弛剂，虽在全球范围内广泛使用（尤其在美国是管制药物），但其代谢机制却始终笼罩在迷雾中。更令人担忧的是，随着WHO在2024年提议将其列入《1971年精神药物公约》管制清单，厘清其代谢命运变得尤为迫切。传统认知认为其主要通过CYP2C19酶代谢为甲丙氨酯(Meprobamate)，而羟基化代谢物(Hydroxy carisoprodol)的结构长期被误认为发生在n-戊链C4位点，这种认知偏差可能导致药物相互作用风险评估的偏差。

来自意大利摩德纳和雷焦艾米利亚大学(University of Modena and Reggio Emilia)的Elena Ferri团队在《Journal of Pharmaceutical Analysis》发表的研究，如同拨开迷雾的探照灯。研究人员构建了整合LC-HRMS、氘代标记和计算机预测的多维技术平台，首次通过实验证据推翻了延续60年的羟基化位点假说。他们采用Poroshell 120 EC-C₁₈色谱柱进行梯度洗脱，在Q-Exactive轨道阱高分辨质谱上同时采集MS¹和MS²数据，结合氘代carisoprodol-d₇的示踪实验，实现了代谢物结构的精准解析。

在代谢稳定性方面，研究显示卡立普多属于低清除率药物(CL_{int, in vitro}=5.930±0.078 μL/min/mg)，其体外半衰期长达233分钟。通过比较0-180分钟时间序列的代谢谱，研究人员捕捉到甲丙氨酯和羟基化卡立普多两个主要代谢物的动态变化。特别值得注意的是，在m/z 277.1759处检测到的羟基化代谢物，其MS/MS谱图中出现的m/z 216.1596特征碎片，暗示羟基可能连接在异丙基或氨基甲酸氮原子上。

氘代实验成为破解结构谜题的关键钥匙。当使用carisoprodol-d₇进行孵育时，羟基化代谢物仍保持7个氘原子的完整标记(m/z 284.2197)，直接排除了n-戊链羟基化的可能性。这一发现与计算机预测工具GLORYx的结果形成有趣对比——虽然软件正确预测了甲丙氨酯的生成，但对羟基化位点的优先评分(2.184)却指向了错误的n-戊链C4位点，而实验支持的异丙基羟基化结构仅获得1.7分。

这项研究的意义远超单一药物的代谢解析。它揭示了传统代谢研究方法的局限性，建立了同位素标记与高分辨质谱联用的新范式。对监管机构而言，修正的代谢路径有助于更准确评估药物相互作用风险；对制药行业，该研究警示完全依赖计算机预测的风险；对法医毒理学，则提供了区分卡立普多滥用的新生物标志物。正如作者强调的，这项研究不仅改写了教科书认知，更彰显了实验验证在代谢研究中的不可替代性。