化学结构、脂质化作用及制剂形式对GLP-1类似物的肠腔稳定性及肠道吸收的影响

《Journal of Contextual Behavioral Science》：Impact of chemical structure, lipidation and formulation on luminal stability and intestinal absorption of GLP-1 analogues

口服GLP-1受体激动剂的肠吸收与酶稳定性研究显示，C10可显著提高生物利用度，尤其是未修饰的semaglutide，其酶稳定性提升200倍但吸收仍低于2%。脂质化程度与吸收效率正相关，化学修饰可增强肽的酶稳定性。

　　研究团队Prosper Emeh、Maria Englund、Said Harun、Zulma Santisteban Valencia、Jeffersson Revell、Andreas Hugerth以及Nigel Davies来自瑞典的药物递送中心，隶属于乌普萨拉大学的药学院。他们针对口服递送治疗性肽类药物的挑战展开研究，特别是在如何利用肽的理化性质，包括脂化程度和氨基酸序列的修饰，以及与渗透增强剂（PE）的联合配方，来提高其酶稳定性与肠道吸收效率方面进行了深入探讨。本研究聚焦于GLP-1受体激动剂，特别是几种结构相似的GLP-1类似物，以评估这些特性对药物在肠道中的表现及其生物利用度的影响。

口服递送治疗性肽药物面临的主要障碍包括消化道蛋白酶对肽的降解作用，以及其在胃肠道中渗透性差的问题。这些限制使得肽类药物在临床应用中受到极大阻碍，尽管它们具有高度的特异性和药效。为了克服这些障碍，研究者们尝试了多种方法，如与渗透增强剂、pH调节剂、蛋白酶抑制剂和黏液溶解剂等辅料的联合配方。这些策略有助于提高肽类药物的吸收效率，从而改善其在体内的生物利用度。然而，尽管这些方法在实验室研究中展现出一定的潜力，但其在动物模型中的实际效果仍需进一步验证。

本研究中，研究团队选择了四类GLP-1类似物：J211（非脂化；修饰）、J229（单脂化；修饰）、MEDI7219（双脂化；修饰）以及semaglutide（单脂化对照；修饰程度最低）。这些肽类药物在结构上具有一定的相似性，但它们的脂化程度和氨基酸序列修饰程度有所不同。研究团队通过体外实验对比了MEDI7219和semaglutide的酶稳定性，发现MEDI7219在90分钟内保持了更高的稳定性，而semaglutide则在10分钟内完全被降解。值得注意的是，当与钠辛酸（C10）联合使用时，semaglutide的稳定性显著提高，其半衰期至少翻倍。这表明，C10在提高肽类药物吸收方面可能具有双重作用，既能够增强肠道渗透性，也能够改善易降解肽的酶稳定性。

在体内实验中，研究团队通过肠内注射的方式在大鼠模型中评估了这些肽类药物的吸收情况。实验结果显示，在没有C10的情况下，所有肽类药物的吸收率都非常低，累计吸收率均低于1%。然而，当与C10联合使用时，修饰过的肽类药物（J211、J229和MEDI7219）的生物利用度显著提升，分别达到了7.5%、4%和17.3%。相比之下，semaglutide的生物利用度提升了约200倍，尽管其吸收率仍然未超过2%。这些结果表明，C10主要通过增强肠道渗透性来提高肽类药物的吸收效率，同时也可能对易降解肽如semaglutide的酶稳定性产生积极影响。

研究团队还发现，在比较这三种修饰过的肽类药物时，脂化程度与肠道吸收效率之间存在正相关关系，无论是否使用C10。这表明，脂化不仅是提高肽类药物在体内的稳定性的一种手段，同时也可能对其吸收效率产生重要影响。然而，对于体内研究中脂化程度和化学结构对肽类药物吸收的具体影响，目前仍缺乏系统性的证据。

为了进一步评估这些肽类药物的理化性质，研究团队使用了ChromLogD和EPSA两种方法。ChromLogD是一种基于色谱技术的脂溶性测量方法，通过比较不同化合物在C18柱上的保留行为，结合已知分布系数的标准物质，计算出ChromLogD的代理值。这种方法能够提供关于肽类药物脂溶性的重要信息，有助于理解其在肠道中的行为。相比之下，EPSA则利用超临界流体色谱（SFC）技术，直接测量化合物的极性，特别是其在表面上占据的总面积。这两种方法在评估肽类药物的理化性质方面各有优势，能够为研究提供多维度的数据支持。

研究团队还强调，选择这些GLP-1类似物时，特别关注了它们的分子量，这些分子量均在3000至4300 Da之间，远超Lipinski规则的范围。这表明，这些肽类药物的设计不仅考虑了其在体内的稳定性，还兼顾了其在肠道中的吸收潜力。此外，研究团队还指出，尽管这些肽类药物在实验室研究中表现出良好的性能，但它们在动物模型中的实际表现仍需进一步验证，以确保其在人体中的应用效果。

在研究过程中，研究团队使用了多种实验方法，包括体外实验和体内实验。体外实验主要用于评估肽类药物的酶稳定性，而体内实验则用于评估其在肠道中的吸收效率。然而，研究团队发现，传统的体外模型如Caco-2细胞和Ussing腔实验在预测体内吸收效果方面存在一定的局限性，因此他们选择使用体内实验来提供更直接的证据。这种选择不仅能够更准确地反映肽类药物在人体中的表现，还能够为后续的临床研究提供重要的参考依据。

此外，研究团队还特别关注了C10的作用机制。C10是辛酸的钠盐，已被广泛应用于临床前和临床研究中，以提高肽类药物的吸收效率。尽管其具体作用机制尚不完全明确，但研究团队认为，C10可能通过暂时调节肠道上皮中的紧密连接，从而增强细胞间的通透性，或者通过轻微、可逆的黏膜扰动，增强跨细胞渗透性。这些机制可能共同作用，使得C10能够显著提高肽类药物的生物利用度。然而，研究团队也指出，C10的作用效果可能依赖于其浓度和暴露时间，因此在实际应用中需要合理控制这些参数，以确保其安全性和有效性。

在本研究中，研究团队通过体内实验评估了C10对不同肽类药物吸收的影响。实验结果显示，C10能够显著提高修饰过的肽类药物的吸收效率，使其生物利用度达到35到40倍的提升。对于semaglutide，尽管其吸收效率也得到了显著提高，但其生物利用度仍未超过2%。这表明，虽然C10对不同肽类药物的作用效果存在差异，但其总体上能够显著改善肽类药物在肠道中的吸收潜力。此外，研究团队还发现，C10对肽类药物的酶稳定性也具有一定的改善作用，尤其是在处理易降解肽如semaglutide时。

研究团队还指出，脂化程度与肽类药物的吸收效率之间存在显著的正相关关系。无论是否使用C10，脂化程度较高的肽类药物在肠道中的吸收效率更高。这表明，脂化不仅是提高肽类药物在体内的稳定性的一种手段，同时也可能对其在肠道中的渗透性产生重要影响。然而，研究团队也强调，脂化程度与吸收效率之间的关系可能受到多种因素的影响，包括肽的结构、脂化链的长度以及C10的浓度和暴露时间等。因此，在设计和优化肽类药物时，需要综合考虑这些因素，以确保其在体内的有效性和安全性。

研究团队还提到，尽管这些肽类药物在实验室研究中表现出良好的性能，但在实际应用中仍需进一步验证。特别是在临床研究中，需要评估这些药物在人体中的吸收效率和安全性，以确保其能够达到预期的治疗效果。此外，研究团队还指出，C10在临床研究中的应用需要合理控制其浓度，以避免潜在的毒性反应。目前，研究团队并未发现C10在人体中的明显毒性，这为其在临床应用中的推广提供了重要的支持。

总的来说，这项研究为优化肽类药物的口服递送提供了重要的理论依据和实验数据。通过比较不同肽类药物的理化性质和吸收效率，研究团队发现，脂化程度和氨基酸序列的修饰在提高肽类药物的稳定性方面具有重要作用。同时，C10作为一种有效的渗透增强剂，能够显著提高肽类药物在肠道中的吸收效率，特别是在处理易降解肽如semaglutide时。这些发现不仅有助于进一步优化肽类药物的设计，还为未来的临床研究提供了重要的参考依据。