抗抑郁药阿莫西汀（Ammoxetine）的药物相互作用，涉及CYP2D6和MATE1的介导：从体外机制研究到体内验证

《The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics》：Drug-Drug Interactions of Antidepressant Ammoxetine Mediated by CYP2D6 and MATE1: From In Vitro Mechanistic Investigations to In Vivo Validation

安莫替尼（AMT）作为双重底物和可逆抑制剂，通过CYP2D6代谢酶和MATE1转运体影响药物代谢动力学，系统评估其DDI风险并验证临床相关性。研究结合体外机制分析、静态模型预测及多物种体内实验，揭示PM亚型人群联合用药时AMT暴露增加2.5-4.1倍，并伴随MATE1抑制导致肾排泄减少，强调代谢与转运协同评估的重要性。

　　

Juanwen Hu|Zhihui Liu|Qiannan Zhang|Cong Li|Xia Wu|Wenpeng Zhang|Youzhi Zhang|Xiaomei Zhuang

中国人民解放军军事医学科学院，北京 100850

摘要

鉴于抑郁症患者中多药使用的普遍性，本研究系统评估了研究性抗抑郁药阿莫西汀（AMT）通过CYP2D6（代谢酶）和MATE1（肾转运蛋白）介导的药物相互作用（DDI）风险，并描述了由此产生的代谢-转运相互作用级联。使用人肝微粒体、重组CYP酶和过表达转运蛋白的细胞系对AMT进行了体外DDI风险筛查。通过建立静态机制模型来预测人类的DDI风险，并结合敏感性分析以评估CYP2D6代谢不良者（PMs）。最后，在ICR小鼠、Hu-URG小鼠和SD大鼠中进行了体内验证。研究发现AMT既是CYP2D6的双重底物，也是其可逆抑制剂。奎尼丁对CYP2D6介导的AMT代谢的抑制作用存在显著的物种差异（IC_{50, 人类} < IC_{50, 小鼠}）。AMT以IC₅₀ = 18.75 μM的浓度抑制MATE1，但对MATE2-K/OCT1/2没有显著活性。在Hu-URG小鼠中，联合使用奎尼丁会增加AMT的暴露量（AUCR_obs = 2.87）；在大鼠中，联合使用AMT使二甲双胍（MATE1底物）的AUC增加了68%。静态模型预测，CYP2D6代谢不良者的AMT暴露量可能增加5-10倍，从而增强MATE1的抑制作用，使二甲双胍的AUCR增加到2.5-4.1倍。联合使用奎尼丁预计会使二甲双胍的AUC增加2.2倍。AMT的临床开发需要严格评估其与强效CYP2D6抑制剂联合使用时的系统暴露量增加情况。与MATE1底物（如二甲双胍）联合使用可能会延迟AMT的肾排泄，从而在CYP2D6代谢不良者或肾功能受损的患者中增加代谢-转运DDI的风险。本研究强调了整合代谢和转运途径对于全面评估DDI风险的重要性。

引言

抑郁症是一种高度普遍的精神障碍，给全球带来了巨大的疾病负担¹。流行病学数据显示，全球抑郁症的患病率约为4.4%，其中相当一部分患者需要长期或终身药物治疗²。临床上，抑郁症患者常伴有心血管疾病和糖尿病等代谢紊乱；大约35%的患者存在代谢异常，超过42%的患者需要同时使用两种或更多种药物^3,4。证据表明，抗抑郁药的多药使用导致DDI的发生率为28-43%，这显著增加了不良事件（如血清素综合征、血糖异常）的风险，并影响了治疗安全性^5,6。

DDI的核心机制主要涉及药物代谢酶和转运蛋白。细胞色素P450 2D6（CYP2D6）是DDI评估的关键靶点，这归因于其遗传多态性（全球约有7-10%的人口被归类为代谢不良者）^7,8以及其在中枢神经系统药物代谢中的关键作用⁹。此外，近年来人们对肾转运蛋白在药物处置中的作用越来越关注。多药和毒素排泄转运蛋白1（MATE1）定位于肾小管上皮细胞的刷状边界膜上，通过质子反向转运机制介导各种阳离子药物的肾排泄¹⁰。临床研究表明，MATE1的抑制会显著改变其底物药物（如二甲双胍）的药代动力学，导致血浆浓度升高和不良事件风险增加^11,12。因此，评估候选药物与代谢酶和转运蛋白的相互作用对于全面预测其临床DDI潜力至关重要。

阿莫西汀（AMT）是一种5-HT/NE双重再摄取抑制剂，是一种结构新颖的研究性抗抑郁药^13,14，目前正处于III期临床试验阶段^15,16。然而，其潜在的DDI风险，特别是其作为CYP酶的底物或抑制剂的身份及其与药物转运蛋白的相互作用，仍然知之甚少。AMT化学结构中的1,2-亚甲二氧基苯基基团（图1A）是一个公认的“结构警示”，可能会发生代谢活化形成活性代谢物，从而导致基于机制的抑制（MBI）^17,18。MBI是不可逆且持久的，与可逆抑制相比，DDI风险显著增加¹⁹。此外，CYP酶结构存在显著的物种差异（例如，人CYP2D6与其大鼠同源物Cyp2d22之间的氨基酸同源性仅为75%²⁰）。相反，作为阳离子化合物，AMT是否与关键转运蛋白（如MATE1）相互作用从而影响联合使用的药物排泄，目前尚无实验证据支持。

基于药代动力学（PK）的DDI研究是整个药物开发生命周期的核心组成部分，从临床前评估到上市后监测。由于药物代谢酶（如CYP450超家族）和转运蛋白（如OCTs、MATEs、BCRPs）的物种间在底物特异性、催化活性和调节机制方面存在显著差异²¹，全球公认的DDI研究范式始于使用人源系统（如人肝微粒体、重组人酶、过表达人转运蛋白的细胞系）的体外研究，并最终通过临床试验（如健康志愿者的DDI研究、特殊人群的药代动力学研究）和基于实际数据的上市后验证来完成。人体实验数据直接再现了生理条件下的DDI特征，使其成为全球监管机构评估新药DDI风险水平和制定临床处方指南的金标准。然而，鉴于人体研究的局限性（如样本量有限、研究成本通常超过数百万美元，以及潜在的安全风险，如严重不良事件），基于体外抑制常数（IC₅₀、K?）（如R值方法）的静态预测模型和基于生理学的动态药代动力学（PBPK）模型（这些模型整合了生理参数、药物理化性质以及体外/体内代谢/转运数据，以动态模拟人体组织和器官中的药物浓度变化）已被FDA等机构纳入DDI评估指南（如FDA DDI指南2020）。这些模型作为关键替代工具，可以减少不必要的临床试验，并在临床前阶段降低DDI高风险组合的开发风险^22,23。最近在人源化肝动物模型技术方面的进展，结合使用转录组学和蛋白质组学对代谢酶和转运蛋白的功能保守性和物种特异性的深入研究，为选择具有临床相关性的动物模型和建立“临床前→动物→人类”的转化研究框架提供了重要的科学基础，从而进一步提高了将临床前DDI数据外推到人类结果的可靠性²⁴。

本研究以AMT为研究对象，建立了一种从“体外机制分析”到“静态模型预测”再到“体内实验验证”的综合非临床评估策略：首先，明确AMT与CYP2D6/MATE1在体外的相互作用类型和强度；然后使用基于体外参数的静态模型定量预测临床DDI风险；最后，使用具有生理相关性的动物模型在体内验证关键预测结果²⁵。本研究旨在提供全面的非临床数据，以指导AMT的临床DDI评估，从而降低临床研究和成本。

试剂和仪器

AMT（纯度>99.5%）由我们研究所合成²⁶；HPLC级乙腈和甲醇购自Thermo Fisher；HPLC级甲酸购自Dikma；纯净水由杭州娃哈哈集团有限公司提供。扑热息痛、安非他酮、香豆素和月桂酸购自Selleckchem；双氯芬酸钠、1-羟基咪达唑仑、氯唑沙宗、噻替派、槲皮素和磺胺苯唑购自Sigma；S-美芬妥英、阿莫地喹、N-脱乙基阿莫地喹

静态模型假设

为了确保生理相关性和计算严谨性，DDI预测的静态机制模型基于以下关键假设建立：

代谢途径主导：假设CYP2D6是AMT的主要代谢酶（f_m,CYP2D6≈1.0），这与体外表型结果一致，表明其他CYP异构体（如CYP3A4、CYP2C9）的代谢作用可以忽略不计

代谢稳定性和代谢酶表型

图1B显示了在四种不同物种的肝微粒体中，最终浓度为1 μM时AMT随时间保留的百分比。AMT的代谢速率在不同物种间差异显著：在人肝微粒体（HLM）中最慢（t₁/₂ = 136.21 ± 20.77 min，CL_int = 11.94 ± 1.72 mL/min/kg），而在大鼠肝微粒体（RLM）中最快（t₁/₂ = 1.56 ± 0.08 min，CL_int = 1599.84 ± 84.50 mL/min/kg）。狗（DLM）、小鼠（MLM）和食蟹猴（MKLM）的代谢速率

讨论

通过结合体外测定、体内实验和静态建模方法，本研究提供了研究性抗抑郁药AMT的双重DDI特征的初步证据，这些相互作用由代谢酶CYP2D6和肾转运蛋白MATE1介导。这描绘了一个从肝脏代谢到肾排泄的DDI风险谱³⁶。采用包括体外机制筛查、静态模型预测和多物种体内实验的顺序策略

结论

总之，虽然动物模型无法完全复制人类的DDI特征或替代临床试验，但有针对性的临床前体内研究仍然具有重要价值。对于像CYP2D6这样存在显著物种差异的酶，人源化模型有助于弥合动物和人类之间的代谢差距。对于像MATE1这样在物种间功能保守性较高的转运蛋白，传统的动物模型可以提供可靠的初步证据。

作者贡献

Juanwen Hu：方法学、实验研究、正式分析、初稿撰写、可视化

Zhihui Liu：实验研究

Qiannan Zhang：实验研究

Cong Li：实验研究

Xia Wu：实验研究

Wenpeng Zhang：正式分析

Youzhi Zhang：概念化、监督

Xiaomei Zhuang：概念化、审稿与编辑、数据管理、资金获取、项目管理

伦理批准

本研究旨在调查由CYP2D6和MATE1介导的阿莫西汀的药物相互作用潜力，从体外机制研究进展到多种动物模型中的体内药代动力学验证。由于这些复杂的药代动力学过程无法仅通过现有的体外系统完全复制，因此动物实验在体内验证代谢和转运蛋白介导的相互作用方面具有科学合理性。所有动物均饲养在屏障环境中

利益冲突声明

所有作者声明没有需要披露的利益冲突。

资金

本研究未收到任何资助。

数据可用性声明

数据将在合理请求下共享。

未引用的参考文献

33.; 33..

CRediT作者贡献声明

Juanwen Hu：初稿撰写、可视化、方法学、实验研究、正式分析。

Zhihui Liu：实验研究。

Qiannan Zhang：实验研究。

Cong Li：实验研究。

Xia Wu：实验研究。

Wenpeng Zhang：正式分析。

Youzhi Zhang：监督、概念化。

Xiaomei Zhuang：初稿撰写——审稿与编辑、项目管理、资金获取、数据管理、概念化。