Caco-2单层细胞模型及其在药学中的应用

WT4”,5BZ]

槲皮素在Caco-2单层细胞模型上的跨膜吸收和甲基化代谢

目的基于人小肠吸收模型,研究槲皮素的跨膜吸收和甲基化代谢。方法人小肠吸收模型选用Caco-2单层细胞,分别于基底侧或腔侧加入槲皮素9.0和18.0 mg·L-1(终浓度),于30,60,90,120和150 min采样,采用高效液相色谱-质谱(LC-MS)法测定加载侧和透过侧样品中槲皮素、异鼠李亭和柽柳黄素的含量。先于腔侧加入外排蛋白P-糖蛋白(P-pg)或多药耐药蛋白2(MRP2)的特效抑制剂环孢菌素A(CysA)10 mmol·L-1或MK571 1 mmol·L-1(pH=7.2),孵育15 min后,再于腔侧加入槲皮素(终浓度9.0和18.0 mg·L-1),同法测定透过侧样品中槲皮素含量。结果双向转运过程中,在150 min孵育时间内,加载侧槲皮素剩余量的动态变化表现为随孵育时间持续下降(相邻时间点之间比较P<0.05);透过侧槲皮素透过量则表现为先升后降的趋势特征,120 min达峰,150 min下降(相邻时间点之间比较P<0.05);在透过侧和加载侧均检测到槲皮素的甲基化产物异鼠李亭和柽柳黄素,两侧的动态变化特征与槲皮素相似;不同的是,无论腔侧还是基底侧加载槲皮素,在30~60 min后,腔侧异鼠李亭和柽柳黄素含量均明显高于基底侧。分析双侧槲皮素、异鼠李亭和柽柳黄素占槲皮素加载量的百分比,发现孵育30 min时,加载侧槲皮素剩余量不足加载量的20%~25%,透过侧槲皮素含量仅为加载量的约1%;150 min时加载侧槲皮素剩余量下降至不足加载量的10%,而透过侧槲皮素含量仅为加载量的6%~7%;槲皮素甲基化产物异鼠李亭和柽柳黄素在两侧的产生量也仅为槲皮素加载量的0.1%~0.3%。与槲皮素对照组比较,预先加入CysA或MK571,均明显增加槲皮素从腔侧到基底侧的转运(P<0.05)。结论槲皮素在Caco-2单层细胞模型上的转运具有先升后降的趋势特征,并发生甲基化代谢;P-pg和MRP2的外排作用对槲皮素跨膜转运可能具有一定影响。

Caco-2单层细胞模型在中药化学成分吸收转运研究中的应用

Caco-2细胞来源于人体结肠癌细胞,可以参与药物的吸收、代谢、转运等过程,被看作分化的小肠上皮细胞,具有微绒毛等结构,并可分泌大量的小肠上皮细胞特有的蛋白、酶以及转运体。研究表明,Caco-2单层细胞模型可以用来探究不同条件因素对药物吸收转运的影响,对研究药物吸收机制有着重要的应用价值。

染料木素-川芎嗪共晶在Caco-2细胞模型中的转运研究

旨在考察染料木素(genistein,GEN)、川芎嗪(tetramethylpyrazine,TMP)、染料木素-川芎嗪共晶(GEN-TMP)及染料木素与川芎嗪的物理混合物(GEN+TMP)在Caco-2细胞模型中的转运特征;建立Caco-2细胞模型,并以细胞跨膜电阻和标志物渗漏检查等指标进行验证,采用高效液相色谱法,考察并计算安全浓度下药物的累积转运量、表观渗透系数和外排率,并探讨P糖蛋白(P-gp)抑制剂维拉帕米、乳腺癌耐药蛋白(breast cancer resistant protein,BCRP)抑制剂KO143和多药耐药相关蛋白2(multidrug resistance-associated protein 2,MRP2)抑制剂MK571对转运的影响。结果显示,Caco-2细胞模型完整性与功能性良好,GEN浓度为40μg/mL时,GEN、TMP、GEN-TMP以及GEN+TMP的细胞存活率分别为90.06%、84.21%、97.60%和89.37%;GEN、TMP、GEN-TMP和GEN+TMP的表观渗透系数(P_(app))大于1.0×10^(-6)cm/s,属于吸收良好药物;GEN-TMP中GEN的累积转运量和P_(app)值分别为(2.78±0.11)μg和(8.61±0.33)×10^(-6)cm/s,比GEN的(1.92±0.15)μg和(5.96±0.47)×10^(-6)cm/s提高了44.79%和44.46%;GEN+TMP中GEN的累积转运量和P_(app)值与GEN无显著性差异。GEN只受BCRP的外排作用,GEN-TMP中的GEN同时受到P-gp和BCRP的外排作用,TMP、GEN-TMP和GEN+TMP中的TMP均受到MRP2的外排作用。结果表明,相同浓度下,GEN-TMP的细胞存活率高于GEN+TMP。GEN-TMP的吸收强于GEN和GEN+TMP中的GEN,共晶受外排蛋白的作用区别于GEN和GEN+TMP中的GEN,研究工作为共晶的转运研究提供了借鉴和参考。

基于Caco-2细胞模型的辣椒素与槲皮素协同调节小肠糖代谢的分子机制

为探究辣椒素与槲皮素协同调节小肠糖代谢的分子机制,借助Caco-2细胞单层模型,研究辣椒素与槲皮素单一及联合处理对Caco-2细胞存活率、细胞膜通透性的影响。采用免疫印迹法测定跨膜蛋白Occludin、胞质蛋白ZO-1、表面生长因子受体EGFR和纤维状肌蛋白F-actin以及葡萄糖转运关键蛋白GLUT2、SGLT1、Na^(+)/K^(+)-ATPase的表达量。结果显示:各试验处理组Caco-2细胞的增殖率均大于75%,表明药物对细胞没有明显毒性,可进行后续试验。Caco-2细胞单层模型的跨膜电阻值为(315.70±26.65)Ω·cm^(2),加药后各试验组的跨膜电阻值均呈现上升趋势,表明膜通透性变小,细胞屏障功能增强,可延缓小肠对葡萄糖的吸收。同时与空白对照组相比,各试验组上调了跨膜蛋白Occludin(>0.65)、胞质蛋白ZO-1 (>0.51)、表面生长因子受体EGFR(>0.19)和纤维状肌蛋白F-actin(>0.04)的相对表达量,并且下调了葡萄糖转运关键蛋白GLUT2(>1.00)、SGLT1(>0.78)、Na^(+)/K^(+)-ATPase(>0.87)的相对表达水平。综合来看,辣椒素与槲皮素在调节小肠糖代谢方面具有协同效应,二者在高剂量水平以1∶3比例混合效果最佳,主要通过增强肠道黏膜屏障功能,下调葡萄糖转运关键蛋白水平,从而抑制小肠对葡萄糖的吸收来达到调节糖代谢的效果。

黄芪多糖脂质体的制备及其在Caco-2细胞模型的转运特性研究

【目的】研究黄芪多糖脂质体(Astragalus polysaccharide liposomes,APSL)制备及其在Caco-2细胞模型中的转运。【方法】采用薄膜分散法制备APSL,通过透射电镜观察APSL结构,鱼精蛋白法检测APSL的包封率及载药量;建立Caco-2单层细胞模型,通过透射电镜观察其结构,测量细胞电阻值及荧光素钠表观渗透系数(apparent permeability coefficient,Papp)来评价Caco-2细胞模型的致密性和完整性;分别进行肠腔侧(apical side,AP)到基底侧(basolateral side,BL)及BL到AP侧两个转运方向的跨膜转运试验,分析药物浓度及P-糖蛋白(P-gp)的抑制剂维拉帕米溶液(Verapamil,Ver)对转运的影响。【结果】APSL包封率为71.74%±4.87%,载药量为2.92%,透射电镜下可见球状双层结构,粒径为(126.6±0.283)nm(n=3),聚合物分散性指数(polymer dispersity index,PDI)为0.190±0.009;透射电镜下观察Caco-2细胞紧密结合,形成微绒毛结构,跨膜电阻值达到650Ω·cm^(2),碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)比值达到3.05,荧光素钠Papp为1.96×10^(-7)cm/s,可满足转运试验的要求。在不同浓度下(75、150、300μg/mL),黄芪多糖(APS)的外排率(efflux ratio,ER)均>1.5,APSL的ER均<1.5。3个浓度上AP-BL吸收方向上APSL组Papp均极显著高于APS组(P<0.01),且ER均低于APS组。加入P-gp蛋白抑制剂后,与APS组相比,APS+Ver组AP-BL方向Papp极显著升高(P<0.01),ER降低;而APSL+Ver组两侧的Papp均没有明显变化(P>0.05)。与APS组ER(3.995)相比,APSL组的ER(1.005)降低。【结论】APS在体外Caco-2细胞单层模型上的转运较差,为低渗透性化合物,可能存在P-gp蛋白外排,而APSL能够增加APS的转运吸收,提高药物渗透性。

Caco-2单层细胞模型上士的宁的体外吸收机制及其与甘草苷的转运相互作用

利用人结肠癌细胞系Caco-2细胞单层模型,分别考察了转运时间、药物作用浓度、P-糖蛋白抑制剂维拉帕米、溶液pH值对士的宁表观渗透系数(Papp)和累积转运浓度(TRcum)的影响,探讨了士的宁的体外肠吸收机制及甘草苷对士的宁吸收与转运的影响。结果表明,士的宁在Caco-2细胞中的转运主要为被动转运,吸收较好。甘草苷能显著促进士的宁的吸收,且当士的宁与甘草苷的配伍比例为1∶1时,对士的宁吸收的促进作用最强。同时实验还发现,士的宁可能是P-糖蛋白的作用底物,环境pH值对士的宁的外排作用有重要影响。

黄连吴茱萸药对在Caco-2单层细胞模型中的跨膜转运研究

目的:研究黄连吴茱萸不同配比在Caco-2单层细胞模型中的跨膜转运,比较小檗碱等四种主要化学成分表观穿透系数Papp的异同。方法:复制Caco-2细胞模型,采用HPLC测定转运后药液5种化学成分含量,并计算吸收系数,考察黄连吴茱萸不同配比时小檗碱等四种化学成分在细胞模型中的吸收特征。结果:随着配比中黄连比例的增加,无论是AP-BL还是BL-AP,4种化学成分的Papp均随时间的推移呈线性增加趋势,即黄连:吴茱萸为6:1时吸收率最大,差异有显著性(P<0.01)。结论:增加黄连的配伍比例,有利于黄连和吴茱萸主要化学成份的吸收,黄连吴茱萸为6:1时各主要化学成分的吸收最多。

天冬氨酸和谷氨酸及其甘氨酸二肽调控Caco-2细胞钙离子吸收的研究

为了探究天冬氨酸和谷氨酸及其甘氨酸二肽对钙离子吸收的影响机理,本文利用等温滴定量热技术、电化学、Caco-2细胞模型结合量子化学计算(密度泛函理论)对天冬氨酸和谷氨酸及其甘氨酸二肽与钙离子的相互作用进行了探究。结果表明,天冬氨酸和谷氨酸通过焓和熵驱动的放热反应与钙离子形成复合物,而其形成的二肽则是通过熵驱动的吸热反应与钙离子结合。此外,二肽比单独的氨基酸表现出更强的钙离子结合能力。量子化学计算表明,氨基酸/二肽中的羧基为钙离子的主要结合位点,在碱性条件下,会导致钙离子结合位点转移,氨基也可以参与钙离子结合。Caco-2细胞吸收实验表明,天冬氨酸和谷氨酸及其二肽均可促进钙的吸收,其中甘氨酸-谷氨酸二肽(Gly-Glu)的促进效果最好,促钙吸收率为1.33±0.115。此外,促钙吸收能力与钙离子结合能力之间没有明确的相关性,与其电子亲和力的关系更为密切。研究结果解释了天冬氨酸、谷氨酸及其甘氨酸二肽与钙之间的相互作用,为进一步开发钙补充剂提供科学依据。

莱柯霉素在Caco-2细胞单层模型中的转运特性研究

【目的】研究莱柯霉素在Caco-2细胞单层模型中的转运特性,为进一步深入了解莱柯霉素在体内的吸收过程提供试验依据。【方法】建立Caco-2细胞单层模型,通过测定跨膜电阻(TEER)值、低渗透性药物荧光素钠通透性试验的表观渗透率Papp(AP-BL)来验证Caco-2细胞单层模型的致密性并进行模型筛选。考察在Caco-2细胞单层模型中莱柯霉素从顶侧(apical side,AP)到基底侧(basolateral side,BL)及基底侧到顶侧的转运特性,分析药物浓度、pH及外排转运蛋白(P-gp、MRP2和BCRP)抑制剂3种因素对莱柯霉素转运的影响。用超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)法检测药物浓度,计算其表观渗透率和外排率。【结果】连续20 d的跨膜电阻值检测及荧光素钠通透性试验显示,随培养时间增加,Caco-2细胞单层模型的跨膜电阻值逐渐增加,在20 d时达到400Ω·cm 2左右;荧光素钠在0.1~6μg/mL内线性关系良好(R^(2)=0.991),计算荧光素钠AP侧向BL侧的表现渗透率(Papp(AP-BL))为(1.57×10^(-7)±9.92×10^(-9))cm/s,小于试验规定的0.5×10^(-6) cm/s,表明Caco-2细胞单层模型建立成功,可用于莱柯霉素的转运特性研究。莱柯霉素Papp(AP-BL)值随时间无明显变化且水平较低,而BL侧向AP侧的表现渗透率(Papp(BL-AP))值随时间递增,在孵育120 min时达到最高水平(2.0350×10^(-6) cm/s),表明肠道外排莱柯霉素的能力较强。随莱柯霉素浓度递增,Papp(BL-AP)值呈上升趋势,具有浓度依赖性。当溶液pH为8.0时,Papp(BL-AP)值(39.3871×10^(-6) cm/s)明显高于pH为6.5和7.4的溶液,表明碱性环境可加速莱柯霉素外排。维拉帕米、丙磺舒和GF1209183种转运蛋白抑制剂均能显著抑制莱柯霉素由BL侧向AP侧的转运,外排率均>1.5,可能有外排蛋白参与转运。【结论】莱柯霉素在体外Caco-2细胞单层模型上的转运较差,吸收率低,表现为低渗透性化合物;随着浓度和pH的升高,莱柯霉素外排增强;外排转运蛋白P-gp、MRP2及BCRP可能参与莱柯霉素转运过程。

基于UPLC-TQ-MS探究野鸦椿酸在Caco-2细胞单层模型上的吸收转运研究

目的本研究建立Caco-2单层细胞模型研究野鸦椿酸摄取和转运特性。方法采用超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用仪(UPLC-TQ-MS)测定野鸦椿酸的含量,考察不同时间、温度对其摄取的影响,在此基础上考察不同浓度、P-gp抑制剂、螯合剂和pH对其双向转运的影响。结果在37℃条件下,野鸦椿酸在Caco-2细胞模型上180 min时的摄取量为(8.38±0.87)μg/mg。野鸦椿酸低、中、高浓度的表观渗透系数(Papp值)与浓度呈正相关,分别为(61.41±2.92)×10^(-4)、(146.90±14.91)×10^(-4)、(167.18±6.72)×10^(-4)cm/s,P-gp抑制剂和螯合剂对其Papp值无影响,弱酸性环境(pH=6.00)可明显提高其Papp值,其外排率(ER)介于0.8~1.4之间。结论在Caco-2细胞模型中野鸦椿酸跨膜渗透性良好,其主要吸收方式为被动扩散,不是P-gp的底物,且不存在细胞旁路转运。本研究可为含有野鸦椿酸的药物的体内肠道吸收提供实验依据。

三种角型吡喃香豆素在Caco-2细胞模型中的吸收转运

邪蒿素、5-甲氧基邪蒿素和5-羟基邪蒿内酯是一类具有角型苯并吡喃香豆素骨架结构的天然产物,具有抗炎、抗菌、抗病毒、镇痛、抗肿瘤等多种药理作用[1–4],其中邪蒿素具有较强的抗病毒作用,尤其是对SARS-COV-2的多个靶点有抑制活性[5]。目前,有关3种香豆素的吸收报道甚少,而胃肠道的吸收是口服药物产生体内活性的先决条件。Caco-2细胞单层模型是目前最常用的体外肠吸收模型[6–7],本研究采用该模型模拟3种香豆素的跨膜转运,同时结合时间、浓度、温度、维拉帕米和脂溶性对跨膜转运特性的影响分析,阐释3种香豆素的肠吸收特性,为其进一步开发利用提供依据。

细胞代次对t-BHP诱导Caco-2细胞构建氧化应激模型的影响

目的:探究细胞代次对叔丁基过氧化氢(t-BHP)诱导构建人克隆结肠腺癌细胞(Caco-2)氧化应激模型的影响。方法:以不同浓度t-BHP(1、2和3 mmol/L)处理第F15代Caco-2细胞1、2、3、4、5和6 h后测定不同处理下细胞丙二醛(MDA)和8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)的含量,以确定构建Caco-2细胞氧化应激模型的基础条件。再以8-OHdG为分子标志物,探究细胞代次(F14、F15、F18、F19和F20)对Caco-2细胞氧化应激模型构建的影响。结果:采用1、2和3 mmol/L t-BHP处理F15代Caco-2细胞3~6 h均可稳定构建氧化应激模型。当以2.0 mmol/L t-BHP处理不同代次Caco-2细胞5 h后,F14、F15和F18代细胞的8-OHdG浓度均显著高于对照(P<0.05),而F19和F20代细胞的8-OHdG浓度与对照无显著差异。结论:Caco-2细胞代次会影响其氧化应激模型的构建,F19代之前的Caco-2细胞采用2 mmol/L t-BHP处理细胞5 h可稳定构建氧化应激模型。

两种阿仑膦酸钠片的崩解度和溶出度及在Caco-2细胞模型上的转运比较

目的：建立9-氯甲酸芴甲酯（FMOC）柱前衍生化高效液相色谱法测定阿仑膦酸钠片含量的方法,比较两种阿仑膦酸钠片的崩解度、溶出度和转运特性,为该药物制剂开发和临床应用提供参考。方法：采用Kromasil-C18色谱柱（4.6mm×150mm,5μm）;以甲醇-乙腈-柠檬酸与焦磷酸钠混合液为流动相,梯度洗脱;流速为1mL·min-1;柱温为35℃;紫外检测波长为265nm。结果：阿仑膦酸钠在2-200μg·mL-1范围内线性关系良好（r=0.9998）,回收率、日内和日间精密度RSD均小于15%。两种阿仑膦酸钠片的崩解度、溶出度均有一定的差异,而在Caco-2细胞模型的转运量没有显著的差异。结论：两种阿仑膦酸钠片的生物利用度、药代动力学可能存在差异。

7,4’-二羟基黄酮在Caco-2细胞模型中的代谢及转运

目的研究不同转运体对7,4’-二羟基黄酮(7,4’-DHF)及其代谢产物(7,4’-DHF-S)在Caco-2细胞模型中转运的影响。方法采用超高效液相色谱法测定Caco-2细胞孵育液中7,4’-DHF及7,4’-DHF-S的含量,采用液相色谱-质谱串联(LC-MS/MS)鉴定其结构。采用Caco-2细胞模型双向转运实验分别考察乳腺癌耐药蛋白(BCRP)抑制剂ko143和多药耐药相关蛋白2(MRP2)抑制剂MK571对7,4’-DHF及7,4’-DHF-S表观渗透率(PDR)的影响。结果7,4’-DHF可被Caco-2细胞代谢产生单磺酸化结合产物;7,4’-DHF的PDR为(1.43±0.11),ko143和MK571对7,4’-DHF的PDR分别为(1.59±0.04),(1.48±0.07),差异无统计学意义(P>0.05);7,4’-DHF-S的PDR为(1.60±0.06),ko143可显著降低7,4’-DHF-S的PDR(0.23±0.03)(P<0.01),MK571对7,4’-DHF-S的PDR无显著影响,为(1.51±0.04)(P>0.05)。结论 Caco-2细胞可介导7,4’-DHF的磺酸化代谢反应,7,4’-DHF-S可能是BCRP的底物。

Caco-2细胞模型在中药口服吸收及机制研究中的应用

吸收过程是决定口服药物生物利用度的重要因素,C aco-2细胞模型是目前国内外广泛应用的体外吸收模型,已迅速发展成为研究药物吸收的必备手段,并已获美国FDA批准用作药物筛选模型。值得关注的是,用C aco-2细胞模型来研究中药复杂成分的吸收有助于对中药有效成分的了解。以国内、外近期文献为依据,对C aco-2细胞模型在中药口服吸收及机制研究方面的应用及其可能的广阔前景加以综述。

野黄芩苷和野黄芩素在Caco-2细胞模型中的吸收转运特性

目的:研究黄酮类化合物野黄芩苷(scutellarin)和野黄芩素(scutellarein)在Caco-2单层细胞模型中的吸收和转运特性。考察缓冲液、作用时间、P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)抑制剂、多药耐药蛋白2(multidrug resistance protein 2,MRP2)抑制剂、乳腺癌耐药蛋白(breast cancer drug resistance protein,BCRP)抑制剂对野黄芩苷和野黄芩素吸收转运的影响。方法:利用Caco-2单层模型研究从绒毛面(apical,AP)侧到基底面(basolateral,BL)侧以及从BL侧到AP侧两个方向的转运过程。应用高效液相色谱法定量分析,计算转运参数和表观渗透系数(apparent permeability coefficient,Papp)。结果:两化合物在磷酸盐缓冲液和Hanks缓冲液中的Papp有差异。在磷酸盐缓冲液中野黄芩苷AP→BL侧无转运,BL→AP侧的Papp为(0.74～1.58)×10-6cm/s;野黄芩素在AP→BL侧与BL→AP侧的Papp分别为(4.33～6.79)×10-6cm/s和(1.32～2.56)×10-6cm/s。随着时间延长,Papp逐渐下降,野黄芩素的吸收转运优于野黄芩苷。P-gp抑制剂维拉帕米、MRP2抑制剂MK-571钠盐及BCRP抑制剂利血平能够促进野黄芩苷的吸收转运,维拉帕米能促进野黄芩素的吸收转运,MK-571钠盐促进野黄芩素外排。结论:野黄芩苷属于难吸收的化合物,野黄芩素吸收优于野黄芩苷,野黄芩素可通过小肠上皮被动吸收进入体内。P-gp抑制剂能够促进野黄芩苷和野黄芩素的转运,MRP2抑制剂和BCRP抑制剂能够促进野黄芩苷的转运,MRP2抑制剂促进野黄芩素外排。野黄芩苷吸收不良和外排蛋白的作用是造成其生物利用度较低的原因。

Caco-2细胞模型在口服药物吸收过程研究中的应用

目的 介绍Caco 2细胞模型的特点及其在口服给药吸收过程研究中的应用。方法 概括了近年来Caco 2细胞模型在口服药物开发中的应用情况和研究成果。结果 药物经Caco 2单层细胞转运情况的研究 ,可以预测药物在体内的吸收规律 ,为药物设计及制剂处方筛选提供科学依据。结论 Caco 2细胞模型是药物吸收过程研究的很好工具。

Caco-2细胞模型在药物研究中的应用

Caco2细胞模型广泛用于药物的吸收、代谢以及毒性研究,Caco2细胞模型作为药物吸收研究的一种快速筛选工具,在抗癌药物、无机药物、中药的研究方面得到了广泛的应用,成为药物研究的重要手段。

芍药苷在Caco-2细胞模型中吸收机制的研究

目的研究芍药苷在Caco-2细胞模型中的吸收机制。方法用Caco-2细胞单层模型研究芍药苷的双向转运,考察时间、药物质量浓度对芍药苷吸收的影响。采用高效液相色谱法检测芍药苷质量浓度,计算其表观渗透系数(Papp)。结果芍药苷在Caco-2细胞模型中,从单层细胞层顶端到基底端的转运与基底端到顶端的转运大致相同;随着芍药苷质量浓度的增加,顶端到基底端方向的吸收量近似线性增加,基底端到顶端方向的分泌量近似线性增加。结论芍药苷在Caco-2细胞模型中吸收主要是被动转运。