藥物代謝過程包含化合物影響、結構改變、分子裂解等因子影響,分子結構依據生化性質及化學特 性經酵素或非酵素反應修飾。飲食中抗氧化物質為不同酵素受質,抗氧化物可受異物代謝酵素影響,例 如 : cytochrome-P450- dependent monooxygenases (CYP450) 和 phase II 生 物 轉 換 結 合 酵 素 (UDP-glucuronosyl transferases 或 phenol sulphotransferases)代謝,抗氧化物也會受到其它酵素代謝,例 如esterases 切 除 carotenol 上 脂 肪 酸 , 或 β-glucosidases 將 ο-glucosides 釋 放 出 。 在 組 織 中 及 腸 道 細 菌 β-Glucosidases會將結合之碳水化合物移除,使得flavonoid活化。Massey等人(1984)以富含quercetin飲食 中,由血漿得到結合形式衍生物及甲基化形式isorhamnetin (3’-methylquercetin)、isorhamnetin占血漿中 quercetin之20-30%,早期由老鼠實驗所得數據顯示, 3’-methylquercetin在血漿中循環quercetin佔有80%,
isorhamnetin及flavonol代謝物以結合形式進行循環(Manach et al., 1996)。Catechol之氫氧基與glucuronic acid、sulphate、glycine、ο-methylation結合作用為植物酚類代謝路徑 (Stahl et al.,2002)。
許多研究顯示 flavonoids 為小腸 UDP-glucuronyl transferases 和 catechol-ο -methyltransferases 之受 質,其在小腸之迴腸空腸經deglycosylation 和 methylation 之結合反應如 glucuronidation(Kuhnle et al., 2000;
Manach et al., 1998; Spencer et al., 1999)。Glucosides 之 deglycosylation 發生於小腸及肝臟,具廣泛專一性 細胞β-glucosidase 在小腸上皮細胞及肝臟細胞被發現(Day et al., 1998; Lambert et al., 1999),小腸刷狀緣 存有β-glucosidase、lactase phloridzin hydrolase (Day et al., 2000),flavonoids 吸收在小腸代謝後,在肝臟 有 methylation 、 sulphation 、 glucuronidation 主 要 反 應 形 成 結 合 態 , flavonoid 生 物 轉 換 能 力 , 如 catechol-ο-methyl transferase(Mannisto and Kaakkola, 1999)可以催化 sulphate 及 glucuronic acid 結合反應,
並在肝臟中活化。攝取flavonols 代謝主要在肝臟(Griffiths, 1982)及小腸(Scalbert and Williamson, 2000),
catechol- ο-methyl transferase 存於腸細胞中(Okushio et al., 1999),利用動物實驗了解 flavonoid 環狀之分
解反應,初期經腸道微生物酵素作用demethylation 和 dehydroxylation 產生酚酸,細菌酵素會催化許多反 應,包括glucuronides、sulphates、glycosides 水解、dehydroxylation、demethylation、降低雙鍵數目、環 裂解、酚酸decarboxylation(Hollman and Katan 1999)。本實驗探討 sesamol 原型態及結合態代謝物在組織 分佈情形,並且由尿液及糞便了解sesamol 排除現象。
1.sesamol、sesaminol 及 sesaminol triglucoside 分析方法之確效
以線性迴歸法計算,在 0.2 – 25 μg/ml 之濃度範圍內之校正曲線方程式,具有良好之線性關係 (r2 >
0.997)。表七為 Sesamol 於同日內 (intra-day) 及異日間 (inter-day) 分析方法之確效結果。於同日內分析 之變異係數 (CV%) 小於 2 %,偏差百分比 (bias%) 介於 ± 4 % 之間;於異日間分析之變異係數 (CV%) 小於 5 %,偏差百分比 (bias%) 介於 ± 4% 之間。表十三、表十四、表十五、表十六、表十七及表十八 分別為為 sesaminol 及 sesaminol triglucoside 於大鼠組織、腸道及排出物之同日內 (intra-day) 及異日間 (inter-day)確效結果。於同日內分析之變異係數 (CV %) 小於 3 %,偏差百分比 (bias %) 介於 ± 4 % 之 間;於異日間分析之變異係數 (CV %) 小於 3 %,偏差百分比 (bias %) 介於 ± 6 % 之間。實驗結果顯 示此分析方法不論是在同日內或異日間之精密度 (precision) 及準確度 (accuracy) 皆在 ± 15 % 之可接 受範圍內 (Causon, 1997),即此分析系統在 0.2 – 25 μg/ml 之濃度範圍內具有良好之靈敏度及再現性,而 最低定量極限為 0.02 μg/ml。
2. sesamol、sesaminol 及 sesaminol triglucoside 組織分佈
藥物進入體循環後分佈於全身各組織。由於不同組織的血液流動差異,藥物與組織結合力不同,各 部位組織pH 值和細胞膜通透性差異等影響,藥物分佈會有差異(Shargel et al.,1999)。本實驗採以氰甲烷 及醋酸緩衝溶液萃取方式,因氰甲烷可以在正常生理pH 下以較少量溶劑去除蛋白質(Blanchard, 1981), 可有效將組織中與蛋白質結合之原形藥或結合態代謝物萃出,各組織回收率之計算方式為,將 sesamol 標準溶液加入空白組織液中,予以定量,其各組織回收率結果,如表八所示,此法萃取組織中 sesamol 有很好回收率。將sesaminol 及 sesaminol triglucoside 標準溶液加入空白組織液中,予以定量,其各組織 回收率結果,如表二十三及表二十四所示,此法萃取組織及腸道中sesaminol triglucoside 有很好回收率,
而sesaminol 因油溶性特性,在此萃取系統中回收率不及 sesaminol triglucoside 佳。
在各組織中藥物濃度計算,因組織中含有血液,為了將求得真實組織中藥物濃度,需扣除組織中殘 留血液(血藥濃度),本實驗則以定量各組織中 hemoglobin 含量(表九),求得組織中血液比例,求得各組 織中藥物濃度。由全血所測得標準曲線回歸方程式為y=0.0253x+0.0011 (r2=0.9999),各組織血紅素分佈,
如表十所示,以高血流量組織-肺臟及心臟含量最高,而其次為排除代謝器官-腎及肝臟,腸道血紅素分 佈最少。
sesamol 在組織分佈實驗中,給予 sesamol(100mg/kg)後,經各組織中血紅素測定,以高血液流量 組織-肺臟及心臟,如圖十一及圖七所示,因受到血液與組織間交互作用,使肺臟及心臟中有較高濃度,
與Umeda-Saeada 等(1999)的研究結果相同,sesamin 及 episesamin 可以經過淋巴循環系統,所以在肺臟 組織中有較高濃度。各部位組織 sesamol 及結合態代謝態產物分佈情形,如圖十二所示,以血漿中藥物 濃度最高,而在血漿中sesamol sulfates 及 glucuronides 之濃度明顯高於其原型態,在給藥後之 60 分鐘,
如圖八、圖九及圖十所示,sesamol 結合態代謝物所佔比率高達 96.48 %(包含原型及結合態代謝物),
比較兩種代謝物含量,sesamol sulfates 為 sesamol glucuronides 之兩倍,結合態代謝物在體內的滯留時間 皆比sesamol 長,推測結合態代謝物進行腸肝循環。
sesaminol 及 sesaminol triglucoside 在組織分佈實驗中,給予 sesaminol (220 mg/kg)及 sesaminol triglucoside(500 mg/kg)後,經各組織中血紅素測定,以高血液流量組織-肺臟及心臟,如圖十五及圖 二十四所示,因受到血液與組織間交互作用,使肺臟及心臟中有較高濃度,與 Umeda-Saeada 等(1999) 的研究結果相同,sesamin 及 episesamin 可以經過淋巴循環系統,所以在肺臟組織中有較高濃度。淋巴 系統由淋巴結(lymph nodes)與淋巴管(lymphatic vessels)所構成,負責將組之間液送回心血管系統。各器 官及組織間質內,則有許多淋巴微管(lymphatic capillaries),由基底膜上單層內皮細胞所構成,其運送 方式為淋巴微管匯流淋巴管,聚集後大型淋巴管,經由頸部及胸部上方頸靜脈及鎖骨下靜脈接合注入 靜脈內,而這些交界處含有瓣膜,使得淋巴液單方向注入靜脈,進而將組之間液帶入心血管系統。各 部位組織sesaminol 及 sesaminol triglucoside 及結合態代謝態產物分佈情形,如圖十六及圖二十五所示,
以血漿中藥物濃度最高,而在血漿中sesaminol 及 sesaminol triglucoside sulfates 及 glucuronides 之濃度 明顯高於其原型態,在給藥後之 360 分鐘,如圖十六、圖十八、圖二十三及圖二十五所示,sesaminol 及sesaminol triglucoside 結合態代謝物含量高於原型態,比較兩種代謝物含量,sesaminol sulfates 高於 sesaminol glucuronides,結合態代謝物在體內的滯留時間皆比 sesaminol 及 sesaminol triglucoside 長,並 在腸道系統有較高含量,推測結合態代謝物進行腸肝循環。
在腦部組織,雖然供給腦部的血液量占心臟輸出量的 1/6,但分佈到腦組織的藥物卻受到限制,但
脂溶性藥物(如 thiopental)能很快進入腦組織而且迅速發揮其藥理作用,但水溶性較高的藥物卻非常緩慢 地進入腦部,與其他部位微血管相比,腦部微血管與內皮細胞相互聯接更為緊密,使水溶性藥物擴散緩 慢,另外對水溶性藥物的阻礙屏障是膠質結締組織中星形細胞(astrocyte)所組成的星形細胞鞘,與微血管 內皮基膜緊密鄰接,微血管內皮和星形細胞鞘在一起構成血腦屏障(Blood-brain barrier)。因為屏障僅與 微血管壁相聯繫而與實質細胞無關,所以它賦於腦組織與其他組織不同的滲透性特徵。因此,極性物質 可進入大多數其他組織間液但不能進入腦組織。藥物可以經由脈絡叢直接進入側腦室腦脊液,再由腦脊 液通過被動擴散進入腦組織。然而決定藥物通透到腦脊液或進入其他組織速率的因素有:藥物與蛋白質 結合程度、解離度和極性範圍。中樞神經系統的血液流動極佳,一般而言,通透性是藥物分佈速率的主 要影響因素。然而,對大多數組織間液而言,血液流動是主要影響因素(Shargel et al.,1999)。在本實驗中 腦部所測得主要以 sesamol 原形藥為主,如圖九所示,推測可能因結合態代謝物極性較高,無法完全穿 透血腦障壁,使得較低極性 sesamol 在腦部中有較高濃度。其他組織中不同時間下,如圖十二所示,均 以sesamol sulfates 濃度較 sesamol glucuronides 高,其中以肝臟及腎臟含量最高,如圖八所示,肝臟中
sesamol sulfates 與 sesamol glucuronides 濃度,在 60 分鐘時分別為 61.73 ± 3.99、17.59 ± 1.06 μg/g。在 sesaminol 實驗中腦部所測得主要以 sesaminol sulfates 結合態為主,其他組織中不同時間下,如圖十六及 圖二十三所示,均以sesaminol sulfates 濃度較 sesaminol glucuronides 高,其中以心臟含量最高。
在 Higaki 等人(2003)在大鼠離體實驗中,以肝臟灌流模式發現 sulfates 經肝臟細胞與血管中 sinusoidal membrane 進入血液之含量遠高於 glucuronides,並且 glucuronides 於膽管清除率高於 sulfates,
Takenaka 等人(1997)研究指出在老鼠之肝臟 influx clearance,以 glucuronides(1.20 ml/min/g)較 sulfates
(0.74 ml/min/g)高,這些結果可以解釋本實驗中為何血液循環中 sesamol sulfates 濃度高於 sesamol glucuronides,且在組織分佈中肝臟 glucuronides 排除高於 sulfates。在正常生理狀況下,由於 MRP2 在 肝臟的表現量較在腸或其他組織的表現量高 (位於 canalicular 或 apical site),MRP3 在肝臟的表現量較 在腸或其他組織的表現量低 (位於 basolateral site);因此肝臟中大多數結合後的有機陰離子是經由 MRP2 排至膽道。當 MRP2 轉送器有缺陷或缺乏的老鼠或因 MRP2 轉送器有缺陷而患 Dubin-Johnson 症候群的人,其肝臟會代償性的誘使 MRP3 表現增加,進而將原本因應自膽道排除的有害化合物轉送 至血液中再經腎臟排除,以便減少因阻塞性黃膽造成肝臟中有害肝細胞的物質淤積。除了膽汁阻滯的情 況會誘導 MRP3 表現增加外,也有報導指出 phase II 酵素誘導劑,如: TSO 和 DAS,可經由與 CAR 和 PXR 等這些 nuclear receptor 無關的途徑增加 MRP3 的表現。此外外生素 (xenobiotics) 如:
omeprazole,ß-naphthoflavone,和 2-acetylaminofluorene (2-AAF) ,也可增加人類肝癌細胞株 (Hep G2) 表 現 MRP3。然而,這些藥物誘導肝臟中 MRP3 表現增加的機制仍有待進一步探討。另外在組織中腸、
肝、腎已發現陰離子的transporters,如 organic anion transporters (OATs)及 multidrug resistance proteins (MRPs),可以運送負電荷的結合態代謝物進出細胞(Chan, 2004 and Arrese, 2002),進而影響結合態代謝 物在組織中所佔比率,Moon(2000)研究指出在 quercetin 結合態代謝物可能相互競爭 transporters,使得 glucuronides 較易 pump out 至腸道中。Shibayama (2004)研究指出肝臟結合態代謝物濃度較腎臟低,可能 因為活化肝臟中multidrug resistance protein 2 (MRP2)之表現,但卻對腎臟 MRP2 無影響。在本實驗中推 測造成肝臟中 sesamol 結合態代謝物較低,可能因結合態代謝物排除至膽管,導致肝臟結合態代謝物濃 度較腎臟低。另外Deguchi (2003 )等人測得 Indoxy sulfates 在血中濃度高時,Indoxy sulfates 可由血液至
肝、腎已發現陰離子的transporters,如 organic anion transporters (OATs)及 multidrug resistance proteins (MRPs),可以運送負電荷的結合態代謝物進出細胞(Chan, 2004 and Arrese, 2002),進而影響結合態代謝 物在組織中所佔比率,Moon(2000)研究指出在 quercetin 結合態代謝物可能相互競爭 transporters,使得 glucuronides 較易 pump out 至腸道中。Shibayama (2004)研究指出肝臟結合態代謝物濃度較腎臟低,可能 因為活化肝臟中multidrug resistance protein 2 (MRP2)之表現,但卻對腎臟 MRP2 無影響。在本實驗中推 測造成肝臟中 sesamol 結合態代謝物較低,可能因結合態代謝物排除至膽管,導致肝臟結合態代謝物濃 度較腎臟低。另外Deguchi (2003 )等人測得 Indoxy sulfates 在血中濃度高時,Indoxy sulfates 可由血液至