Lymfesystemet kan transportere tungopløselige lægemiddelstoffer
Tungtopløselige, lipofile lægemiddelstoffer har ofte svært ved at blive absorberet og transporteret fra tarmen og hen til virkningsstedet i kroppen. En mulig løsning er at formulere stofferne, så transporten via lymfesystemet øges.
Af Ditte Maria Karpf, Jette Jacobsen, René Holm og Anette Müllertz.
Fra Lægemiddelforskning 2004
Omkring 40 procent af alle de lægemiddelstoffer, som er registreret i den Europæiske Pharmacopè, er tungtopløselige i vand. Stofferne udviser ofte en lav og variabel biotilgængelighed, fordi de kun langsomt opløses i maven og tarmen eller har en lav opløselighed i tarmvæskerne. I de senere år har introduktionen af teknikker som kombinatorisk kemi og hurtig screening af store stofbiblioteker accelereret antallet af tungtopløselige lægemiddelstoffer, som ofte er meget potente. For at få gavn af stofferne er det nødvendigt at udvikle metoder til at få dem transporteret hen til virkningsstedet i kroppen.
I mange tilfælde er tungtopløselige lægemiddelstoffers optagelse i organismen afhængig af tilstedeværelsen af føde, især fedtstof (lipid) fra føden, og biotilgængeligheden er højere lige efter et måltid. Det skyldes en længere opholdstid i tarmen og især udskillelsen af fordøjelsesvæsker i tolvfingertarmen. Bugspytkirtlen udskiller enzymer, der spalter lipider, bl.a. triglycerider, fra føden. Galdesalte og fosfolipider udskilles via galden og danner miceller. Triglyceriderne nedbrydes til frie fedtsyrer og monoglycerider, der inkorporeres i micellerne. Processerne fremmer opløsningen af tungtopløselige lægemiddelstoffer, som føres gennem det uomrørte vandlag til tyndtarmsepitelet og transporteres ind i tarmcellerne.
Via lymfesystemet til blodet
Fra tarmcellen kan et stof transporters ind i blodkredsløbet ad to veje; enten direkte eller indirekte via lymfesystemet. En betydelig del af de lipofile lægemiddelstoffer transporteres via lymfesystemet, hvilket er særligt interessant, fordi stofferne herved undgår den første passage gennem leveren, hvor de kan blive omdannet eller nedbrudt. På den måde opnår lægemiddelstoffet en højere og mindre variabel biotilgængelighed og får dermed en bedre effekt.
Et stofs fysisk-kemiske egenskaber bestemmer, hvorvidt det transporteres via lymfen eller sendes direkte ud i blodet fra tarmcellerne. Når det gælder fedtopløselige næringstoffer som triglycerider, kolesterol og bestemte vitaminer, inkorporeres de i lipoproteiner. Lipoproteinerne dannes i tarmcellerne og transporteres ud i blodet via lymfesystemet. Lipoproteiner består af en hydrofob kerne af lipider og en hydrofil overflade, som er opbygget af proteiner og polære grupper fra f.eks. fosfolipider.
Meget lipofile lægemiddelstoffer, der foretrækker at befinde sig i et fedtholdigt miljø frem for i vand, transporteres med stor sandsynlighed sammen med fedtstofferne fra føden og sendes ud i blodkredsløbet via det lymfatiske system.
Tilstedeværelsen af fedtstoffer fra en lipidbaseret formulering kan øge den lymfatiske transport af et lægemiddelstof. Imidlertid vides der ikke meget om, hvilke lipider der har den største effekt på transporten via lymfesystemet.
- Chylomikron. Yderst ses skallen, bestående af phospholipider (pink), cholesterol (gul) og apoproteiner (lys pink). Inderst kerne, der indeholder triglycerider (grøn) og cholesterol estre (gule med blå "hale"). Tungtopløselige lægemiddelstoffer vil befinde sig i kernen.
Forsøg i cellekulturer
Indtil nu er der primært blevet brugt dyremodeller til studier af den lymfatiske transport. I dyreforsøg er det nødvendigt at lægge et kateter ind i lymfegangen, og denne form for mikrokirugi er meget tidskrævende og har en lav succesrate, selv for øvede kirurger. Desuden er det ikke muligt at bruge dyremodeller til at undersøge de mekanismer, der ligger bag den lymfatiske transport.
Derfor er det interessant at etablere en model baseret på en cellekultur, så man kan estimere omfanget af den lymfatiske transport af et givet lipofilt lægemiddelstof i dyr og mennesker, til at supplere dyremodellerne. Modellen kan også anvendes til at undersøge effekten af farmaceutiske hjælpestoffer som overfladeaktive stoffer, og endelig opnår man at reducere antallet af forsøgsdyr i forskningen.
Caco-2 cellekulturen er i stand til at producere lipoproteiner og er derfor ofte anvendt til at undersøge omsætningen af lipider i tarmceller, ligesom den også bruges til at undersøge aktiv transport af hydrofile lægemiddelstoffer. Imidlertid er der ikke meget viden om anvendeligheden af Caco-2 celler til undersøgelse af transport af tungtopløselige lægemiddelstoffer.
Det er ofte problematisk at præsentere cellerne for tungtopløselige stoffer, fordi de ikke opløses i de medier, der normalt anvendes til transportforsøg. Derfor opløses stofferne i biorelevante medier, der indeholder galdesalte, fosfolipider, fedtsyrer og monoglycerider i et forhold, der efterligner forholdet i tarmene.
Men desværre kan nogle af medierne være toksiske for cellerne i visse koncentrationer og under visse inkubationsforhold. Derfor er identificeret biorelevante medier, som ikke er toksiske for cellekulturen, hvorefter Caco-2 kulturen blev karakteriseret med hensyn til udskillelse af chylomikroner.
- Lymfatisk transport: Fra tarmvæggen (indsat) til blodet. De gule pile viser stoffets vej fra tarmlumen, gennem tarmcellen til lymfekanalerne i tarmen. Derfra dirigeres lymfen gennem cisterna chylii til den thorakiske lymfekanal og drænes ud i blodet ved den venstre jugulære vene. Herved undgås første passage metabolisme i leveren.
Styring af lymfatisk transport
Formålet med projektet er at evaluere sekretionen af lipoproteiner fra Caco-2 celler som en markør for lymfatisk transport af tungtopløselige stoffer. Effekten på lipoproteindannelse af farmaceutisk ofte anvendte overfladeaktive stoffer som Cremophor, Pluronic, Tween 80 og lecithin er nu blevet undersøgt i modellen.
Cremophor og Pluronic viste sig at nedsætte lipoproteinsekretionen af et tungtopløseligt modelstof, mens Tween 80 og lecithin øgede sekretionen. På basis af denne viden kan det være muligt at designe en lipidbaseret formulering af et tungtopløseligt stof, der enten kan øge eller mindske den lymfatiske transport.
I en lipidbaserede formulering, f.eks.en olieopløsning eller en emulsion, vil det tungtopløselige lægemiddelstof være i opløsning. Processen hvorved fordøjelsesvæskerne nedbryder formuleringen og frigiver stoffet til transport ind i tarmcellen er meget dårlig belyst. Den fortsatte forskning vil bl.a. focusere på at karakterisere hvilke parametre, der er vigtige for denne proces. Ud fra denne viden vil man på et rationelt grundlag kunne udvikle lipidbaserede formuleringer af et tungtopløseligt lægemiddelstof.
