Impact of imperatorin and isoimperatorin on the pharmacokinetics of abemaciclib both in vivo and in vitro

技术摘要：补骨脂素（Imperatorin）与异补骨脂素（Isoimperatorin）对阿贝西利（Abemaciclib）药代动力学的影响

问题陈述
阿贝西利是一种临床批准用于治疗激素受体阳性、HER2阴性晚期或转移性乳腺癌的CDK4/6抑制剂。其代谢主要由细胞色素P450 3A4（CYP3A4）酶介导。同时，补骨脂素（IMP）和异补骨脂素（IIMP）是存在于多种药用植物（如白芷、茴香）中的天然呋喃香豆素，具有包括抗肿瘤效应在内的药理活性。虽然先前的研究已经证实呋喃香豆素可以抑制CYP450酶，但IMP/IIMP与阿贝西利之间具体的药物相互作用（DDIs）仍缺乏充分探讨。鉴于这些化合物在临床设置中可能被共同使用，因此迫切需要评估IMP和IIMP是否会改变阿贝西利的药代动力学（PK）特征，从而可能导致毒性或治疗失败。

方法学
本研究采用了一种结合体内动物模型、体外酶促实验和计算分子对接的综合方法来评估这种相互作用。

• 体内药代动力学： 将18只雄性Sprague-Dawley (SD) 大鼠随机分为三组：对照组、IMP处理组（50 mg/kg/天，持续14天）和IIMP处理组（50 mg/kg/天，持续14天）。所有组别在最后一次给予IMP或IIMP给药30分钟后，接受单次口服剂量为10 mg/kg的阿贝西利。在72小时内收集血浆样本，并使用经过验证的UPLC-MS/MS方法分析以确定阿贝西利浓度。使用DAS软件计算药代动力学参数（$AUC_{0-\infty}$、$C_{max}$、$CL_z/F$、$t_{1/2}$）。
• 体外代谢： 制备大鼠肝微粒体（RLMs）以模拟肝脏代谢。本研究测定了IMP和IIMP对阿贝西利代谢的半最大抑制浓度（$IC_{50}$）。此外，通过使用各种底物和抑制剂浓度进行酶动力学研究，生成Lineweaver-Burk图和Dixon图，从而计算抑制常数（$K_i$ 和 $\alpha K_i$）以确定抑制机制。
• 分子对接： 使用AutoDock Vina和AutoDock 4.2进一步研究了抑制机制。将CYP3A4的3D晶体结构（PDB ID: 2J0D）与IMP、IIMP及阿贝西利进行对接，以分析结合亲和力以及与特定氨基酸残基的相互作用。

关键结果

• 药代动力学改变： 与对照组相比，联合给予IMP或IIMP显著改变了大鼠体内阿贝西利的PK特征。
  • 暴露量： 两组均表现出显著升高的$AUC_{0-\infty}$和$C_{max}$值。IMP组的$AUC_{0-\infty}$增加了1.70倍，$C_{max}$增加了1.59倍。IIMP组的$AUC_{0-\infty}$增加了1.58倍，$C_{max}$增加了1.44倍。
  • 清除率与半衰期： 表观口服清除率（$CL_z/F$）显著降低（IMP组约降低42%，IIMP组约降低38%）。两组治疗组的消除半衰期（$t_{1/2}$）均有所延长。
• 体外抑制： 在RLMs中，IMP和IIMP对阿贝西利代谢表现出中度抑制作用，$IC_{50}$值分别为6.79 µM和6.56 µM。动力学分析表明，这两种化合物通过混合型抑制机制抑制阿贝西利的代谢。
• 分子对接： 模拟结果表明，IMP、IIMP和阿贝西利均与CYP3A4表现出较强的结合能力。计算出的最小结合能分别为-7.9 kcal/mol和-10.3 kcal/mol。具体而言，发现IMP和IIMP在CYP3A4活性位点内与ALA-370和ARG-105氨基酸残基形成氢键，这表明它们对酶代谢阿贝西利的能力产生了竞争性或变构干扰。

意义与主张
作者得出结论，补骨脂素和异补骨脂素通过抑制CYP3A4活性，在体内和体外均显著损害了阿贝西利的代谢。这种抑制导致阿贝西利全身暴露量增加且清除率降低，如果在未进行剂量调整的情况下共同使用这些化合物，可能会增加不良反应的风险。

本文声称，这些发现为临床实践中考虑潜在的药物相互作用提供了科学依据。具体而言，作者建议，当阿贝西利与含有IMP或IIMP的中药/草药联合使用时，临床医生应考虑调整剂量以减轻毒性风险。该研究强调了在现代靶向癌症治疗背景下评估如呋喃香豆素等天然化合物对于确保患者安全的必要性。