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【摘要】Caco-2细胞模型（human colon adenocarcinoma cdll line）来源于人结肠腺癌细胞的Caco-2细胞，目前被公认为药物吸收研究的一种快速筛选工具；可在细胞水平上提供药物透过小肠粘膜的吸收、分布、代谢、转运的综合信息，为口服药物研究提供依据。2002年被国际认定为动物实验的替代方法，国内已有Caco-2细胞模型应用于黄酮类、生物碱类、皂苷类等口服中药成分作用机制的研究并取得了良好的成果。
【关键词】Caco-2细胞模型；口服中药成分；作用机制
【中图分类号】R3 【文献标识码】A 【文章编号】1007-8231（2018）14-0002-02
Caco-2细胞模型（human colon adenocarcinoma cdll line）最早是由美国堪萨斯大学药学院Ronald T.Borchardt博士的试验室以及英国的Ciba-Geigy试验室在二十世纪八十年代后期建立的。是第一个被国外制药企业以及试验室广泛应用的肠道吸收的细胞模型。Caco-2细胞系来源于人结肠腺癌细胞的Caco-2细胞，其结构和生化作用类似于人小肠上皮细胞，含有小肠刷状缘上皮相关的酶系，表现出与人小肠上皮细胞相似结构和功能；目前被公认为药物吸收研究的一种快速筛选工具，可在细胞水平上提供药物透过小肠粘膜的吸收、分布、代谢、转运的综合信息，为口服药物研究提供依据。
中药主要来源于天然动物、植物和矿物，其活性成分分布广泛。我国应用最早、最广泛的汤剂在煎煮过程中化学成分之间的水解转化、复合物的形成、新成分的产生等可能对活性成分的吸收产生影响[1]，研究其活性成分在体内发挥作用的机制有较大的难度。Caco-2细胞模型现已广泛的被应用于新药的筛选及吸收机制的研究，2002年被国际认定为动物实验的替代方法；国内已有Caco-2细胞模型应用于口服中药成分作用机制的研究，在分子水平研究中药的作用机制，促进中药走向现代化国际化。本文中，笔者对Caco-2细胞的基本应用情况进行综述。
1.Caco-2细胞模型及其特点
Caco-2细胞模型（human colon adenocarcinoma cdll line）来源于人结肠腺癌细胞，其结构和生化类似于人小肠上皮细胞，含有与小肠刷状缘上皮相关的酶系。与正常的成熟小肠上皮细胞在体外培育过程中出现逆向分化不同，Caco-2细胞在常规细胞培养条件下，生长在多孔的可渗透的聚碳酸酯膜上融合并自发分化为肠上皮细胞，形成连续的单层，培育约3星期后，形成致密的细胞单层，结构和生化类似于小肠上皮细胞，3～5天内适合进行转运试验。
Caco-2细胞模型在细胞分子水平研究药物在小肠的吸收代谢，已成为预测药物在人体小肠吸收以及药物转运机制研究的筛选工具。Caco-2细胞来源于人的结肠癌细胞，其功能与人的上皮细胞是相似的，不会产生上皮细胞形态学和生理学性质上的种属差异，故而同源性好；Caco-2细胞培养方法简单、细胞生命力强，比动物实验省时间，更经济；其细胞模型可同时、大批量对药物进行筛选，而所需药物量少、节约资源。
Caco-2细胞与人的小肠上皮也存在一定的差异：缺少黏蛋白产生细胞，缺少肠壁粘液层；具有较高的细胞通透性，喂养次数多，某些酶载体或细胞内容物溢出；缺少某种代谢酶；细胞的培养和代系对Caco-2细胞形态和生理性质有影响，细胞对药物的转运产生差别。
2.Caco-2细胞模型在口服中药成分的作用机制研究进展
口服中药所含成分相当复杂，应用Caco-2细胞模型进行中药的吸收代谢研究并进行安全性评估具有条件易控制，比动物实验省时、经济的特点。国内应用Caco-2细胞模型在黄酮类、生物碱、香豆素类、皂苷类、木质素等中药所含成分有研究报道，在中药炮制领域，中药成分相互作用方面也有研究报道，而该模型应用于中药复方的研究未见报道。
2.1 Caco-2细胞模型在中药体内过程研究中的应用
千层纸素A（oroxylin A,OXL）是唇形科黄芩的主要药效成分之一，黄芩中的含量约为1%～2%。具有抗菌、抗病毒的活性。冯志强[2]等研究千层纸素A在Caco-2细胞模型吸收机制是被动转运。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆杨秀伟[3]等预测口服羌活进入体循环的化学成分，应用Caco-2细胞单层模型研究羌活中紫花前胡苷元（nodakenetin,NANI）、紫花前胡苷（nodakenin,ND）、前胡苷Ⅴ（decuroside Ⅴ,DEV）、羌活苷[forbesoside；6?-O-（trans-feruloyl,FDE）]的肠吸收转运实验，结果判断：NANI为吸收中等的化合物，其他3个化合物为不易吸收的化合物，其吸收转运具有被动扩散特性；初步预测他们皆能进入体循环，发挥生物学特性，但苷元与其苷的吸收程度上存在较大差异。张蕾[4]等应用Caco-2细胞模型研究苦参总生物碱及其单体的吸收特征，苦参总碱中苦参碱、氧化槐果碱和氧化苦参碱仍主要以被动吸收方式进入体内，但比单体给药吸收更好。陈江华[5]等研究山豆根中主要成分在Caco-2细胞模型上的转运特征，实验结果显示山豆根浸膏粉中主要成分约55%易透过细胞模型，其中苦参碱在体外模型中极易被吸收，而氧化苦参碱在模型中具有低透过率，提示苦参碱是山豆根吸收进入体内的有效成分之一。另外在细胞模型两侧的样本中均检出新成分，说明经细胞代谢产生了山豆根中原本没有的代谢产物。王倩[6]等应用Caco-2细胞模型研究远志皂苷水解物的肠吸收特征，远志皂苷水解物主要活性成分是3,4,5-三甲氧基肉桂酸（TMCA）、对甲氧基肉桂酸（PMCA）、细叶远志皂苷(TF)，TMCA和PMCA具有良好的肠通透性，属于较好的化合物，而TF则通透性较差，口服吸收可能很有限；3个化合物均以被动扩散形式转运，且无外排转运机制。预测当口服给药时，TMCA和PMCA具有良好的生物利用度，很可能是远志皂苷发挥药效作用的主要成分。费巧玲[7]等利用Caco-2细胞模型研究厚朴水提物的转运特征，此研究为评价多成分的厚朴水提物建立了一种全新的方法，实验结果表明，厚朴水提物吸收较好，以被动扩散方式转运，无外排，且不影响P-gp活性，为临床合理使用厚朴提供了药动学基础。
2.2 Caco-2细胞模型在中药炮制机制研究中的应用
张爽[8]等利用Caco-2细胞模型在中药炮制学方向研究知母盐炙前后体外降血糖作用，生、盐知母水煎液可以有效地抑制Caco-2细胞单层模型上二糖酶的活力，且盐知母水煎液的抑制活性高于生知母；以葡萄糖为糖原时，生、盐知母水煎液对均可降低葡萄糖的吸收，但效果不显著。进而推测盐知母水煎液降糖机制可能主要体现在α-葡萄糖苷酶上而对葡萄糖的吸收作用影响较小。提示盐知母的降血糖作用可能与抑制二糖酶活力，对α-葡萄糖苷酶产生抑制作用有关。
2.3 Caco-2细胞模型在中药配伍机制研究中的应用
韩天娇[9]等进行附子配伍过程中二萜类生物碱在Caco-2细胞模型中吸收转运的UPLC/MS研究，实验结果表明，甘草、干姜能够抑制附子中二萜类生物碱的吸收，尤其是毒性较大的双酯型生物碱的吸收，最终起到“减毒”的作用，并且对不同类型生物碱有不同的调节作用—减少双酯型生物碱的生物利用度，增加单酯型生物碱的利用度。此课题研究从吸收的层面指出了传统的中药理论-附子与半夏、浙贝母的配伍禁忌，认为它们合用容易引起中毒和死亡。
3.结语
多年来中药的质量控制一直沿袭化学药的质量管控模式，选取几个有效成分或者指标性成分进行质量控制，有些指标性成分不具有专属性或者跟功能主治没有关联；要实现中药现代化国际化首先要明确中药的药效物质基础，遵从中医药理论前提下，选取中药饮片或者复方，对已明确的有效成分、有效部位应用Caco-2细胞模型进行作用机制研究，对毒性反应、配伍禁忌等进行合理化研究，在分子水平阐明作用机制。大部分中药的有效成分和作用机制尚不明确，相信该模型越来越多的应用于口服中药成分研究领域，明确中药药效物质基础及作用机制，为中药的现代化国际化助力。
【参考文献】
[1]严永清.中药复方中物质基础的增效因素[J].世界科学技术-中药现代化，2001,3（2）:17-20.
[2]冯志强，谢智勇，廖琼峰，等.千层纸素A在Caco-2细胞模型中的吸收机制研究[J].中南药学,2011,7（9）:481-484.
[3]杨秀伟，张鹏，吴琦.羌活中呋喃香豆素类在人肠源Caco-2细胞单层模型的吸收转运研究[J].中草药,2009,40（5）:748-753.
[4]张蕾，冯志强，陈秀健，等.苦参总生物碱及其单体在Caco-2细胞模型的吸收特征研究[J].中草药,2012,43（12）:2462-2467.
[5]陈江华，杨林、邓中平.山豆根中主要成分在Caco-2细胞模型上的转运特性[J].中国实验方剂学杂志,2015,21（13）:5-8.
[6]王倩,潘瑞乐，肖冰心，等.以Caco-2细胞模型研究远志皂苷水解物的肠吸收特征[J].中南药学,2012,10（6）:405-408.
[7]费巧玲，王建，侯瑞，等.厚朴水提物在Caco-2细胞模型中的转运特征研究[J].中草药,2016,47（13）:2313-2318.
[8]张爽，高雁，王晓婷，等.知母盐炙前后体外降血糖作用的研究[J].现代药物与临床2016,31（12）:1883-1886.
[9]韩天娇，宋风瑞，刘忠英，等.附子配伍过程中二萜类生物碱在Caco-2小肠吸收细胞模型中吸收转运的UPLC/MS研究[J].化学学报，2011,69（15）:1795-1802.
论文作者:李冬云1,赵颖1,张红竹2,刘姣2(通讯作者)
论文发表刊物:《心理医生》2018年14期
论文发表时间:2018/6/21
标签：细胞论文; 模型论文; 中药论文; 小肠论文; 生物碱论文; 成分论文; 机制论文; 《心理医生》2018年14期论文;