caco-2细胞膜模型实验概述

Caco-2细胞单层膜模型实验概述

口服给药是最重要的给药方式之一，药物在肠道内的吸收速度及程度是影响药物生物利

用度的重要因素。药物的肠道吸收研究可以提供吸收机制、吸收部位及影响吸收的因素等重

要信息，为药物的研发提供参考。

一、口服药常用的研究方法

目前研究药物在肠道吸收的方法主要分为体内法（in vivo）、在体法（in situ）、体外

法（in vitro）。3种研究方法适用不同的研究对象，应根据不同的研究需要进行选择。

1. 体内法

体内法是以整体动物机体为研究对象，进行药动学研究。

口服给药后，在不同时间点采集生物样本如血液、尿液，再通过一定方法测定其药物

浓度，计算达峰时间（Tmax）、达峰浓度（Cmax）、药时曲线下面积（AUC）等药动学

参数，进而评价药物吸收的程度和速度。

此法采用整体动物进行实验，能真实地反映药物口服后的体内吸收情况，但是它综合

了物化、生理、剂型等众多因素的结果，不能特异性地反映肠道对药物的吸收作用。

又由于实验周期长、操作相对繁琐、影响因素较多、动物个体差异较大等原因，故体

内法很少应用于药物吸收机制的研究，一般用于研究药物体内药动学特征。

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2. 在体法

常用的在体法包括在体肠灌流法、肠襻法、肠道血管插管法等。

在体法是建立在整体动物水平上的实验，与体内法不同的是其将干扰因素大大减少，

同时保证了肠道神经与内分泌调节的完整性，也保证了血液与淋巴液供应，使得待考察组

织的生物活性大大提升谷维素片的功效 ，能够较为准确地反映药物在肠道的真实吸收情况，常用于研究药

物的渗透和吸收动力学。

在体法由于是建立在整体水平之上，因此个体差异较大，对实验动物的数量有一定要

求，以保证最小的数据变异。

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3. 体外法

常用的体外法主要有外翻肠囊法、组织流动室法、刷状缘膜囊泡法、细胞培养模型法

等。

这些实验方法是基于分离部分肠黏膜或肠段，或是采用人肠细胞模拟肠环境评价药物

吸收情况。

总的来说体外法优点在于操作简单、试验周期短，可以用于药物早期高通量筛选。

但肠道的不同节段以及缺乏血液、淋巴液的供应对细胞旁路通道和酶活性造成的影响

均会影响实验结果，其组织活性与其在体内环境中会存在较大的差异，不能反映药物在肠

道环境中的真实吸收情况。

方法 优点 缺点

体内法 能够真实反映药物的总体吸难以从细胞和分子水平研究

收情况 药物的吸收机制

在体法 能够较为准确地反映药物在个体差异大，需要动物数量

肠道的真松柏树的象征意义 实吸收情况 大

体外法 操作简单、周期短 不能反映药物在肠道环境中

的真实吸收情况

二、Caco-2细胞模型实验

细胞模型是体外法评价药物吸收的重要手段，最常用的是Caco-2细胞模型。

1. 模型介绍

Caco-2细胞模型最早是由美国堪萨斯大学药学院Ronald rdt博士的实验室以及

英国的Ciba-Geigy实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

实验室广泛应用的肠道吸收的细胞模型。也是迄今为止的最好的肠道转运模型和上皮转运模

型。

Caco-2细胞系来源于人的直肠癌，其结构和生化作用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细胞在传统的细胞培养条件下，生长在多空的可渗透的聚碳酸酯膜上可达到融合

并自发分化为肠上皮细胞，形成连续的单层。培育21天以后，形成致密的细胞单层，结构

和生化作用类似于小肠上皮细胞，跨膜电阻值大于400以上，3-5天内适合进行操作实验。

2. Caco-2细胞的特点

生化性质特征如下表所示：

类别 组分

主动转运系统 糖类、氨基酸、二肽、胆酸及维生素B12内源性因子的主动转运载体

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小肠细胞刷状缘的酶

I相代谢酶：CYP1A1

酶

II相代谢酶：谷胱甘肽S-转移酶，-葡萄糖醛酸ps透视线 糖苷酶及磺基转移酶

存在PGP、MRP外排系统及细胞色素P450同工酶（与人小肠上皮细胞

一致）

Caco-2细胞单层膜模型构建成功后，在膜的两侧分为了A侧（肠腔侧）与B侧（基底

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侧）。示意图如下所示：

Caco-2细胞模型雷锋的作文 的优点：

1、细胞培养条件相对容易控制，能够简便、快速的获得大量新的、有价值的信息，这

些信息易于转化为药物转运、代谢的基本原理。

2、Caco-2细胞来源是人结肠癌细胞，同源性好。该模型与细胞在肠中的吸收有良好的

相关性、较高的重现性。在很多方面，其功能与人小肠上皮细胞是相似的，同源性好，不会

产生上皮细胞形态学和生理学性质上的种属差异；

3、与动物实验相比，Caco-2细胞生命力强，培养方法简单，相对要比动物实验更经济

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高效；

4、改模型有较广泛的适用性（可用于原料药、制剂、大小分子的跨肠膜研究）

5、Caco-2细胞内有药物代谢酶，可在有代谢状况下测定药物的跨膜转运。

6、可用于区分肠腔内不同吸收途径的差别。

7、培养成都的Caco-2细胞是致密的单层细胞，具有与正常的小肠上皮细胞相同的极性，

可以从不同方向进行摄取和转运渗透实验，可用于区分肠腔内吸收的差别；

Caco-2细胞模型的局限性：

但是Caco-2细胞与人小肠上皮细胞也有一定差异，在研究药物转运中表现出一定的局

限性，如：

1、Caco-2细胞由于缺乏分泌粘液的杯状细胞，因而缺乏小肠上皮中的黏液层；

2、缺少某些代谢酶；

3、细胞的培养和代系对Caco-2细胞形态学和生理性质有影响，引起稀薄啊对药物转运

产生差异。

4、由于培养条件的差异，不同实验室出来的结果不好直接比对；

尽管Caco-2细胞模型有一定的不足，但是在阐明药物吸收机制，预测体内吸收和药物

相互作用，评价口服药物或制剂的安全性等方面仍然是一个很好的工具。

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Caco-2细胞模型是首个被国外制药企业以及实验室应用的模拟肠道吸收的药物筛选模

型，已广泛应用于药物在小肠吸收的评价与转运机制研究中。2002年被国际认定为动物实

验替代方法，已经被FDA批准。

三、Caco-2细胞模型中常用试剂

收集了一些在Caco-2研究中比较常见的试剂如下2个表格所示：

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化合物 研究涉及的指标

盐酸氯丙嗪、盐酸阿米洛利、菲律宾菌素、氧化苯砷 内吞阻断剂

表2：

P-gp抑制剂 维拉帕米

MRP2抑制剂 丙磺舒、MK-571

BCRP抑制剂 依克立达、KO143

OATP2B1抑制剂 雌酮-3-硫酸钠

旁路转运促进剂 去氧胆酸钠

能量抑制剂 叠氮化钠

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四、Caco-2细胞模型在药物研究中的应用

Caco-2细胞模型常用的领域主伤感的文案 要集中在如下几个方面：

1、研究药物结构-吸收转运关系

2、预测药药物的口服生物利用度

3、研究药物剂型对吸收的影响

4、确定药物在肠腔吸收的最适pH值

5、评价前体药物的口服吸收

6、用于研究药物的被动转运研究

7、用于载体介导主动转运的研究

8、用于药物外排机制的研究

以Caco-2细胞模型在中药吸收方面研究为例进行补充说明。

以黄酮类化合物中的槲皮素4’-葡萄糖苷研究为例，该化合物在Caco-2细胞模型中不被

吸收。外排呈饱和过程，这一外排过程不被PGP抑制剂维拉帕米抑制，但却被被MRP抑制

剂MK571竞争性抑制。这一结果说明槲皮素4’-葡萄糖苷在Caco-2细胞模型中的外排是有

MRP介导的，同时服用MRP抑制剂对提高该化合物的口服吸收程度可能有帮助。

以蛇床子素及其制剂研究为例，研究蛇床子素、蛇床子素-环糊精包合物及其包合物分

散片的摄取和跨膜转运，考察其时间、温度、浓度、吸收促进剂和抑制剂对药物摄取及跨膜

吸收的影响，并比较原料药与制剂吸收过程的差异。结果说明蛇床子素主要以被动扩散的方

式被吸收，包合物和分散片中的药物以被动转运为主，少部分以细胞旁路转运途径被细胞吸

收；难溶性药物经包合物可促进其吸收，制剂辅料对药物的吸收有一定的促进作用。

Artursson 等用Caco-2 细胞模型研究了多种不同结构化合物的转运机制，发现Papp值

均在510 ～510 cm/s 之间，经过与体内研究结果比较发现，吸收率在1% - 100%间的

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物质，其Papp在0. 1～110 cm/s 之间; 完全吸收物质的Papp一般大于10 cm/s，而吸收

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＜1%的物质，其Papp一般低于10 cm/s。还有其他很多例子就不在此赘述了，大家如果感

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兴趣，可以再进行文献调研和网上资料为什么打嗝不停 收集。

全文参考网上信息资料收集整理而成，如果大家对Caco-2细胞模型实验感兴趣可以继

续寻找相关信息，希望能对大家有那么一点点用处就知足了。

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