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1994年Fei和Boll等从兔小肠中首次克隆小肠寡肽转运蛋白(peptidetransporter1，PEPT1)，1995年Liang等成功克隆出人小肠寡肽转运蛋白(hPEPT1)，1995年Miyamoto等成功克隆出大鼠小肠寡肽转运蛋白。hPEPT1含有708个氨基酸残基和十二个跨膜多肽链，主要表达在小肠，在肝和肾也有少量表达。PEPT1的底物为二肽、三肽化合物和一些药物，但不包括氨基酸和四肽及其以上。由于氨基酸结构的多样性，因此它的药物底物是非常广泛的。PEPT1属于低亲和性高转运能力的转运系统，即米氏常数Km和Vm都比较大，这非常有利于PEPT1对其底物的肠吸收，因为肠道中高浓度底物不容易使其转运能力达到饱和，PEPT1仍然发挥有效的吸收载体作用。因此PEPT1在提高药物的口服吸收过程中发挥着非常重要的作用。目前已经有一些非常成功的利用PEPT1来提高口服生物利用度的实例，如抗病毒药物阿昔洛韦，口服生物利用度很低，仅为20％，但是阿昔洛韦(Acyclovir)的L-缬氨酸酯伐昔洛韦可提高阿昔洛韦口服生物利用度3～5倍，口服伐昔洛韦后血浆中的阿昔洛韦与静脉注射阿昔洛韦相当。研究结果表明，伐昔洛韦生物利用度的增加是由于其是PEPT1的底物。缬更昔洛韦也是在PEPT1的介导下提高母药的口服生物利用度的。
阿糖胞苷(arabinosylcytosine，cytarabine，ara-C)在临床上主要用于治疗白血病，ara-C由于有糖基的存在，分子极性很大，导致小肠膜通透性差；而且ara-C在体内容易被肠道黏膜和肝脏的胞嘧啶脱氨酶作用脱氨，生成无活性的尿嘧啶阿糖胞苷，因此差的膜通透性和低的代谢稳定性使得ara-C口服生物利用度很低(约为20％)，在临床上不适合口服给药而必须采用静脉注射途径。因此提高ara-C口服生物利用度，开发适合口服给药的ara-C前药是非常有意义的。
为了提高ara-C的口服生物利用度，本文合成了6个ara-C的5’位氨基酸酯类前体药物。在合成过程中，利用苄氧羰基(Cbz)保护ara-C的氨基后，能明显提高目标产物的收率。
利用Caco-2细胞模型研究了6个ara-C的5’位氨基酸酯类前药的膜通透性，其中L-缬氨酸酯前药5’-L-valyl-ara-C的膜渗透率是8.9×10-6cm/s，是ara-C的10.9倍。将5’-L-valyl-ara-C作为先导化合物，对其吸收机理、稳定性和体内药物动力学进行研究。
0.2nM的Leptin长期诱导(大约7天)Caco-2细胞，会导致Caco-2细胞上面的PEPT1表达量的增加，主要原因是Leptin增加了PEPT1RNA的稳定性。在本实验中，经过Leptin诱导的Caco-2细胞，对PEPT1的典型底物Gly-Sar的摄取量比未经诱导的Caco-2细胞提高了95％。在Leptin诱导的Caco-2细胞上，5’-L-valyl-ara-C的摄取量提高了1.52倍，并且Gly-Sar对5’-L-valyl-ara-C的摄取量有明显的抑制作用，但是L-缬氨酸却没有。因此，5’-L-valyl-ara-C是PEPT1的底物。5’-L-valyl-ara-C还能够以浓度依赖的方式抑制Gly-Sar在Caco-2细胞上的摄取，半数抑制浓度(50％inhibitoryconcentration，IC50)是2.18mM。
化合物5’-L-valyl-ara-C在磷酸盐缓冲液中的稳定性随着pH的升高而逐渐下降。在pH7.4的小肠匀浆和肝匀浆中，化合物5’-L-valyl-ara-C的半衰期分别是46和34min。在大鼠胃液、小肠液和胃液中，5’-L-valyl-ara-C的半衰期分别是28.4h、7.5h和84min。5’-L-valyl-ara-C在小肠匀浆和肝匀浆中的半衰期很短，预示该前药口服吸收后，首过效应应该是其转化成母药的主要方式。在口服5’-L-valyl-ara-C后的肝门静脉动力学中验证了这点。5’-L-valyl-ara-C被小肠吸收后进入肝之前，前药的Cmax约为母药的1.2％。
5’-L-valyl-ara-C口服剂量从5增加到30mg/kg，ara-C的AUC和体内峰浓度Cmax呈现良好的线性关系，生物利用度分别是70.3％，64.5％，60％，比口服ara-C有很大程度的提高。口服5’-L-valyl-ara-C后，ara-C生物利用度提高的一个主要原因是5’-L-valyl-ara-C在PEPT1的介导下被小肠吸收。线性药物动力学的范围在5到30mg/kg之间，这说明PEPT1是一个高转运容量(highcapacity)的载体蛋白。
口服ara-C和5’-L-valyl-ara-C(给药剂量以ara-C计30mg/kg)后，ara-U的AUC分别是15.58和19.46μg·h/mL，ara-C的AUC分别是19.53和53.75μg·h/mL。AUCara-C/AUCara-U分别是1.25和2.76。因此口服L-valyl-ara-C提高了ara-C的代谢稳定性，这可能的原因是口服5’-L-valyl-ara-C后，由于体内ara-C量比口服ara-C后增加，导致肝内胞苷脱氨酶被饱和，降低了ara-C的代谢效率。