黄酮类化合物(flavonoids)是一类重要的天然有机化合物,广泛存在于自然界中。黄酮类化合物由芳香环和具有苯基取代基的苯并吡喃环组成的稠环系统组成。黄酮类化合物在植物中多数以糖苷存在,在口服吸收之前,黄酮类化合物通过肠道菌发生去糖基化反应,生成黄酮苷元。黄酮苷元在肠道吸收后经门静脉进入肝脏,会发生强烈的肝脏首过效应。黄酮类化合物的肝首过效应主要归因于结构中酚羟基的存在,容易发生二相代谢反应如葡糖醛酸化和磺酸化反应。黄酮类化合物的葡糖醛酸化II相代谢反应,很大程度上影响药物作用,因此在药物开发初期的研究和预测非常必要。本研究的代谢部分我们主要研究了黄酮类化合物由UDP-葡萄糖醛酸基转移酶(UGTs)介导的葡糖醛酸化反应,以及在不同人类重组UGT酶中黄酮类化合物的酶动力学。有机阴离子转运多肽OATP1B1是一种膜转运蛋白,主要在人肝细胞的窦状(基底外侧)膜上表达。最近的研究表OATP1B1参与了许多药物以及内源性物质的糖醛酸的转运。因此,本研究进一步对黄酮类化合物以及其葡糖醛酸代谢产物在OATP1B1细胞中的转运进行了研究。通过对木犀草素的代谢与转运研究发现,木犀草素在人肝微粒体中会代谢生成三个单葡萄糖醛酸苷,分别是木犀草素-3’-O-葡糖醛酸苷、木犀草素-7-O-葡糖醛酸苷、木犀草素-4’-O-葡糖醛酸苷,其中以3’-O-葡醛酸苷为主要代谢产物。不同的UGT酶表型催化木犀草素发生葡萄糖醛酸结合反应的活性和区域选择性不同,UGT1A1、1A9和2B7主要催化3’-O-葡糖醛酸苷的生成,其中UGT1A9表现出最强的活性。UGT1A1、1A6和1A9主要催化7-O-葡糖醛酸苷的生成,其中活性最强的是1A9。4’-O-葡糖醛酸苷的生成也主要由UGT1A1、1A9和1A10介导生成,活性最强的是1A1和1A9。酶动力学研究表明UGT1A1催化木犀草素-3’-O-葡糖醛酸苷形成的固有清除是UGT1A9的两倍多,分别为1.01±0.08和0.44±0.01 m L/min/mg protein。而在催化木犀草素-7-O-葡糖醛酸苷形成,UGT1A1和UGT1A9表现出相似的清除率,分别为0.34±0.00和0.46±0.03 m L/min/mg protein。进一步的转运研究发现,OATP1B1选择性转运木犀草素-3’-O-葡糖醛酸苷,但并没有明显对木犀草素和木犀草素-7-O-葡糖醛酸苷产生转运作用,显示了OATP1B1对木犀草素以及其葡糖醛酸代谢产物的结构有一定选择性。对黄芩素的代谢与转运研究发现,黄芩素在人肝微粒体中主要代谢成两个单葡糖醛酸苷,分别是黄芩素-7-O-葡糖醛酸苷(黄芩苷)和黄芩素-6-O-葡萄糖醛酸苷,主要以7-O-葡糖醛酸苷为主。黄芩素-7-O-葡糖醛酸苷的代谢主要由UGT1A1,1A3和1A9介导生成,其中UGT1A9表现出最强的亲和力(Km2.68±0.40μM)而UGT1A1表现出最高的反应容量(9.10±1.40 nmol/min/mg protein)。OTAP1B1转运研究发现黄芩素本身不是OATP1B1的底物,而黄芩苷明显是OATP1B1的底物,黄芩素葡糖醛酸苷甲酯也是OATP1B1的底物。然而黄芩素的葡萄糖苷却不是OATP1B1的底物,说明黄芩素7位羟基上的取代基结构的微小变化也能影响OATP1B1对其转运。最后对不同UGTs对黄酮类的葡萄糖醛酸化活性与黄酮类化合物的结构的关系研究发现,黄酮类化合物的葡糖醛酸化最容易发生在7位羟基和3位羟基。7位羟基的葡糖醛酸化主要由UGT1A1、1A3、1A9和2B7介导生成,3位羟基的葡糖醛酸化主要由1A9介导生成。而UGT1A1、1A9和2B7主要催化3’位和4’位羟基的葡糖醛酸化,5位羟基因为位阻较大不太容易发生葡糖醛酸化,5位羟基的葡糖醛酸化主要由UGT 1A3、1A6、1A8和1A9介导生成。从UGTs亚型鉴定结果还可以看出,在所测试的12种UGTs中,UGT1A1和UGT1A9的活性最强,除此之外,UGT 1A7、1A8和1A10也参与了黄酮类化合物的葡糖醛酸化,说明黄酮类化合物不仅在肝脏中发生了葡糖醛酸化,在胃肠道中也发生了葡糖醛酸化。本研究对黄酮类化合物的葡糖醛酸化反应以及OATP1B1的转运进行了系统研究,阐明黄酮类化合物在肝脏的代谢与转运机制,为黄酮类化合物的临床合理、安全应用提供了科学依据。