苦味阻滞剂
黄胜炎
目前, 掩盖药物苦味主要有两种方法:添加矫味剂或对药物原料包衣。前者包括添加芳香剂、甜味剂、酸性氨基酸、脂质和表面活性剂, 用以盖过药物苦味; 后者是以各种丙烯酸树脂、蛋白质、预凝胶淀粉、天然胶、环糊精、壳多糖或其他高分子聚合物对药物原料包衣, 制成微粒、微囊和脂质体等, 从而隔绝苦味。此外, 还可采用离子交换树脂去除杂质苦味, 药物的化学修饰或制成相应的盐也可减少苦味。虽然这些方法在某些药物制剂中获得成功, 但难免存在缺点。譬如, 对药物进行微囊加工, 既延长生产时间又增加成本等。添加矫味剂法依赖于大量使用甜味剂掩盖药物的部分苦味, 该传统的方法有赖于经验丰富的药剂师的反复试验结果, 产品质量难以控制。
近年来, 研究人员开发了20余种掩盖食物不良味觉、全新作用机理的苦味阻滞剂(bitter blockers ) 。2003年, 其中之一的腺苷酸(AMP ) 已被美国FDA 批准为食品添加剂。由于AMP 是在天然食品中发现, 所以不需按常规进行食品新添加剂的申报并按要求进行6～10年的试验。美国灵瓜金(Linguagen ) 公司还正在向美国FDA 申报AMP 药用规格, 预计2004年年底可获准上市。设在加州的塞诺米克斯(Senomyx ) 公司也正在研发苦味阻滞剂。
苦味阻滞剂有很广阔的市场。它引起可口可乐公司、克拉夫特食品(Kraft Foods ) 公司、索莱(Solae ) 公司和邦奇(Bunge ) 公司等食品工业以及制药工业极大的关注。灵瓜金公司已与美国最大的OTC 药品和营养制品公司佩里果(Perrigo ) 公司签订了合作协议。
1 苦味阻滞剂研发概况
1991年, 纽约芒特西奈(Mount Sinai ) 医学院的Margol 2kee 教授发现涉及味觉的G 蛋白味导素(gustducin ) 后成立了灵瓜金公司。他还发现缺乏味导素基因的小鼠不能感觉某些苦味, 显示味导素在味觉传导中起了重要作用。
在以后10余年中, 人们研究的重点是开发能与味觉受体相互作用的化合物, 用以模拟或阻断天然味觉。譬如, 研发的甜味剂有糖精、应乐果甜蛋白(一种蛋白质) 和奇异甜糖蛋白(也是一种蛋白质) 。后者已用作食品、药品和牙膏等的添加剂。然而, 研制的许多味觉模拟剂和味觉阻滞剂的生产成本高、热值高或有致癌性, 所以并不适合用作食品与药品添加剂。因而, 研究人员在进一步探索影响味觉传导的方法并研发新产品。
灵瓜金公司为寻找味导素阻滞剂试验了大量的化合物。研究人员在试管内将这些化合物逐一与相应的染料混446
合, 探寻与口内相关味觉的成分。当染料转变成蓝色, 标志着产生了味导素。若未变蓝, 研究人员则认为此化合物正在阻滞味导素的产生。该研究小组认为, 试验小鼠不能对苦味溶液与淡水作出区别反应。所以该研究小组人员以自己为试验对象, 亲自品尝含化合物的咖啡和葡萄汁来筛选苦味阻滞剂。
研究人员还克隆了人和啮齿动物的味觉受体(T2Rs ) , 其中某些细胞表达显示对苦味化合物有反应。T2Rs 受体仅在味导素正性味觉受体细胞内专一表达。
2002年11月,Margolkee 教授领导的研究小组鉴别出与释放苦味信息至脑内味觉细胞相关的通道蛋白T rpm5, 此发现对消除药物苦味将发挥关键作用。味觉细胞内的T rpm5将苦味转变成信号, 而后传递至味觉神经细胞。此信号发送并激活脑神经中枢苦味鉴别中心, 使大脑感觉苦味。
在味觉技术领域, 这是重要发现, 因鉴别的通道蛋白Trpm5存在于味觉细胞内和肠内。认识此蛋白在味蕾内的选择性表达, 使科学家可有针对性地寻找阻断苦味的化合物。灵瓜金公司正采用高通量筛选技术筛选有效的苦味阻滞剂。
2 苦味阻滞剂的作用机理
味觉生物学定义是对感觉应答的化学反应, 主要分为4种:咸、酸、苦和甜。另外两个(umami 和trigeminal ) 也可考虑包括在味觉中。Umami (试译作鲜美) 是日本新近发现的, 获自谷氨酸盐(谷氨酸一钠) , 使人对某些食品有一种完美感。Trigeminal (试译作火辣) 来自胡椒食品的灼热感。苦味感觉区主要分布在舌根。
对苦味和甜味化合物反应的传导主要由结合于G 蛋白偶联受体(GPCRs ) 的鸟嘌呤核苷酸调节, 咸和酸反应涉及离子通道反应。
苦味阻滞剂通过阻滞味觉信息从口内传至脑内来干扰味觉传导, 味觉剂(如药物与食物) 与味蕾上味觉受体细胞相互作用。在细胞内味觉剂与G 蛋白偶联受体的G 蛋白结合, 触发称为味导素的G 蛋白释放。
G 蛋白是一类异源三体蛋白, 可放大在细胞表面由配体激活的受体产生的信号。50%苦味物激活一种或多种味觉受体, 催化味觉特异的G 蛋白味导素的激活。味导素类似于转导素。味导素和转导素位于味蕾上, 共同与GPCRs 相邻。
β亚单位和γ亚单味导素被激活后, 解离成α亚单位、
α味导素激活效应酶磷酸二酯酶(PDE ) 1A 使环磷酸腺位。
上海医药 2004年 第25卷 第10期
苷(cAMP ) 浓度降低。低浓度cAMP 会造成味觉细胞变化
β亚单位和γ亚单位激活磷脂酶C β-2的离子通道激活。
(PLC ) , 产生细胞水平的第二信使, 如环磷酸腺苷(cAMP ) 以及1,4,5-三磷酸肌醇(IP3) 和二酰甘油(DA G ) 。第二信使激活离子通道, 如细胞内的 离子通道和细胞外膜上的钠、钾和 通道。此多级级联的化学反应, 造成味觉细胞发送神经脉冲至脑内苦味信号载体的神经递质的释放。
大多数非味导素调节的苦味物质被认为是穿越味觉细胞膜和直接调节下游信号转导素酶和离子通道。另一方面, GPCRs 可激活其他G 蛋白, 如G q 蛋白或G i 蛋白。能抑制味觉受体或下游信号激活的化合物可避免苦味的感觉。
目前灵瓜金公司研发的苦味阻滞剂是通过与苦味物质竞争性与GPCR 受体部位结合发挥作用的。该公司正在寻找封阻G 蛋白味导素激活的化合物, 还分离味觉传导过程中其他阶段(如效应酶和通道) 的监控物质。
3 苦味阻滞剂的特点
苦味阻滞剂技术优于其他掩盖药物不良味觉的方法。譬如, 传统掩盖苦味的方法之一是添加大量甜味剂来掩盖苦味, 混淆大脑味觉。苦味阻滞剂则是中止输至脑内的神经脉冲。
附表 苦味阻滞剂技术与传统掩盖苦味技术的比较
原料来源作用机理发挥效果制剂制备制剂成本服用者选择
苦味阻滞剂技术
天然阻断向大脑发送苦味信号
快
简单, 工时短
低乐意选用
传统技术人工合成为主混淆向大脑发送的味觉信号
慢
复杂, 工时长
高有顾虑
自于植物提取的天然物质。
某些病人(如糖尿病患者) 不宜服用含糖制剂, 欲减肥者不愿服用含糖多的制剂, 添加苦味阻滞剂可解除这些病人的后顾之忧(见附表) 。
4 苦味阻滞剂的应用
苦味阻滞剂可用于各种口服制剂:口服液、普通片、咀嚼片、含片、牙用散剂、牙用硬化剂和牙用粘附剂等。
传统的片剂和胶囊须以水送服, 可能对一些病人带来不便或显得不实用。譬如, 老年病人或许不能每日吞下抗抑郁药; 在医院治疗的精神病患者可能将其服用的普通片剂藏在舌下, 待医务人员走开后吐掉, 使用药剂量减少而大大影响疗效; 接受放疗的中年乳腺癌妇女可能因剧烈呕吐而难以服用止吐药。口内速释片对这些病人而言是最适宜的。不需水即可在唾液中崩解和(或) 快速溶解。有一些片剂设计成在唾液中几秒内即可快速溶解, 或在口腔内快速崩解。这些新的速释片剂型最适用于儿童、老年人、卧床不起者和严重伤残者。然而, 速释片的口感是病人和医生首先考虑的问题。因此最佳解决方法是采用苦味阻滞剂技术。
苦味阻滞剂之一的核苷酸在制剂中的添加量按重量比通常占制剂总重的0. 0001%～10%, 较佳用量为0. 0025%～0. 5%。
处方:腺苷酸2. 0g , 山梨醇17. 5g , 甘露醇17. 5g , 淀粉15g , 甘氨酸0. 02g , 糖精钠0. 2g , 香料1. 5g , 玉米糖浆适量加至总重100g 。
苦味阻滞剂还可用于与味觉受体高度接触的药物和药物制剂, 如部分通过口腔粘膜吸收的口服镇痛药、气雾剂。5 结语
人的口内至少有25种不同的苦味受体, 这意味着必须有足够的苦味阻滞剂才能阻断药物的不良味觉。因而, 研究人员正在研发效果更强的苦味阻滞剂, 用以对付诸如抗HIV 等口感极苦的药物和治疗胃酸返流的H 2受体阻滞剂。灵瓜金公司还希望探明所有味觉的不同的信息传递和反应途经, 以便生产人造甜味剂和食盐替代物。
)
掩盖苦味的另一常用的方法是采用纤维素衍生物或丙烯酸树脂等高分子聚合物对苦味药物包微囊等。然而, 微囊会延长药物的溶出, 影响生物利用度, 而且以此方法处理的药物最后剂型一般只能制成片剂, 而不能制成适宜幼儿和老年病人易服用的液体制剂。而添加苦味阻滞剂可简化制备工艺并降低生产成本。
与其他芳香剂和甜味剂不同, 大多数苦味阻滞剂是来
以色列最近公布2004年1～4月医药进出口数据
以色列最近公布了2004年1～4月药品和医疗用品进出口数据:进口额达2. 48亿美元, 比上年同期(2. 43亿美元) 有所增长; 出口额达4. 37亿美元, 比上年同期(2. 95亿美元) 有很大幅度的增长。
张为民 译自《PHARMA MAR KETL ETTER 》J une 14,2004,P. 17
(收稿日期:2004-07-22)
上海医药 2004年 第25卷 第10期
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苦味阻滞剂
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目前, 掩盖药物苦味主要有两种方法:添加矫味剂或对药物原料包衣。前者包括添加芳香剂、甜味剂、酸性氨基酸、脂质和表面活性剂, 用以盖过药物苦味; 后者是以各种丙烯酸树脂、蛋白质、预凝胶淀粉、天然胶、环糊精、壳多糖或其他高分子聚合物对药物原料包衣, 制成微粒、微囊和脂质体等, 从而隔绝苦味。此外, 还可采用离子交换树脂去除杂质苦味, 药物的化学修饰或制成相应的盐也可减少苦味。虽然这些方法在某些药物制剂中获得成功, 但难免存在缺点。譬如, 对药物进行微囊加工, 既延长生产时间又增加成本等。添加矫味剂法依赖于大量使用甜味剂掩盖药物的部分苦味, 该传统的方法有赖于经验丰富的药剂师的反复试验结果, 产品质量难以控制。
近年来, 研究人员开发了20余种掩盖食物不良味觉、全新作用机理的苦味阻滞剂(bitter blockers ) 。2003年, 其中之一的腺苷酸(AMP ) 已被美国FDA 批准为食品添加剂。由于AMP 是在天然食品中发现, 所以不需按常规进行食品新添加剂的申报并按要求进行6～10年的试验。美国灵瓜金(Linguagen ) 公司还正在向美国FDA 申报AMP 药用规格, 预计2004年年底可获准上市。设在加州的塞诺米克斯(Senomyx ) 公司也正在研发苦味阻滞剂。
苦味阻滞剂有很广阔的市场。它引起可口可乐公司、克拉夫特食品(Kraft Foods ) 公司、索莱(Solae ) 公司和邦奇(Bunge ) 公司等食品工业以及制药工业极大的关注。灵瓜金公司已与美国最大的OTC 药品和营养制品公司佩里果(Perrigo ) 公司签订了合作协议。
1 苦味阻滞剂研发概况
1991年, 纽约芒特西奈(Mount Sinai ) 医学院的Margol 2kee 教授发现涉及味觉的G 蛋白味导素(gustducin ) 后成立了灵瓜金公司。他还发现缺乏味导素基因的小鼠不能感觉某些苦味, 显示味导素在味觉传导中起了重要作用。
在以后10余年中, 人们研究的重点是开发能与味觉受体相互作用的化合物, 用以模拟或阻断天然味觉。譬如, 研发的甜味剂有糖精、应乐果甜蛋白(一种蛋白质) 和奇异甜糖蛋白(也是一种蛋白质) 。后者已用作食品、药品和牙膏等的添加剂。然而, 研制的许多味觉模拟剂和味觉阻滞剂的生产成本高、热值高或有致癌性, 所以并不适合用作食品与药品添加剂。因而, 研究人员在进一步探索影响味觉传导的方法并研发新产品。
灵瓜金公司为寻找味导素阻滞剂试验了大量的化合物。研究人员在试管内将这些化合物逐一与相应的染料混446
合, 探寻与口内相关味觉的成分。当染料转变成蓝色, 标志着产生了味导素。若未变蓝, 研究人员则认为此化合物正在阻滞味导素的产生。该研究小组认为, 试验小鼠不能对苦味溶液与淡水作出区别反应。所以该研究小组人员以自己为试验对象, 亲自品尝含化合物的咖啡和葡萄汁来筛选苦味阻滞剂。
研究人员还克隆了人和啮齿动物的味觉受体(T2Rs ) , 其中某些细胞表达显示对苦味化合物有反应。T2Rs 受体仅在味导素正性味觉受体细胞内专一表达。
2002年11月,Margolkee 教授领导的研究小组鉴别出与释放苦味信息至脑内味觉细胞相关的通道蛋白T rpm5, 此发现对消除药物苦味将发挥关键作用。味觉细胞内的T rpm5将苦味转变成信号, 而后传递至味觉神经细胞。此信号发送并激活脑神经中枢苦味鉴别中心, 使大脑感觉苦味。
在味觉技术领域, 这是重要发现, 因鉴别的通道蛋白Trpm5存在于味觉细胞内和肠内。认识此蛋白在味蕾内的选择性表达, 使科学家可有针对性地寻找阻断苦味的化合物。灵瓜金公司正采用高通量筛选技术筛选有效的苦味阻滞剂。
2 苦味阻滞剂的作用机理
味觉生物学定义是对感觉应答的化学反应, 主要分为4种:咸、酸、苦和甜。另外两个(umami 和trigeminal ) 也可考虑包括在味觉中。Umami (试译作鲜美) 是日本新近发现的, 获自谷氨酸盐(谷氨酸一钠) , 使人对某些食品有一种完美感。Trigeminal (试译作火辣) 来自胡椒食品的灼热感。苦味感觉区主要分布在舌根。
对苦味和甜味化合物反应的传导主要由结合于G 蛋白偶联受体(GPCRs ) 的鸟嘌呤核苷酸调节, 咸和酸反应涉及离子通道反应。
苦味阻滞剂通过阻滞味觉信息从口内传至脑内来干扰味觉传导, 味觉剂(如药物与食物) 与味蕾上味觉受体细胞相互作用。在细胞内味觉剂与G 蛋白偶联受体的G 蛋白结合, 触发称为味导素的G 蛋白释放。
G 蛋白是一类异源三体蛋白, 可放大在细胞表面由配体激活的受体产生的信号。50%苦味物激活一种或多种味觉受体, 催化味觉特异的G 蛋白味导素的激活。味导素类似于转导素。味导素和转导素位于味蕾上, 共同与GPCRs 相邻。
β亚单位和γ亚单味导素被激活后, 解离成α亚单位、
α味导素激活效应酶磷酸二酯酶(PDE ) 1A 使环磷酸腺位。
上海医药 2004年 第25卷 第10期
苷(cAMP ) 浓度降低。低浓度cAMP 会造成味觉细胞变化
β亚单位和γ亚单位激活磷脂酶C β-2的离子通道激活。
(PLC ) , 产生细胞水平的第二信使, 如环磷酸腺苷(cAMP ) 以及1,4,5-三磷酸肌醇(IP3) 和二酰甘油(DA G ) 。第二信使激活离子通道, 如细胞内的 离子通道和细胞外膜上的钠、钾和 通道。此多级级联的化学反应, 造成味觉细胞发送神经脉冲至脑内苦味信号载体的神经递质的释放。
大多数非味导素调节的苦味物质被认为是穿越味觉细胞膜和直接调节下游信号转导素酶和离子通道。另一方面, GPCRs 可激活其他G 蛋白, 如G q 蛋白或G i 蛋白。能抑制味觉受体或下游信号激活的化合物可避免苦味的感觉。
目前灵瓜金公司研发的苦味阻滞剂是通过与苦味物质竞争性与GPCR 受体部位结合发挥作用的。该公司正在寻找封阻G 蛋白味导素激活的化合物, 还分离味觉传导过程中其他阶段(如效应酶和通道) 的监控物质。
3 苦味阻滞剂的特点
苦味阻滞剂技术优于其他掩盖药物不良味觉的方法。譬如, 传统掩盖苦味的方法之一是添加大量甜味剂来掩盖苦味, 混淆大脑味觉。苦味阻滞剂则是中止输至脑内的神经脉冲。
附表 苦味阻滞剂技术与传统掩盖苦味技术的比较
原料来源作用机理发挥效果制剂制备制剂成本服用者选择
苦味阻滞剂技术
天然阻断向大脑发送苦味信号
快
简单, 工时短
低乐意选用
传统技术人工合成为主混淆向大脑发送的味觉信号
慢
复杂, 工时长
高有顾虑
自于植物提取的天然物质。
某些病人(如糖尿病患者) 不宜服用含糖制剂, 欲减肥者不愿服用含糖多的制剂, 添加苦味阻滞剂可解除这些病人的后顾之忧(见附表) 。
4 苦味阻滞剂的应用
苦味阻滞剂可用于各种口服制剂:口服液、普通片、咀嚼片、含片、牙用散剂、牙用硬化剂和牙用粘附剂等。
传统的片剂和胶囊须以水送服, 可能对一些病人带来不便或显得不实用。譬如, 老年病人或许不能每日吞下抗抑郁药; 在医院治疗的精神病患者可能将其服用的普通片剂藏在舌下, 待医务人员走开后吐掉, 使用药剂量减少而大大影响疗效; 接受放疗的中年乳腺癌妇女可能因剧烈呕吐而难以服用止吐药。口内速释片对这些病人而言是最适宜的。不需水即可在唾液中崩解和(或) 快速溶解。有一些片剂设计成在唾液中几秒内即可快速溶解, 或在口腔内快速崩解。这些新的速释片剂型最适用于儿童、老年人、卧床不起者和严重伤残者。然而, 速释片的口感是病人和医生首先考虑的问题。因此最佳解决方法是采用苦味阻滞剂技术。
苦味阻滞剂之一的核苷酸在制剂中的添加量按重量比通常占制剂总重的0. 0001%～10%, 较佳用量为0. 0025%～0. 5%。
处方:腺苷酸2. 0g , 山梨醇17. 5g , 甘露醇17. 5g , 淀粉15g , 甘氨酸0. 02g , 糖精钠0. 2g , 香料1. 5g , 玉米糖浆适量加至总重100g 。
苦味阻滞剂还可用于与味觉受体高度接触的药物和药物制剂, 如部分通过口腔粘膜吸收的口服镇痛药、气雾剂。5 结语
人的口内至少有25种不同的苦味受体, 这意味着必须有足够的苦味阻滞剂才能阻断药物的不良味觉。因而, 研究人员正在研发效果更强的苦味阻滞剂, 用以对付诸如抗HIV 等口感极苦的药物和治疗胃酸返流的H 2受体阻滞剂。灵瓜金公司还希望探明所有味觉的不同的信息传递和反应途经, 以便生产人造甜味剂和食盐替代物。
)
掩盖苦味的另一常用的方法是采用纤维素衍生物或丙烯酸树脂等高分子聚合物对苦味药物包微囊等。然而, 微囊会延长药物的溶出, 影响生物利用度, 而且以此方法处理的药物最后剂型一般只能制成片剂, 而不能制成适宜幼儿和老年病人易服用的液体制剂。而添加苦味阻滞剂可简化制备工艺并降低生产成本。
与其他芳香剂和甜味剂不同, 大多数苦味阻滞剂是来
以色列最近公布2004年1～4月医药进出口数据
以色列最近公布了2004年1～4月药品和医疗用品进出口数据:进口额达2. 48亿美元, 比上年同期(2. 43亿美元) 有所增长; 出口额达4. 37亿美元, 比上年同期(2. 95亿美元) 有很大幅度的增长。
张为民 译自《PHARMA MAR KETL ETTER 》J une 14,2004,P. 17
(收稿日期:2004-07-22)
上海医药 2004年 第25卷 第10期
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