Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Caco-2 cell cultures in the assessment of intestinal absorption: Effects of some co-administered drugs and natural compounds in biological matrices

Leena Laitinen

Doctoral dissertation, June 2006.
University of Helsinki, Faculty of Pharmacy, Division of Biopharmaceutics and Pharmacokinetics.

Caco-2-soluja, jotka on alun perin eristetty ihmisen paksusuolen syöpäsolukosta, on käytetty jo muutamien vuosikymmenien ajan suolistosta tapahtuvan imeytymisen mallintamisessa. Koska Caco-2-solut ovat syöpäsoluja, niitä voidaan viljellä "ikuisesti", eikä uusia soluviljelmiä tarvitse eristää, vaan solut kestävät pakastuksen nestemäisessä typessä. Vaikka Caco-2-solut ovat peräisin muualta kuin ohutsuolesta, niillä on kyky erilaistua ohutsuolen imeyttäviä soluja (enterosyyttejä) muistuttaviksi soluiksi, ja niissä on havaittu samoja kuljetusproteiineja ja solunsisäisiä entsyymejä kuin enterosyyteissä. Caco-2-solukoilla voidaan tehdä lääkeaineiden kehitysvaiheen imeytymiskokeita, sekä näillä kokeilla voidaan jopa korvata osa eläinkokeista. Valitettavasti eri laboratorioissa suoritettujen kulkeutumiskokeiden tulosten välillä on havaittu eroja. Erot saattavat johtua vaihtelevista olosuhteista solujen erilaistumisvaiheessa tai tahattomasta tietynlaisten ominaisuuksien suosimisesta kasvatuksen aikana. Tämän vuoksi FDA (Food and Drug Administration USA:ssa) on suositellut solulinjan standardisointia siten, että jokaisessa imeytymiskokeessa käytettäisiin tunnettuja standardilääkeaineita tai -yhdisteitä, jolloin esim. kehitteillä olevan lääkeaineen kulkeutuminen solukerroksen läpi (=imeytyminen) voitaisiin suhteuttaa näiden standardiyhdisteiden tuloksiin, ja näin eri laboratorioiden tuloksia voitaisiin paremmin vertailla keskenään.

Tässä väitöskirjatyössä selvitettiin, voidaanko useiden lääkeaineiden kulkeutumista Caco-2-solukerroksen läpi tutkia samanaikaisesti. Lääkeaineita, jotka eroavat imeytymisominaisuuksiltaan (imeytymisnopeus, aktiivinen imeytyminen tai passiivinen diffuusio), sisällytettiin viiden - kymmenen lääkeaineen seoksiin, ja tehtyjen kulkeutumiskokeiden tuloksia verrattiin yksittäisillä lääkeaineilla tehtyihin tuloksiin. Seosten mahdolliset haitalliset vaikutukset solujen elinkykyyn ja solukerroksen tiiviyteen varmistettiin. Tutkimuksia jatkettiin selvittämällä useiden lääkeaineiden ja erilaisten kasviuutteiden välisiä yhteisvaikutuksia imeytymisvaiheessa. Kasviuutteet, joita käytetään ravintolisinä, funktionaalisina elintarvikkeina ja luonnonmukaisina ulostuslääkkeinä, sisältävät runsaasti erilaisia aktiivisia yhdisteitä, kuten flavonoideja, alkyyligallaatteja ja antrakinoneja, jotka saattavat vaikuttaa samanaikaisesti nautittuna lääkeaineiden imeytymiseen.

Kun Caco-2-soluissa esiintyy samoja kuljetusproteiineja kuin ohutsuolen enterosyyteissäkin, näitä solukoita voidaan hyvin käyttää mallintamaan suolistosta tapahtuvaa imeytymistä. Viiden - kymmenen lääkeaineen imeytymisen tutkiminen samanaikaisesti ei aiheuttanut ongelmia Caco-2-soluviljelmien elinkyvylle tai tiiveydelle. Vertailtaessa lääkeaineiden kulkeutumista solukerroksen läpi seoksissa tai yksinään, ei eroja esiintynyt, paitsi jos lääkeaineen imeytymismekanismi on aktiivinen. Standardiseoksiin voidaan siis sisällyttää lääkeaineita, jotka kulkeutuvat solukerroksen läpi passiivisesti, mutta lääkeaineita, jotka tarttuvat samoihin sitoutumispaikkoihin kuljetusproteiineissa, ei voi käyttää tähän tarkoitukseen. Kun lääkeainekandidaattien imeytymistä ollaan selvittämässä, mahdolliset yhteisvaikutukset standardeina käytettyjen lääkeaineiden kanssa viittaavat aktiivisten kuljetusmekanismien olemassaoloon. Näin saadaan myös arvokasta tietoa lääkeainekandidaattien imeytymismekanismeista. Standardiyhdisteiden sisällyttäminen tutkittavien seoksiin vähentää lisäksi eri koepäivien ja soluerien käytöstä johtuvaa vaihtelua.

Lääkeaineita, joiden imeytymismekanismi on tunnettu, voidaan käyttää tutkittaessa rikastettujen kasviuutteiden sekä "luonnonlääkkeiden" aiheuttamia yhteisvaikutuksia imeytymisvaiheessa. Esimerkiksi pellavansiemenuute vähensi odotetusti kaikkien standardilääkeaineiden imeytymistä. Luonnonmukaisena ulostuslääkkeenä käytettynä pellavansiemenet imevät itseensä vettä, jolloin liuenneet lääkeaineet tarttuvat siemenissä oleviin kuituihin, eivätkä pääse imeytymään. Tutkittaessa kasviuutteiden sisältämien flavonoidien ja alkyyligallaattien kulkeutumista Caco-2 solukerroksen läpi huomattiin, että osa yhdisteistä imeytyy, mutta osa jää solukerrokseen, luultavimmin solukalvoihin. Nämä yhdisteet saattavat muuttaa solukalvojen fluiditeettiä ja siten vaikuttaa muiden samanaikaisesti nautittujen lääkeaineiden imeytymiseen. Lisäksi nämä yhdisteet saattavat tarttua solukalvoissa oleviin kuljetusproteiineihin ja näin vaikuttaa lääkeaineiden imeytymiseen.

Tutkittaessa runsaasti erilaisia flavonoideja sisältävien rikastettujen kasviuutteiden ja lääkeaineiden välisiä yhteisvaikutuksia, on sopivien standardiyhdisteiden valinnalla suuri merkitys, sillä luonnonyhdisteet saattavat vaikuttaa monien kuljetusproteiinien toimintaan. Yleensä tavallisen kasvisruuan flavonoidipitoisuus on niin alhainen, ettei imeytymisvaiheen yhteisvaikutuksia lääkeaineiden kanssa esiinny.

Caco-2-soluviljelmät ovat imeytymisvaiheen yhteisvaikutuksia tutkittaessa erittäin varteenotettava in vitro menetelmä, varsinkin silloin, kun niissä esiintyy samoja kuljetusproteiineja kuin ohutsuolen enterosyyteissä.

Väittelijä synt. Kalajoella 1954, ylioppilas Kalajoen Yhteiskoulusta 1973, FM Åbo Akademi/ kokeellinen biologia 1986, proviisori Helsingin yliopisto 1995

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 17.05.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki