隨著科技的發展、生活方式的改變、老齡化的加重，近視眼、干眼癥、青光眼、角膜炎、結膜炎、白內障、老年性黃斑變性等眼部疾病發病率成倍增長，眼科藥物已成為國內外醫藥研發的熱門領域之一。然而，由于眼是一個十分復雜的器官，有著特殊的解剖生理結構和屏障系統，外源性藥物很難進入眼內靶組織發揮療效，這給眼科藥物開發帶來了挑戰。
眼科藥物藥動學是研究藥物在眼組織中的吸收、分布、代謝和排泄的過程，并可用數學模型定量描述。在眼科藥物研發過程中，眼部藥動學研究結果是評價眼用制劑有效性和安全性的重要物質基礎。通過測定眼部靶組織的藥物濃度，計算藥代動力學參數并進一步評價眼科藥物在眼內的藥代動力學特點，對于開發眼科新劑型，合理評價眼用制劑的療效及安全性，優化臨床給藥方案有重要意義。本文主要探討眼科藥物非臨床藥動學考慮要點。
1.
眼的解剖結構
眼球由眼球壁和內容物組成，眼球壁分為三層，外層為纖維層（包括角膜、鞏膜以及起連接作用的角膜緣），中層為葡萄膜（由虹膜、睫狀體和脈絡膜組成），內層為視網膜。
從解剖結構上，以晶狀體為界，將眼球分為眼前段和眼后段，晶狀體之前的眼結構稱為眼前段，約占眼球的1/3，由角膜、結膜、虹膜、睫狀體、晶狀體、房水以及瞳孔組成；晶狀體之后的眼結構為眼后段，約占眼球的2/3，由鞏膜、玻璃體、視網膜、脈絡膜以及視神經組成。
圖1 眼解剖圖和給藥途徑
2.
眼科藥物常見給藥途徑
眼科藥物給藥途徑主要分類為三類：眼局部給藥，如滴眼液、眼膏、眼凝膠等；眼內給藥，如玻璃體腔注射、前房給藥、植入給藥等；眼周給藥，如結膜下、球后、球周、球筋膜下給藥等。
眼局部給藥具有患者用藥方便、可選擇性的將藥物遞送到眼前段組織中等優點，是眼表面疾病治療和研究的主要給藥途徑。眼內給藥和眼周給藥是治療眼后段疾病的常用給藥途徑。
圖2 眼局部滴眼給藥
圖3 玻璃體腔注射給藥
3.
動物種屬的選擇
合適的動物種屬是開展藥物非臨床研究的基礎，一般通過綜合考慮動物種屬眼球解剖結構和病理生理特點以及藥物在眼內的作用方式進行選擇。有研究表明，兔和猴與人有相似的眼解剖結構，是最常用的眼科動物種屬。兔的眼睛相對較大，使其在進行實驗時可以更容易操作和觀察眼球結構和功能，并且研究成本較低，因此小分子藥物常采用兔開展非臨床藥代動力學研究；大分子藥物常采用藥效相關種屬開展非臨床研究，對于治療眼底疾病的生物技術藥物，首選非人靈長類動物。
在進行動物種屬選擇時，還需考慮藥物與黑色素的親和性，藥物與黑色素的結合可使藥物在組織中保留，影響眼部用藥的分布和消除，從而導致藥物其在眼內的藥動學和藥效學改變。對藥物與黑色素有結合風險的藥物，應選擇含黑色素的有色動物，以得到更加科學的評價數據。
圖4 青紫藍兔
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圖5 獼猴
4.
眼科藥物的眼內過程
藥物在眼部靶部位可達到的發揮治療作用的有效濃度，受生理屏障（淚液更新、鼻淚管排泄、眨眼）、眼內擴散屏障（角膜屏障、血-房水屏障、血-視網膜屏障）、蛋白結合（炎癥時房水蛋白升高，藥效下降）、外排轉運體（P-gp、MRP、BCRP）、藥物與黑色素的親和力等因素的影響。
（1）吸收
藥物需到達靶部位發揮療效，首先經歷的過程是吸收。當局部滴眼給藥時，藥物可發生全身吸收和眼內吸收，其中眼內吸收主要是通過角膜和非角膜兩條途徑。角膜途徑即為經角膜到達房水，非角膜途徑是指經結膜和鞏膜到達房水。局部滴眼給藥時，藥物先進入結膜囊，一部分通過鼻淚管、結膜囊的毛細血管及淋巴進入體循環，一部分與淚液混合進入角膜，再由結膜、鞏膜吸收。到達房水的藥物可分布到虹膜和睫狀體，還可通過房水和擴散作用進入體循環。通過玻璃體腔注射給藥則可以使藥物直接作用于玻璃體與視網膜，具有藥效作用直達靶部位的優勢。
圖6 局部滴眼給藥吸收
（2）分布
藥物可以從房水分布到葡萄膜（虹膜、睫狀體和脈絡膜）和晶狀體，由于晶狀體組織較為緊密使得藥物向晶狀體組織分布的速度很慢。玻璃體腔注射方式下，藥物可以通過眼球的活動和玻璃體腔內的擴散對流作用促使藥物進行分布。藥物可與葡萄膜中的黑色素結合，結合后的藥物會逐漸釋放游離藥物至周圍組織細胞中，從而增加了藥物在靶器官的分布并延長藥物發揮作用的時間。
（3）代謝
在角膜、虹膜、睫狀體以及視網膜中表達了許多藥物代謝酶，如細胞色素P450酶（CYP450）、乙醛氧化酶、醛/酮還原酶、環氧酶、單胺氧化酶、水解酶等，這些代謝酶可使藥物代謝失活。在角膜上皮細胞中有酰胺酶、酯酶、氨基肽酶和其它的肽水解酶，其中，酰胺酶和酯酶可以把前藥代謝生成具有藥效的代謝產物。眼局部給藥的藥物主要通過角膜和睫狀體中的酶代謝，全身或者眼周途徑給藥的藥物一般是通過視網膜中的酶進行代謝。
（4）排泄
藥物在接觸眼表時會發生流失，可隨著淚液的循環快速流入鼻淚管進行排泄，還可通過結膜囊的局部毛細血管進行排泄。進入房水的藥物和玻璃體腔注射藥物的排泄途徑有眼前和眼后兩個主要清除途徑。眼前區清除途徑為房水循環、吸收進入虹膜血管系統或與角膜重新平衡，通過血流轉運進行排泄，大部分的藥物是通過眼前區清除途徑進行排泄。眼后區的清除途徑即為通過視網膜血管系統運送至眼后區通過脈絡膜、體循環或者淋巴進行消除。
5.
眼部組織采集和處理
眼部結構精細，組織采集操作要求高，是眼科藥物非臨床藥動學研究的難點。通過解剖精細分離可采集淚液、眼瞼、淚腺、結膜、角膜、房水、虹膜、睫狀體、晶狀體、玻璃體、視網膜、脈絡膜、視神經、鞏膜共14種組織。在對眼部組織進行精細分離過程中，應嚴格控制交叉污染。由于眼部組織采集的特殊性，一般無法在同一只動物中連續采集生物樣本，可以根據采樣時間點對動物進行隨機分組采樣。為了減少試驗誤差，每時間點應至少6只眼的數據。
眼部組織大小不一，組織結構和特性差異較大，處理方法也有所不同，見表1。
表1 不同眼部組織采集和處理
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組織名稱 |
處理方法 |
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淚液 |
濾紙條法采集，氮氣吹干后保存，選用合適的提取液提取檢測 |
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房水和玻璃體 |
穿刺取樣法采集，保存待測 |
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角膜、結膜、晶狀體、虹膜、睫狀體、鞏膜、眼瞼 |
使用眼科剪和眼科鑷完成精細分離后立刻使用生理鹽水清洗，稱重后加入合適的提取液，使用組織勻漿機勻漿提取藥物檢測 |
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視網膜、脈絡膜、視神經 |
使用眼科剪和眼科鑷收集組織，增量法進行稱重，加入合適的提取液，使用組織勻漿機勻漿提取藥物檢測 |
圖7 MP FastPre-24 5G研磨系統
6.
眼科藥物生物分析
眼科藥物生物分析面臨著樣本體積小、不同組織濃度差異大、真實空白樣本難以獲取、液體樣本可能存在非特異性吸附等諸多挑戰。對于組織濃度低的樣本，往往需從樣品前處理條件、液相條件、質譜條件等方面綜合考量以開發高靈敏度的分析方法。液體樣本如房水和玻璃體液可能有潛在的非特異性吸附問題，在樣品采集和生物分析時需考察化合物是否存在吸附現象，可使用低吸附管或加入解吸附劑的方式來降低非特異性吸附。針對不同組織濃度差異大的問題，萊恩醫藥生物分析平臺配備了系列滿足不同靈敏度要求的液相色譜質譜平臺。對于真實空白樣本難以獲取的挑戰，萊恩醫藥生物分析平臺可根據需求有針對性地選擇合適的替代基質或購買商品化的基質來解決。
圖8 系列滿足不同靈敏度要求的液相色譜質譜
7.
案例分享
LW1920滴眼液擬開發為治療眼前段疾病的創新藥眼科制劑，青紫藍兔單次滴眼給藥后，在給藥后10min、30min、1h、2h、4h、8h采集眼部組織（淚液、角膜、結膜、房水、虹膜-睫狀體、晶狀體、玻璃體、視網膜、脈絡膜、鞏膜）。藥物的平均組織濃度見圖9，結果顯示藥物在眼前段組織的分布量較高，眼后段的分布量較少，藥物在虹膜-睫狀體和脈絡膜的分布量較高，與藥物與黑色素高親和力有關。
圖 9 藥物的平均組織的藥物濃度
8.
結語
萊恩醫藥藥代毒代和生物分析平臺自2015年起開展眼科藥物非臨床藥代動力學研究，具有9年多的豐富經驗。研究涉及的動物種屬包括嚙齒類、兔、犬、猴，給藥途徑包括眼局部給藥、前房注射、玻璃體腔注射、視網膜下腔注射等，可實現14種精細眼部組織采集和處理以及生物分析，目前已完成超過30個眼科藥物新藥品種申報研究，均順利通過評審。
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