結(jié)果和討論

胃腸液的pH值和緩沖能力

表1總結(jié)了緩沖容量測(cè)定期間從解凍的胃腸液測(cè)量的胃腸液pH值。與之前的研究不同，這些pH測(cè)量值可能與原位GI pH測(cè)量值沒有直接關(guān)系。[6,12]圖1顯示了pH值變化為0.5和1.0單位時(shí)測(cè)得的緩沖容量的比較（ΔpH）。通?？梢钥闯?，在1.0 pH單位變化下測(cè)得的緩沖容量低于在0.5單位變化下測(cè)得的緩沖容量，這是由于與僅0.5 pH單位的變化相比，產(chǎn)生1.0單位pH變化所需的酸或堿比例更少，因?yàn)榫彌_液在pH值進(jìn)一步增加或降低超過其pka時(shí)會(huì)變?nèi)?。然而，在大鼠盲腸和結(jié)腸中，1.0單位pH變化時(shí)的緩沖容量高于0.5單位pH變化時(shí)的緩沖容量（圖1a）；這可歸因于發(fā)酵產(chǎn)物中存在多種緩沖物質(zhì)，例如具有不同pka值的短鏈脂肪酸。值得注意的是，豬的體液中沒有觀察到這種行為（圖1c），這可能是因?yàn)槊つc發(fā)酵在大鼠營(yíng)養(yǎng)（糞噬）中比在豬中更重要。在兔液中也進(jìn)行了類似的觀察（圖1b），平均而言，在0.5ΔpH單位下測(cè)得的緩沖容量高于在1.0ΔpH條件下測(cè)得的緩沖容量，但統(tǒng)計(jì)顯著性（P<0.05）僅見于空腸和盲腸。

表1大鼠、兔和豬胃腸液（上清液）的pH緩沖容量、滲透壓、表面張力以及美沙拉秦和潑尼松龍?jiān)谶@些液體中的溶解度。

一般而言，豬和兔胃腸道的緩沖容量趨勢(shì)相似（圖1d）。胃的緩沖容量較低，然后小腸的緩沖容量增加（P<0.05），在中/遠(yuǎn)端小腸達(dá)到峰值。在結(jié)腸中則下降（P<0.05）。然而，在大鼠身上可以看到相反的趨勢(shì)，胃液中的緩沖容量最高，小腸中的緩沖容量下降，盲腸和結(jié)腸中的緩沖容量再次增加。大鼠和豬的最高測(cè)量緩沖容量相似，但該峰值測(cè)量的GI位置不同，即胃（大鼠）和遠(yuǎn)端小腸（豬）（圖1d）。

圖1（a）來自大鼠（n=3），（b）兔子（n=6），（c）豬（n=3）的混合樣品的胃腸液（上清液）緩沖容量（平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）），在pH單位變化0.5和1.0時(shí)測(cè)量，以及（d）整個(gè)胃腸道緩沖容量的種間趨勢(shì)。

通過比較這些動(dòng)物物種和人類物種的緩沖能力趨勢(shì)，可以得出一些有趣的觀察結(jié)果。據(jù)報(bào)告，人胃吸出物的緩沖容量為14 mmol/l/ΔpH，在攝入液體餐后30分鐘（Sure Plus，Abbott Laboratories，Chicago，IL）增加到28 mmol/l/ΔpH，在攝入液體餐后210分鐘。[10]這也與膳食本身的緩沖容量有關(guān)（Sure Plus，24 mmol/l/ΔpH）。人類攝入液態(tài)膳食30分鐘后測(cè)得的緩沖容量與豬胃液中測(cè)得的緩沖容量相似，但令人驚訝的是，大鼠胃中的緩沖容量更高（表1）。在進(jìn)食后30–210分鐘內(nèi)，十二指腸吸出物的緩沖容量在18和30 mmol/l/ΔpH之間變化，與豬、大鼠和兔近端小腸的緩沖容量相似（分別為20.1、28.2和25.4 mmol/l/ΔpH）。然而，應(yīng)該記住，Kalantzi及其同事測(cè)量了整個(gè)胃和十二指腸吸出物的緩沖容量，而我們的測(cè)量是在上清液中進(jìn)行的。人類空腸和回腸液[11]的緩沖容量明顯低于大鼠、豬和兔子（表1）。

據(jù)報(bào)道，人類升結(jié)腸液上清液的緩沖容量約為18.9 mmol/l/ΔpH[19]，顯著低于豬和大鼠近端結(jié)腸的緩沖容量（分別為33和42.7 mmol/l/ΔpH），但接近兔子的緩沖容量（22.0 mmol/l/ΔpH）。 然而，當(dāng)測(cè)試來自人類的整個(gè)升結(jié)腸液而不是上清液時(shí)，估計(jì)緩沖容量要高得多（幾乎是兩倍）（37 mmol/l/ΔpH）。 作者認(rèn)為，這是由于整個(gè)結(jié)腸液中普遍存在的細(xì)菌介導(dǎo)反應(yīng)消耗了滴定酸。 [19]這也可歸因于結(jié)腸材料上的酸吸附，其在整個(gè)液體中占主導(dǎo)地位，而在上清液中占主導(dǎo)地位。 從人類遠(yuǎn)端結(jié)腸樣本中測(cè)量的緩沖容量[11]幾乎是豬的兩倍（表1），而大鼠和兔遠(yuǎn)端結(jié)腸中的緩沖容量無法測(cè)量，因?yàn)樗鼈兏髯缘倪h(yuǎn)端腸道中缺少液體。 然而，當(dāng)測(cè)試來自人類的整個(gè)升結(jié)腸液而不是上清液時(shí)，估計(jì)緩沖容量要高得多（幾乎是兩倍）（37 mmol/l/ΔpH）。作者認(rèn)為，這是由于整個(gè)結(jié)腸液中普遍存在的細(xì)菌介導(dǎo)反應(yīng)消耗了滴定酸。[19]這也可歸因于結(jié)腸材料上的酸吸附，其在整個(gè)液體中占主導(dǎo)地位，而在上清液中占主導(dǎo)地位。從人類遠(yuǎn)端結(jié)腸樣本中測(cè)量的緩沖容量[11]幾乎是豬的兩倍（表1），而大鼠和兔遠(yuǎn)端結(jié)腸中的緩沖容量無法測(cè)量，因?yàn)樗鼈兏髯缘倪h(yuǎn)端腸道中缺少液體。

胃腸液滲透壓

三種動(dòng)物模型的胃腸內(nèi)容物的滲透壓通常遵循相同的趨勢(shì)，胃低，近端小腸增加，遠(yuǎn)端減少。豬似乎沿著這種模式一直到盲腸，在結(jié)腸處進(jìn)一步輕微增加（圖2）。然而，在大鼠中，由于胃滲透壓的高度可變性，胃內(nèi)容物的滲透壓與近端和中端小腸的滲透壓沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這種滲透壓模式通常與消化系統(tǒng)的生理學(xué)相一致，在消化系統(tǒng)中，大多數(shù)食物在小腸中被消化并分解為葡萄糖、氨基酸和脂肪酸等組成成分，因此液體的滲透壓較高。隨著營(yíng)養(yǎng)被腸道進(jìn)一步吸收，內(nèi)容物的滲透壓降低。

圖2大鼠（n=3）、兔子（n=6）和豬（n=3）胃腸液（上清液）的滲透壓（平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD））。

在胃和近端小腸中，大鼠GI含量的滲透壓顯著高于兔子和豬（P<0.05）（圖2，表1）。當(dāng)比較大鼠和豬的液體時(shí)，僅在近端腸道（胃、近端和小腸中部）發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)意義，其中大鼠的滲透壓高于豬。家兔胃和遠(yuǎn)端小腸（回腸）的滲透壓顯著高于豬（P<0.05），而胃腸道其他部位的液體沒有顯著差異。滲透壓的種間差異可能是由于這些動(dòng)物的飲食不同、胃腸分泌物（酶、膽汁等）的種間差異或胃腸液中自由水與固體比率的差異。

當(dāng)滲透壓數(shù)據(jù)與已發(fā)表文獻(xiàn)中的人體數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時(shí)，觀察到了有趣的趨勢(shì)。Kalantzi及其同事報(bào)告，在攝入液態(tài)膳食（Sure Plus）30分鐘后，人類胃液的滲透壓為559 mOsm/kg，高于喂養(yǎng)條件下兔子和豬胃液的滲透壓。然而，這與大鼠的胃滲透壓相似（表1）。研究還發(fā)現(xiàn)，研究前攝入的液體膳食的滲透壓（Sure Plus，610 mOsm/kg）對(duì)人體胃液的滲透壓有很大影響，因此，攝入30分鐘后，胃液的滲透壓（559 mOsm/kg）密切相關(guān)。進(jìn)食210分鐘后，可能在胃排空后，這一水平降低到217 mOsm/kg。人十二指腸吸出物的滲透壓為～400mosm/kg，相對(duì)低于大鼠、兔和豬；然而，它與豬（492±102 mOsm/kg）和兔子（475±36 mOsm/kg）相當(dāng)。還應(yīng)注意的是，我們?cè)趧?dòng)物身上的測(cè)量是在上清液上進(jìn)行的，而Kalantzi等人使用的是整個(gè)胃和十二指腸抽吸物。禁食條件下人類空腸吸出物的滲透壓顯著低于喂養(yǎng)的大鼠、兔子和豬。[18]來自人類升結(jié)腸液的上清液[19]也顯示出顯著低于我們?cè)诖笫?、兔子和豬中測(cè)量的滲透壓（224 mOsm/kg）。

胃腸液表面張力

大鼠、兔和豬的胃腸液在整個(gè)腸道的表面張力明顯低于水的表面張力。這些動(dòng)物的表面張力遵循一般模式，胃的表面張力較高，小腸的表面張力較低，而遠(yuǎn)端腸道的表面張力再次升高（圖3，表1）。這種表面張力的行為也與腸道內(nèi)的消化過程相一致。小腸環(huán)境中的消化營(yíng)養(yǎng)物（如葡萄糖、氨基酸、脂肪酸）和消化分泌物（如膽汁）降低了該區(qū)域液體的表面張力，然后在遠(yuǎn)端腸道中重新吸收，從而產(chǎn)生更高的表面張力。

圖3大鼠（n=3）、兔子（n=6）和豬（n=3）胃腸液（上清液）的表面張力（平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD））。 以水的表面張力為基準(zhǔn)，測(cè)得其為72.8 mN/m。

大鼠胃內(nèi)容物的表面張力與小腸的表面張力無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但顯著低于盲腸和結(jié)腸（P<0.05）。 兔胃腸內(nèi)容物的表面張力曲線具有特征性。 胃液的表面張力較高，近端小腸的表面張力較低（P<0.05），盲腸的表面張力顯著升高（P<0.05），結(jié)腸的表面張力保持不變。 豬胃液的表面張力比兔子高； 兔胃腸內(nèi)容物的表面張力曲線具有特征性。胃液的表面張力較高，近端小腸的表面張力較低（P<0.05），盲腸的表面張力顯著升高（P<0.05），結(jié)腸的表面張力保持不變。豬胃液的表面張力比兔子高；然后在小腸中減少（P<0.05），在盲腸和近端結(jié)腸中增加以匹配胃水平，在遠(yuǎn)端結(jié)腸中進(jìn)一步增加（P<0.05）。

文獻(xiàn)中報(bào)道的人類胃腸道吸出物的表面張力低于我們?cè)诖笫?、兔子和豬身上的測(cè)量值。據(jù)報(bào)道，人胃吸出物的表面張力是～30 mN/m，在一段時(shí)間內(nèi)相對(duì)恒定[10]，低于大鼠、兔和豬胃液的表面張力，可按如下順序排列：人<大鼠<豬? 兔子類似的觀察結(jié)果也見于人十二指腸抽吸物，其表面張力最低(～28 mN/m）比動(dòng)物物種（人類<大鼠? 豬<兔子）。如前幾節(jié)所述，值得注意的是，Kalantzi及其同事測(cè)試了整個(gè)胃和十二指腸抽吸物，而我們的測(cè)量是在動(dòng)物胃腸液的上清液中進(jìn)行的。與大鼠、兔和豬的近端結(jié)腸液的表面張力相比，人類升結(jié)腸液上清液的表面張力也最低（32.9 mN/m）[19]。

藥物在胃腸液中的溶解度

潑尼松龍的水溶性為0.223mg/ml；[11] 該值低于這些調(diào)查中觀察到的值（表1）。潑尼松龍的溶解度是合理恒定的，與豬和兔腸道樣本的位置無關(guān)，并且更接近于之前測(cè)量的人類空腸、回腸和結(jié)腸液體中的溶解度[11]（圖4）。然而，從胃到小腸中部，潑尼松龍?jiān)诖笫篌w內(nèi)的溶解度呈上升趨勢(shì)，此后，在遠(yuǎn)端小腸中的溶解度下降，但在腸道下方?jīng)]有明顯變化。強(qiáng)的松在大鼠腸道液體中的溶解度通常高于人類，但在近端結(jié)腸除外，因?yàn)榻私Y(jié)腸的變異性更高，所以差異沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與大鼠胃液相比，大鼠近端腸道的特殊溶解行為可能是由于近端和中段小腸的表面張力相對(duì)較低（表1）。由于潑尼松龍是一種可結(jié)合的化合物，其溶解度預(yù)計(jì)與pH無關(guān)；這與我們的研究結(jié)果是一致的。在任何受試動(dòng)物物種中，潑尼松龍溶解度與緩沖容量、滲透壓或表面張力之間也沒有顯著關(guān)系（圖5）。

圖4（a）潑尼松龍和（b）美沙拉秦在大鼠（8只大鼠）、兔子（n=6）和豬（n=3）胃腸液（上清液）中的溶解度，F(xiàn)adda等人的人類數(shù)據(jù)。[11]

美沙拉秦在兔和豬胃液、小腸液、盲腸液和近端結(jié)腸液中的溶解度相當(dāng)。大鼠在胃中的溶解度與兔子和豬相當(dāng)，但在小腸中段的溶解度顯著降低，這可能是由于豬和兔子的小腸中段的pH值和緩沖容量相對(duì)高于大鼠。報(bào)告的美沙拉秦在人體體液中的溶解度[11]僅與大鼠和豬在遠(yuǎn)端小腸中的溶解度相當(dāng)，而在人類空腸吸出物中的溶解度要低得多，在人類結(jié)腸液中的溶解度要比所有三種動(dòng)物中的溶解度高得多（表1，圖5）。

圖5：美沙拉秦（藍(lán)色鉆石）和潑尼松龍（紅色圓圈）在大鼠、兔和豬胃腸液（上清液）中的溶解度與其pH值、緩沖容量、滲透壓和表面張力的函數(shù)關(guān)系，其中藍(lán)色虛線表示除胃液外的美沙拉秦相關(guān)性。

當(dāng)將美沙拉秦的溶解度作為pH值、緩沖容量、滲透壓和表面張力的函數(shù)進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)美沙拉秦的溶解度與大鼠和豬的GI pH值呈正相關(guān)，這與人類的類似報(bào)告一致。[11]美沙拉秦是一種具有兩個(gè)可電離基團(tuán)的兩性離子化合物， ? 酷和 ? NH2（pKa 2.3，5.99[17]），因此其在不同pH值的無緩沖水中的溶解度呈現(xiàn)U形曲線，通過添加等分的HCl或NaOH獲得，在極端酸性（pH<1）和堿性（pH>6）[17]下顯示峰值，對(duì)應(yīng)于兩個(gè)可電離基團(tuán)的pKa。 然而，在本研究中未發(fā)現(xiàn)這種U形行為，這可能是因?yàn)楂@得的胃液最低pH值大于2.0（兔子和豬），而在大鼠中大于4.0。 還應(yīng)了解，與French和Mauger使用的無緩沖水相比，胃腸液中存在多種緩沖物質(zhì)。[17]然而，當(dāng)通過省略胃腸液基本pH范圍內(nèi)的胃腔（圖5中的虛線）來關(guān)聯(lián)pH數(shù)據(jù)時(shí)， 發(fā)現(xiàn)線性相關(guān)性表明，隨著腸道pH值的增加，溶解度增加，這與French和Mauger發(fā)現(xiàn)的行為一致。[17]然而，胃腸液中的溶解度程度低于報(bào)告[17]，例如腸道液中的溶解度（pH ～ 7） 比在pH值下的無緩沖水中的報(bào)告值低三倍 ～ 6.5.

然而，對(duì)于清管器液體，與緩沖容量的相關(guān)性非常弱（對(duì)于ΔpH=0.5：標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β=0.349，P=0.442；r2=0.201）。 但是，發(fā)現(xiàn)大鼠的體液具有非常強(qiáng)的相關(guān)性（ΔpH=0.5：標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β），盡管呈負(fù)相關(guān)= 這可以通過大鼠胃液的緩沖容量顯著增加和大鼠胃液中緩沖容量的典型下降趨勢(shì)來解釋，表明pH值是可電離藥物美沙拉秦溶解度的相對(duì)更重要的驅(qū)動(dòng)因素。 在兔子的胃腸液中，美沙拉秦溶解度與滲透壓（標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β=0.951，P=0.004；r2=0.904）和pH（標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β=0.783，P=0.066；r2=0.612）的相關(guān)性更強(qiáng)，而與緩沖容量無關(guān) 這與Fadda等人[11]的發(fā)現(xiàn)相反，后者報(bào)告了與緩沖容量的更強(qiáng)相關(guān)性。 但是，發(fā)現(xiàn)大鼠的體液具有非常強(qiáng)的相關(guān)性（ΔpH=0.5：標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β），盡管呈負(fù)相關(guān)=?0.835，P=0.039；r2=0.695/對(duì)于ΔpH=1.0：標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β=?0.997，P=0.001；r2=0.955）（圖5），與人體體液相反，[11]其中pH值和緩沖容量均呈正相關(guān)。這可以通過大鼠胃液的緩沖容量顯著增加和大鼠胃液中緩沖容量的典型下降趨勢(shì)來解釋，表明pH值是可電離藥物美沙拉秦溶解度的相對(duì)更重要的驅(qū)動(dòng)因素。在兔子的胃腸液中，美沙拉秦溶解度與滲透壓（標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β=0.951，P=0.004；r2=0.904）和pH（標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β=0.783，P=0.066；r2=0.612）的相關(guān)性更強(qiáng)，而與緩沖容量無關(guān)（對(duì)于ΔpH=0.5：標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β=0.716，P=0.109；r2=0.511/對(duì)于ΔpH=1.0：標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β=0.571，P=0.236；r2=0.325）。這與Fadda等人[11]的發(fā)現(xiàn)相反，后者報(bào)告了與緩沖容量的更強(qiáng)相關(guān)性。

需要注意的是，F(xiàn)adda等人[11]報(bào)告了使用體液的相關(guān)性 未考慮胃液中的溶解度，這在此處介紹的動(dòng)物液中的相關(guān)性中得到了解釋。有趣的是，在排除動(dòng)物液中的胃溶解度后，人和動(dòng)物液中的相關(guān)性變得相似（圖5中的虛線） 此外，盡管區(qū)域pH值和緩沖容量較高，但豬遠(yuǎn)端小腸的平均溶解度并不高于中小腸（表1），這可以通過該區(qū)域較高的表面張力（44±6 vs.35±3）來解釋 表面張力與美沙拉秦在兔子體內(nèi)的溶解度之間存在一定的親和力（標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)β）= ? 0.802，P=0.055；r2=0.643）。需要注意的是，用于產(chǎn)生這些相關(guān)性的pH值對(duì)應(yīng)于液體上清液中的測(cè)量值，這不一定與腸道中的原位pH值相關(guān)。 

Delta-8 動(dòng)物胃腸道體內(nèi)中藥物的溶解度的測(cè)定——摘要、介紹

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