學習重點 依是否耗能、是否需載體、運輸方向,區分被動擴散、促進性擴散、主動運輸與小胞運輸。 掌握載體媒介運輸的共同特性:飽和性、選擇性與競爭現象。 辨識ABC 與 SLC家族,以及 P-gp、OATP1B1、PEPT1 的功能。 記住代表實例:口服沙賓疫苗與小胞運輸、胰島素與胞吐、小腸 choline 與主動運輸、特定口服頭孢子菌抗生素與寡肽轉運蛋白。 區分穿細胞途徑(transcellular)與細胞旁途徑(paracellular)。 核心觀念 一、跨膜運輸機制比較 細胞膜以脂雙層為基礎。藥物可直接通過脂雙層、利用轉運蛋白,或藉小胞進出細胞;不同方式的耗能與載體需求不同。 方式耗能需載體方向與特性 被動擴散否否順梯度移動;一般不呈載體飽和現象。 促進性擴散否是順梯度移動;有選擇性與飽和性。 主動運輸是,直接或間接利用能量是可逆梯度移動;有選擇性與飽和性。 小胞運輸是不需傳統跨膜運輸載體靠小胞形成、移動與膜融合運送物質。 膜孔/對流運輸不直接耗用細胞代謝能否經水性孔道擴散,或隨水流移動,有利水溶性小分子。 細胞旁運輸不直接耗用細胞代謝能否經細胞間隙與緊密連接,受分子大小、電荷及上皮通透性限制。 被動擴散通常有利於脂溶性較佳、非解離型藥物通過脂雙層。促進性擴散雖然不耗能,仍須由載體協助,不能與單純被動擴散混為一談。對帶電物質,運輸方向應依電化學梯度判斷。 主動運輸不一定由轉運蛋白直接水解 ATP。初級主動運輸直接利用 ATP;次級主動運輸則利用離子梯度間接取得能量。因此,「沒有直接水解 ATP」不能直接判定為被動運輸。 膜孔運輸有利於水溶性小分子;對流運輸則強調溶質隨水流移動。兩者與細胞旁途徑有相關性,但不宜把所有水性孔道都等同於細胞間緊密連接。 二、載體媒介運輸的共同特性 飽和性:載體數量與運輸能力有限;受質濃度提高至一定程度後,載體運輸速率會接近最大值。 選擇性:載體辨識特定受質或具有相似結構的分子,並非任何物質都能通過。 競爭現象:共用同一載體的受質可能互相競爭,影響彼此運輸。 主動運輸與促進性擴散都屬於載體媒介運輸,最適合用來概括不同載體系統的特徵是飽和現象。「都不耗能」及「都由低濃度移向高濃度」均不是共同特性。 腸道吸收可同時包含被動擴散與載體運輸。Intestinal transport 本身是部位描述;若與主動運輸、促進性擴散並列為需載體的系統,應理解為腸道中的載體媒介運輸,不可推論所有腸道吸收都需載體。 三、小胞運輸:進入與釋出的方向 胞吞作用(endocytosis)是細胞膜包覆胞外物質形成小胞,使物質進入細胞。攝入液體與溶質稱胞飲作用,攝入較大顆粒稱吞噬作用。口服沙賓小兒麻痺疫苗是本單元辨識小胞輸送吸收的代表。 胞吐作用(exocytosis)是細胞內小胞與細胞膜融合,將內容物釋放至胞外。胰臟 β 細胞合成的胰島素儲存於分泌顆粒,經胞吐釋出。 小胞運輸耗能,但不屬於傳統載體媒介運輸。部分胞吞可涉及受體辨識;受體參與不等於靠跨膜載體搬運。也不能僅因某物質是大分子,就判定它口服後能有效經小胞吸收。 四、ABC 與 SLC 轉運蛋白 轉運蛋白分布於腸道、肝臟、腎臟、血腦障壁等多種組織,影響藥物吸收、分布與排除,並非僅存在於血腦障壁與腸道。 家族功能重點代表成員 ABC:ATP-binding cassette本單元常見成員利用 ATP 進行藥物外排。P-gp、BCRP、MRPs SLC:solute carrier包含促進性擴散、離子耦聯及交換等系統,不能一概認定為被動或只負責攝入。OATP、OAT、OCT、PEPT1 P-glycoprotein(P-gp)又稱 MDR1,其基因為 ABCB1,屬 ABC 家族。在腫瘤細胞中,P-gp 可將 vincristine、doxorubicin等藥物外排,降低細胞內藥物濃度,與多重抗藥性有關。MDR1 與 MRP1 並非同一蛋白。 OATP 與 OAT 均歸於 SLC 類轉運系統,但兩者不是同一名稱的縮寫。SLCO1B1 基因編碼 OATP1B1,參與肝細胞攝入藥物;其功能變異可改變 simvastatin 的體內處置。應分清轉運蛋白影響肝臟攝入與代謝酵素直接催化反應的差異。 五、腸道主動運輸與 PEPT1 PEPT1是小腸刷狀緣的寡肽轉運蛋白,屬 SLC 家族,利用氫離子共同運輸攝入二胜肽、三胜肽及部分結構相似的藥物,屬次級主動運輸。 本單元所列口服頭孢子菌抗生素,如cephalexin、cefixime,吸收機制應連結oligopeptide transporter。不可將此概括為所有頭孢子菌抗生素均以同一方式吸收。P-gp 是外排蛋白,不是此處促進藥物攝入的寡肽轉運蛋白。 小腸中choline(膽鹼)的運輸,在本單元分類中屬主動輸送。葡萄糖則須依轉運蛋白區分:SGLT1 利用鈉離子梯度進行次級主動運輸,GLUT 屬促進性擴散,不能只憑物質名稱判定機制。 六、跨上皮的兩大途徑 比較穿細胞途徑細胞旁途徑 英文Transcellular transportParacellular transport 路徑穿過細胞膜,經細胞本體跨越上皮。經相鄰細胞間的緊密連接與細胞間隙。 機制可包含被動擴散、載體運輸與跨細胞小胞運輸。主要為被動擴散或隨水流移動。 辨識重點看到「穿透細胞膜」,連結 transcellular。看到 tight junction、細胞間隙,連結 paracellular。 穿細胞描述的是路徑,不是單一運輸機制,因此不能一律說它耗能或不耗能。細胞旁途徑通常有利於較小的親水性物質,但仍受緊密連接的通透性限制。 常考陷阱 「促進性擴散不需載體」:錯;不耗能,但需載體。被動擴散才是不耗能且不需載體。 「小胞運輸耗能,因此需載體」:錯;小胞形成與膜融合需要能量,並不等於載體運輸。 「細胞旁運輸耗能,只運送脂溶性分子」:錯;此途徑主要是被動運輸,較有利於小型親水性物質。 「膜孔適合脂溶性大分子或帶電蛋白質」:錯;判斷關鍵是水溶性、小分子,不是蛋白質帶正電或負電。 「所有載體都逆濃度梯度運輸」:錯;促進性擴散順梯度運輸,共通特性應選飽和性。 「OATP 是 ABC transporter」:錯;OATP、OAT 屬 SLC,P-gp、BCRP、MRPs 才是本單元的 ABC 代表。 「胰島素釋出是胞吞」:錯;細胞內往外釋放是胞吐,胞吞方向相反。 「小腸 choline 須在鹼性下被動吸收」:不符合本單元分類,應辨識為主動輸送。 記憶口訣 「被動兩不,促進要載,主動兩要,小胞要能」:分別記耗能與載體需求。 「ABC 記 P、B、M」:P-gp、BCRP、MRPs。 「頭孢連胜肽,沙賓坐小胞,胰島素向外吐」。 「載體有上限,穿膜 trans、走旁 para」。