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有济说 | 眼科药物非临床药代动力学研究策略

花匠小妙招
2025-11-10 17:04

眼是我们通向世界的窗户，随着世界人口老龄化程度的提高、生活方式的改变，白内障、青光眼、年龄相关性黄斑变性（AMD）、糖尿病视网膜病变（DR）、糖尿病性黄斑水肿（DME）、视网膜静脉阻塞（RVO）、干眼病及过敏性结膜炎等眼科疾病，发病率逐年上升，在当前全球人口老龄化不断加剧的背景下，这些“定时炸弹”不仅影响个人的身体健康和生活质量，还给家庭和社会带来了严重的经济负担，已成为重大公共卫生问题和社会问题。

随着科学技术的不断发展以及人们对眼科疾病发病机制认识的不断深入，眼科治疗药物研发取得了突破性的进展。全球药物市场分析数据显示，眼科药物市场增长约是医药行业整体增长速度的2.5 倍[1]。越来越多的新创企业和生物公司加入到眼科药物研发行列，眼科药物开发正面临前所未有的机遇。眼科药动学是药动学的一个分支，研究眼部各组织对药物吸收、分布、代谢和排泄的时间过程，并可用数学模型进行定量表示，相对整体药动学更精细、复杂。

一、眼的解剖结构

眼由眼球壁和内容物构成。眼球壁由三层组织构成，外层为纤维膜（包括眼前部透明的角膜、后部白色的巩膜及中间起连接作用的角膜缘），中层为葡萄膜（由虹膜、睫状体和脉络膜组成），内层为视网膜。

眼内容物包括房水、晶状体和玻璃体，与角膜一起构成眼的屈光系统。其中晶状体是眼内重要的透明实体组织，它位于虹膜后、玻璃体前，被晶状体悬韧带固定于睫状体之间。晶状体之前的眼结构称为眼前段，约占眼球的1/3，由角膜、结膜、虹膜、睫状体、晶状体和房水组成；晶状体之后的眼结构为眼后段，约占眼球的2/3，由巩膜、脉络膜、视网膜及充满玻璃体液的玻璃体组成[2-3]。

二、眼科药物常见给药途径

眼部给药途径大致可分为三类：局部给药（滴眼液、眼膏、眼凝胶等）、眼内（玻璃体腔注射及前房注射等）或植入给药、眼周给药（结膜下、球后、球周、筋膜下给药等）。用于治疗眼前段疾病的药物常采用局部给药途径，治疗眼后段疾病的药物常采用眼内、眼周注射或植入给药途径。

1✦局部给药

局部给药患者用药方便，可选择性的将药物递送到眼前段组织中，是目前眼科药物的主要给药途径。

角膜前泪液体积仅7~10 μL，且泪液每2~3 min周转一次，因此滴眼液常采用下结膜囊给药[2]。结膜囊最大体积约为30 μL，由于眨眼等生理反应，大部分药物会通过鼻泪管或面颊排出。由于眼的静态屏障和动态屏障，最终仅有1% ～ 7% 的药物进入房水中。药物一旦进入房水，可很快分布到虹膜和睫状体中[3]，进入房水的少量药物很难再进入眼后段组织中达到有效的治疗浓度，因此眼后段疾病治疗药物一般不采用局部给药途径。

2✦玻璃体腔注射

玻璃体腔给药可将溶液、混悬液等直接注射进入玻璃体腔中，药物可直接与视网膜接触。玻璃体腔注射药物，一般需几个小时才能扩散分布至整个玻璃体腔。进入玻璃体的药物同时也可扩散到眼前段组织或跨过视网膜内屏障进入视网膜毛细血管中消除[3]。受视网膜色素上皮细胞紧密连接的阻碍，药物从玻璃体腔转运到脉络膜的速度很慢。影响玻璃体腔中药物暴露的因素包括给药剂量、分布容积和消除速率。玻璃体腔中药物的清除速率主要和药物分子量有关，小分子药物相对大分子药物清除速率更快。

与眼周给药途径相比，玻璃体腔注射可获得更高的玻璃体、视网膜、脉络膜药物浓度，适用于眼底疾病治疗药物。但这种给药方式会带来严重的不良反应，如眼内炎症、晶状体浑浊、视网膜脱落、视网膜出血等[4]。

3✦眼周给药

眼周给药包括结膜下、球后、球周及筋膜下等给药途径，靠近巩膜部位[3-4]。巩膜是由胶原纤维构成的纤维组织，药物通透性较高。经眼周给药，药物可穿过巩膜，在视网膜和玻璃体腔中达到较高的药物浓度，这是眼后段组织给药最常采用的给药方式。

结膜下给药：结膜是一种薄而半透明的黏液分泌组织，与角膜相连，覆盖在巩膜上方，在结膜和巩膜之间的空隙即为结膜下。结膜下给药一次可给予大约500 μL。筋膜下给药：可将药物直接注射于筋膜囊和巩膜之间的间隙中，一次最大可注射4 mL，常用于眼科手术时的麻醉剂给药，常见的不良反应包括结膜下出血、结膜肿胀及眼部疼痛。球周给药：在上下直肌和内外直肌外侧给药，根据注射部位又分为前或后球周注射，一般用于白内障手术时的麻醉药物给药，一次可注射8 ~10 mL。球后给药：一种直接穿过眼睑和眶筋膜将药物注射入上下直肌和内外直肌的肌间隙，主要用于麻醉药物，这种给药方式有损伤视神经的风险。

不同给药途径的优缺点见下表1[5-8]。

【表1】不同眼部给药途径的优缺点

三、动物种属的选择依据

由于眼的解剖结构存在种属差异，不同物种眼球对于药物的容纳体积不同，药物在眼内的作用方式也不同。如对于药物-黑色素亲和性的研究，应选择眼内含有黑色素的有色动物。要根据药物的性质、剂型等特点选择合适的动物种属，从而对非临床安全性评价数据能够有更加科学的解释。

人的视盘与视觉中央区域的相对位置为鼻侧和颞侧;非人灵长类动物(NHP) 视盘与视觉中央区域的相对位置为鼻侧和斜上方的眼底上半球;小型猪的视盘与视觉中央区域的相对位置为眼底下半球和上半球;而兔子与小型猪相反，视盘与视觉中央区域的相对位置为眼底上半球和下半球;猫和犬的眼球有独特的绒毡层结构，绒毡层是反射性的蓝/绿/黄色层，位于眼底上半球，在具有绒毡层的动物眼球中，视网膜色素上皮层几乎没有色素或根本没有色素(否则会破坏光放大作用的目的)，可使绒毡层的颜色得以显示出来;犬的黄斑发育不完整，NHP眼底有一个椭圆形的视盘和发育良好的黄斑，有一中央动脉供应系统，有中心无血管区。除NHP外很多动物都没有黄斑区，总体上讲NHP与人眼的解剖结构最为接近。

对于眼底疾病治疗的生物技术药物，非临床研究的动物种属应首选NHP。

人类约75-80% 的泪液量通过每次眨眼排出。据估计，高达 80% 的滴眼液可被吸收而分布全身，其中部分通过结膜的血管吸收，而大部分液体则通过鼻泪管系统直接到达高吸收性的鼻粘膜。眼睑的大小和形状对药物的全身吸收也有一定的影响。眼睑较松弛且结膜囊较大的动物（例如兔）在眨眼时可吸收比非人灵长类动物更多的“液滴”，因为非人灵长类动物的眼睑更贴紧于眼球，其通过眨眼流出到周围皮肤和被毛上的液体量可能更高（参见图1）。在犬和兔中所观察到的滴眼给药后的全身吸收是相似的。由于兔易获得、成本低，小分子药物常采用兔开展药代动力学研究；大分子药物受免疫原性及严重炎症反应影响，常采用猴开展药代动力学研究。

【图1】眼睑结构和眼球暴露：a 食蟹猴 b 犬 c 新西兰大白兔 d 哥廷根小型猪 e Brown Norway大鼠 f 白化小鼠

由于眨眼可影响局部给药的供试品在眼内的停留时间以及泪膜，因此眨眼频率可提供不同种属给药后局部或全身反应的一些解释角度。与较慢的眨眼速率相比，更快的眨眼速率可缩短药物在眼部的停留时间，并改变局部给药供试品的全身吸收特征。不同种属的眨眼频率见表2。

【表2】不同种属的平均眨眼频率[9]

四、眼组织生物样品的采集和处理

对于眼部药代动力学研究而言，采样时间点的确定对研究结果有重大影响，若采样点过少或选择不当，得到的眼部血药浓度-时间曲线不能反映药物在眼内的实际过程，也无法获得合理的眼部药代动力学参数。与全身药代动力学类似，完整的眼部血药浓度-时间曲线应包括药物的吸收相、平衡相及消除相，因此采样点的设计应兼顾各个时相。整个采样时间一般应至少持续到峰浓度的1/10，以准确判断药物在眼内作用的持续时间。对具有缓、控释作用的滴眼剂应特别注意消除相的分布，以有效评估药物浓度在眼内的保持时间及药物的消除规律。

由于眼部采样的特殊性，一般无法在同一受试眼中连续采集生物样品，需按不同时间点对受试者进行随机分组采样，每个时间点通常至少应有6只受试眼的数据，以减少试验误差。眼部药代动力学样本浓度的个体差异较大，因而在正式试验前，通常需先选择少量受试者进行预试验，并根据预试验的结果调整采样点。

眼由多种异质性的组织和液体组成，在进行眼组织药代动力学研究时，需要对各组织、液体进行精细分离。

按照结构组成和样品后续处理程序的不同分为：

① 泪液，主要由蛋白、脂质、碳水化合物和电解质组成，可采用泪液检测滤纸条采集；

② 房水，和血浆超滤液电解质浓度基本相似，但房水中蛋白含量很低，约是血浆蛋白浓度的0.5%，样品处理方法相对简单；

③ 玻璃体液，主要由水组成，但含有胶原蛋白、透明质酸及其他蛋白聚糖，这使玻璃体液具有凝胶样性质，药物在玻璃体液中不均匀分布，因此应将全部玻璃体液混匀后再取样分析；

④ 角膜、巩膜和晶状体组织含有胶原蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖，难以匀浆，需要更长或更多的匀浆处理操作；

⑤ 虹膜、睫状体、脉络膜和视网膜组织中存在黑色素，若药物与黑色素结合，可能会影响药物的检出，样品处理和分析时应考虑黑色素结合对检测结果的影响。

动物安乐死后，眼组织中的生物屏障会迅速破坏，药物会在整个眼组织中迅速达到平衡。眼组织中的酯酶在离体条件下也有一定的活性。因此处理动物后，应迅速摘取眼球并立即放入液氮或干冰中保存，以防止药物转移到邻近组织中或被代谢消除，解剖分离眼组织时也应全程在冷冻状态下完成[10-11]。

结语

眼具有的特殊的解剖生理结构和屏障系统，使外源药物很难进入眼内。不同给药途径下，药物在眼内的药代动力学特征和风险也各不相同。

因此，眼科新药非临床研究也不同于其他药物，药效、药代动力学方面需证明药物可在靶组织中达到有效治疗浓度，安全性方面需同时考察全身毒性和眼局部毒性。对于眼科新药，应根据拟定适应证、用药人群、给药途径、给药期限、给药频率，按照“Case-by-Case”及“基于风险”的原则分阶段的开展相应的非临床研究，为拟开展的临床试验或上市提供支持性数据。

参考文献：

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作者：王姣