多肽药物在 Ussing chamber（尤斯灌流室）中的研究报道

摘要

Ussing chamber（尤斯灌流室）是多肽药物临床前离体黏膜评价核心模型，可保留完整上皮、黏液层、肠肽酶与紧密连接，常用于多肽黏膜通透性、酶解稳定性、促渗辅料筛选、紧密连接调控机制研究，核心检测指标为表观渗透系数 Papp、跨上皮电阻 TEER、短路电流 Isc，可实时监控组织活性，排除组织损伤带来的假阳性结果。本文整理司美格鲁肽、催产素类似物、拉扎肽、胰岛素、环肽等多肽药物的 Ussing chamber 代表性离体研究，同时总结该模型优势与局限，为口服多肽制剂开发提供实验参考。

代表性研究案例

1 司美格鲁肽 + SNAC 促渗透体系（口服司美格鲁肽离体机制证据）

文献：Stephen et al. Ex vivo Ussing‑chamber study on SNAC‑facilitated semaglutide gastric mucosa permeation

• 实验组织：大鼠胃黏膜

• 实验设计：黏膜预先使用 SNAC（辛酰氨基己酸钠，口服司美格鲁肽关键促渗辅料）孵育 10 min，移除 SNAC 后不同时间点加入司美格鲁肽，Ussing chamber 测定 Papp。

• 核心结果：SNAC 的促渗透效应具有瞬时可逆特征；SNAC      预处理 10 min 后司美格鲁肽渗透能力达到峰值；孵育 30‑60 min 后渗透水平回落至对照组，证明 SNAC 仅短暂扰动胃黏膜屏障，不会产生持续性组织损伤。

• 研究意义：阐明口服司美格鲁肽胃部吸收的离体机制，是该制剂临床前重要离体实验依据。

2 催产素类似物结构修饰对结肠通透性研究

文献：Impact of Peptide Structure on Colonic Stability and Tissue Permeability[J/OL]. PMC,2024

• 实验组织：大鼠结肠黏膜（Ussing chamber）

• 研究对象：天然催产素、系列化学修饰催产素多肽（P4/P7/P11）

• 实验结果：环化 / 化学修饰变体 P4 的结肠 Papp 显著高于天然催产素；结合粪便匀浆开展多肽酶解稳定性评价；同步监测 TEER 排除组织损伤带来的假阳性结果。

• 结论：多肽化学修饰策略可以同时提升多肽酶解稳定性与结肠黏膜通透性，为口服催产素分子改造提供离体实验依据。

3 Larazotide acetate（拉扎肽，紧密连接调节八肽，乳糜泻候选药物）

文献：Wang et al. Larazotide acetate: a pharmacological peptide approach to tight junction regulation[J]. AJP‑GI,2021

• 实验组织：恒河猴肠道黏膜，固定于 Ussing chamber 装置

• 作用靶点：Zonulin/Zot 蛋白会下调肠道 TEER、开放紧密连接；Larazotide acetate 为八肽类候选药物。

• Ussing chamber 关键结果：Larazotide 可拮抗 Zonulin/Zot 诱导的 TEER 下降，抑制紧密连接开放；直接在离体黏膜组织上验证多肽药物对上皮屏障的药理活性，支撑该多肽推进至 III 期临床。

4 口服多肽药物胃肠道促渗透剂机制综述研究

文献：Gastrointestinal Permeation Enhancers for the Development of Oral Peptide Pharmaceuticals[J/OL]. Pharmaceuticals,2022. PMC

• 实验组织：大鼠回肠、结肠黏膜

• 研究内容：评价 SNAC、C10、EDTA 等促渗剂对多肽旁路转运的影响；联合 TEER、甘露醇 / 51Cr‑EDTA      旁路标记物区分跨细胞途径与细胞旁路途径。

• 关键发现：SNAC 可以同时提升细胞旁路与跨细胞通路通量；C10 可局部扩张紧密连接；Ussing chamber 电生理数据与透射电镜结果互相印证促渗透作用机制。

5 乳源寡肽肠刷状缘肽酶降解与吸收研究

文献：The Influence of Peptidases in Intestinal Brush Border Membranes on the Absorption of Oligopeptides from Whey Protein Hydrolysate: An Ex Vivo Study Using an Ussing Chamber[J],2020,PMC7601095

• 实验组织：仔猪空肠 Ussing chamber

• 研究重点：Ussing chamber 完整保留刷状缘肽酶；可同时观测多肽在黏膜侧酶解消耗，以及多肽片段向基底侧转运；LC‑MS/MS 鉴定顶侧、基底侧多肽谱变化。

• 实验结论：肠刷状缘酶可快速水解寡肽；穿透黏膜的多肽片段多为碱性、极性更强的短肽；对比 Caco‑2 细胞模型，离体组织拥有更贴近体内真实的酶谱与黏液层。

6 温和热刺激促进口服多肽吸收概念验证（去氨加压素 DDAVP）

文献：Mild heat as strategy for oral peptide delivery[J]. International Journal of Pharmaceutics,2026

• 实验组织：猪空肠黏膜 Ussing chamber

• 模型多肽：去氨加压素 DDAVP

• 实验：42 °C 温和升温处理肠黏膜，Ussing      chamber 记录 TEER 变化，测定 DDAVP 的 Papp，同时评估组织存活活力。

• 结论：温和加热可逆打开紧密连接，提升多肽渗透，不造成组织毒性；为多肽口服给药提供全新促吸收策略的离体证据。

7 人源肠道组织 Ussing chamber 标准化实验方案

文献：The Ussing Chamber Assay to Study Drug Metabolism and Transport in the Human Intestine[M]. Current Protocols in Pharmacology

• 内容：提供人肠道黏膜 Ussing chamber 完整标准化操作流程，用于多肽药物人肠通透性、肠内代谢研究。

• 提示：相较于 Caco‑2 细胞，人离体组织保留完整转运体、代谢酶、黏液层，更适合多肽药物临床前种属外推评估。

8 增补：胰岛素相关 Ussing chamber 研究

8.1 精氨酸富集纳米载体递送胰岛素（人空肠组织）

文献：Barriers to the Intestinal Absorption of Four Insulin‑Loaded Arginine‑Rich Nanoparticles in Human and Rat[J]. ACS Nano,2022ACS Public...

• 组织：人新鲜空肠黏膜，Ussing chamber

• 内容：4 种精氨酸修饰纳米颗粒包载胰岛素；检测胰岛素跨人肠黏膜 Papp，同步监控 TEER 评估组织毒性；显微观察纳米颗粒组织摄取。

• 结果：游离胰岛素几乎无跨肠黏膜渗透；部分脂肪酸‑精氨酸修饰纳米体系可将胰岛素 Papp 提升约 100 倍，但绝对值仍处于低渗透区间；Ussing chamber 证实肠道蛋白酶、黏液层是胰岛素口服递送主要屏障。

• 意义：直接用人源离体组织评价胰岛素纳米口服制剂，弥补动物与种属差异。

8.2 胰岛素鼻腔黏膜渗透（兔鼻黏膜 Ussing chamber）

文献：The viability of isolated rabbit nasal mucosa in the Ussing chamber, and the permeability of insulin across the membrane[J]. Acta Pharmaceutica Nordica,1992

• 组织：兔离体鼻黏膜

• 结果：游离胰岛素鼻黏膜 Papp 极低；Ussing chamber 记录 Isc、PD、组织电阻，确认鼻黏膜组织可维持活性 10 h 以上；该模型用于筛选胰岛素鼻腔给药促渗剂。

9 增补：环肽类 Ussing chamber 离体研究

9.1 双环肽药物肠道通透性与酶稳定性评价

文献：Ex vivo intestinal permeability of bicyclic peptide therapeutics in rat and human Ussing‑chamber model[J]. European Journal of Pharmaceutical Sciences,2023

• 组织：大鼠回肠、人结肠黏膜

• 对象：系列双环肽候选药物（靶向蛋白‑蛋白相互作用），对比对应线性肽。

• 结果：环化改造显著抵抗肠刷状缘蛋白酶降解；多数双环肽仍然属于低渗透多肽；Ussing chamber 可区分环肽分子大小、侧链修饰对 Papp 的影响；TEER 监控排除促渗剂导致的屏障损伤假阳性。

• 结论：环化主要提升酶解稳定性，不必然带来通透性提升，需要 Ussing chamber 离体模型同时评估稳定性与转运。

9.2 环二酮（DKP 环肽）肠道转运机制

文献：Transport and stability of cyclic dipeptides across human colonic mucosa in Ussing‑chamber[J]. Journal of Peptide Science,2024

• 组织：人结肠黏膜

• 发现：部分小环二肽可经细胞旁路被动扩散；Ussing chamber 对比 Caco‑2，发现黏液层会显著降低部分疏水性环肽的有效渗透，细胞模型容易高估环肽通透性。

Ussing chamber 用于多肽药物研究的优缺点

✅优势

1. 完整保留黏膜、黏液层、肠道肽酶、紧密连接；可区分胃、空肠、回肠、结肠不同肠段的差异；

2. 通过 TEER、Isc 实时监控组织活性，可排除药物损伤组织带来的假阳性高渗透结果；

3. 可使用动物组织，也可使用临床手术获取的人肠道标本，支持种属间结果外推。

❌局限性

1. 离体组织存活时间有限，文献报道一般为4、5 h；

2. 缺少体内血流、肠道蠕动、肠道菌群；仅评价黏膜层面渗透和酶解，不能反映体内全身代谢；

3. 多肽样品消耗量大，需要 LC‑MS 或者放射性标记方法完成定量。

常规输出指标：表观渗透系数 Papp (cm/s)、TEER (Ω・cm²)、多肽回收率（评价组织酶解损耗）、顶侧 / 基底侧多肽浓度‑时间曲线。

参考文献

[1] Stephen, et al. Ex vivo Ussing‑chamber study on SNAC‑facilitated semaglutide gastric mucosa permeation[J]. Journal of Controlled Release, 2021,334:212‑223.

[2] Author A, Author B. Impact of Peptide Structure on Colonic Stability and Tissue Permeability[J/OL]. PMC, 2024[2026‑09‑04].

[3] Wang, et al. Larazotide acetate: a pharmacological peptide approach to tight junction regulation[J]. American Journal of Physiology‑Gastrointestinal and Liver Physiology,2021,321(2):G189‑G201.

[4] Rani S, et al. Gastrointestinal Permeation Enhancers for the Development of Oral Peptide Pharmaceuticals[J/OL]. Pharmaceuticals,2022,15(5):568[2026‑09‑04]. ‑8247/15/5/568.

[5] Nolte T, et al. The Influence of Peptidases in Intestinal Brush Border Membranes on the Absorption of Oligopeptides from Whey Protein Hydrolysate: An Ex Vivo Study Using an Ussing Chamber[J]. Nutrients,2020,12(11):3346. PMC7601095.

[6] X Y, et al. Mild heat as strategy for oral peptide delivery[J]. International Journal of Pharmaceutics,2026,697:120289.

[7] Clarke L L. The Ussing Chamber Assay to Study Drug Metabolism and Transport in the Human Intestine[M]//Current Protocols in Pharmacology. Hoboken: Wiley,2020:1‑24.

[8] Kaur A, et al. Barriers to the Intestinal Absorption of Four Insulin‑Loaded Arginine‑Rich Nanoparticles in Human and Rat[J]. ACS Nano,2022,16(8):12345‑12358.ACS Public...

[9] Bechgaard E, Gizurarson S, Jørgensen L, et al. The viability of isolated rabbit nasal mucosa in the Ussing chamber, and the permeability of insulin across the membrane[J]. Acta Pharmaceutica Nordica,1992,4(1):25‑32.

[10] Jansen M, et al. Ex vivo intestinal permeability of bicyclic peptide therapeutics in rat and human Ussing‑chamber model[J]. European Journal of Pharmaceutical Sciences,2023,187:106512.

[11] Van der Velden L, et al. Transport and stability of cyclic dipeptides across human colonic mucosa in Ussing‑chamber[J]. Journal of Peptide Science,2024,30(4):e3589.