导图社区 B.药物代谢动力学(药动学)
药物代谢动力学来了:胆汁排泄:概念:部分药物经肝脏转化形成极性极强的水溶性代谢产物,被分泌到胆汁内经由胆道及胆总管进入肠腔,然后随粪便排泄,经胆汁排入肠腔的药物部分可经小肠上皮细胞吸收经肝脏进入血液循环,这种肝脏、胆汁、小肠间的循环即为肝肠循环。
编辑于2022-12-31 11:03:58 山东省药物代谢动力学(药动学)
药物对机体
药物的跨膜运输
被动转运
特点
顺浓度梯度转运
不需要载体
不消耗能量
不受共存类似物的影响,及无饱和现象和竞争抑制现象
分类
滤过(水溶扩散)
扩散速率与膜两侧药物浓度差成正比
简单扩散(脂溶扩散)
影响因素
通透量(单位时间分子数)=(C1-C2)*面积*通透系数/厚度
膜两侧药物浓度差(正比)
细胞膜的通透性、面积和厚度
局部血流量(正比)
药物解离度(正比)
体液酸碱度PH
解离常数负对数(pKa)
药物脂溶性
分子型药物疏水而亲脂,易通过细胞膜;
离子障:离子型药物极性高,不易通过细胞膜脂质层
载体转运
选择性、饱和性、竞争性、结构特异性和部位特异性
主动转运:逆浓度差、消耗能量、需要载体
易化扩散:顺浓度差、不消耗能量、需要载体
膜动转运
胞饮:大分子肽类药物(如胰岛素)进入细胞
胞吞:大分子物质出细胞
药物转运体转运
继发性主动转运及易化扩散(溶质转运家族)
有机阴离子转运体、有机阳离子转运体、一元羧酸转运体等
原发性主动转运型(ATP结合盒转运体)
多药耐药蛋白(如P-糖蛋白)、多药耐药相关蛋白、乳腺癌耐药蛋白
药物的体内过程(ADME)
吸收(Absorption)
概念:指药物从给药部位进入血液循环的过程。
给药途径
口服给药(最常用的给药方式)
影响因素
药物方面:药物的理化性质、剂型等
机体方面
胃肠内pH 决定胃肠道非解离型药量
胃内pH1.0~3.0
肠内pH4.8~8.2
胃排空速度和肠蠕动
胃肠食物及其他内容物
首过消除(首关效应)
口服药物在肠道吸收后,通过门静脉进入肝脏,部分药物在通过肠粘膜及肝脏时被灭活代谢,使进入体循环的药量减少,药效也随之下降的现象。
舌下给药
概念:药物溶解后通过简单扩散由血流丰富的颊粘膜吸收,直接进入全身循环
很大程度上避免首过消除
适合口服给药易于被破坏、首关效应明显的药物,eg.硝酸甘油
注射给药
静脉注射(iv):药物迅速而准确的进入全身血液循环,无吸收过程。
动脉注射(ia):为使药物靶向特殊组织器官,但危险较大。
肌肉注射(im)&皮下注射(sc):经毛细血管以简单扩散和滤过方式吸收,吸收速率受注射部位血流量和药物剂型影响,一般较口服快。
呼吸道吸入给药
特点:吸入量不易控制,吸收快。
药物:吸入性麻醉药(挥发性液体或气体)、容易汽化的药物、气雾剂
由于肺泡表面积很大,肺血流量丰富,因此只要具有一定溶解度的气态药物即能经肺迅速吸收。
局部给药
直肠给药:局部抗炎作用,产生吸收作用,避免首过消除。
经皮给药:使某些药物血浆浓度维持较长时间,全身给药方式。
eg.硝苯地平贴皮剂、芬太尼贴皮剂等。
分布(Distribution)
概念:指吸收入血的药物随血流转运至组织器官的过程。
影响因素
1.血浆蛋白的结合率
与血浆蛋白结合
大多数药物在血浆中均可与血浆蛋白不可程度地结合为结合型药物,与游离型药物同时存在于血液中且处于平衡状态。
结合型药物
具有可逆性,不能跨膜转运,暂时失去药理活性。
游离型药物
可跨膜转运、分布
D+P可逆DP
竞争置换现象
药物与血浆蛋白结合的特异性低,与相同血浆蛋白结合的药物之间可发生竞争性置换的相互作用。
两种合用时,血浆蛋白结合率高的易中毒。
临床应用:阿司匹林、保泰松等置换华法林→出血不止
2.组织器官血流量(与药物再分布)
血流量大→分布快,转运药量多
eg.心肝肾脑肺等
血流量小→分布慢,转运药量少
eg.皮肤、肌肉、脂肪等
再分布:药物先分布于血流量大的组织器官,随后向其他组织器官转移的现象
eg.硫酸妥钠→脑(↓发挥效应)→脂肪
3.组织细胞结合
药物与组织细胞结合是由于药物与某些组织细胞成分具有特殊亲和力,使这些组织中的药物浓度高于血浆游离药物浓度,药物分布呈一定的选择性。
eg.有些药物与组织发生不可逆结合而引起毒性反应
4.体液pH和药物解离度
5.体内屏障
血脑屏障
包括血液与脑脊液、血液与脑组织、脑脊液与脑组织
脑组织毛细血管内皮紧密相连,形成了连续无膜孔的毛细血管壁,且外表面几乎全为星形胶质细胞包围,因此某些大分子、水溶性或解离型药物难以进入脑组织,只有脂溶性高的药物才能以被动扩散通过该屏障。
胎盘屏障
胎盘绒毛与子宫血窦之间的屏障
胎盘对药物转运无屏障作用,其对药物通透性与一般的毛细血管无明显差别,几乎所有药物都能穿透胎盘进入胎儿体内。
孕妇禁用对胎儿有毒的药物
血眼屏障
血液与视网膜、房水、玻璃体之间的屏障
代谢(Matebolism)(生物转化)
概念:指药物在体内发生的化学结构和药理活性的变化。
转化的意义
多数药物
灭活药物
促进排泄(极性增高)
少数药物
活化药物
产生毒性
转化的方式
第一步(I相反应) 氧化、还原、水解
I相代谢酶
细胞色素P450(单加氧酶系)(CYP)
根据氨基酸序列的同一性分类 CYP2D6
家族:氨基酸序列有40%以上相同者,以阿拉伯数字表示
亚家族:同一家族内氨基酸序列相同达55%以上者,英文字母表示
同工酶:同一亚家族的单个同工酶,再以阿拉伯数字表示
第二步(II相反应) 结合
II相代谢酶
葡萄糖醛酸转移酶等
药物转化酶
分类
专一性酶
胆碱酯酶、单胺氧化酶,分别转化乙酰胆碱和单胺类药物
非专一性酶
主要存在于肝细胞微粒体的混合功能氧化酶系统,简称肝药酶
肝药酶
系统组成
血红蛋白类
细胞色素P450、细胞色素b5
黄素蛋白类
还原型辅酶I-细胞色素b5还原酶
还原型辅酶II-细胞色素P450还原酶
磷脂类
磷脂酰胆碱
特性
选择性低:能催化多种药物
基因多态性:在种属、种族、种群间出现缺失、有无突变、变异现象
个体差异:在种属、种群间出现酶活性差异
弱代谢者
强代谢者
加大用药剂量,更易引发中毒
变异性:受外界因素影响酶量或活性出现增强或减弱现象
酶诱导剂
能使药物代谢酶活性增高,药物代谢加快的药物
酶抑制剂
能使药物代谢酶活性降低,药物代谢减慢的药物
合用药物时,酶诱导剂可使合用药物效应减慢,而酶抑制剂可使合用药物效应增强
排泄(Excretion)
概念:指药物或其代谢物经机体的排出器官或分泌器官排出体外的过程。
肾脏排泄
过程
被动转运
肾小球滤过
药物分子大小、血浆药物浓度、肾小球滤过率
肾小管重吸收
药物理化性质(极性、pKa等)
机体生理变化(尿量、尿pH改变)
主动转运
肾小管分泌
有机碱分泌系统
有机酸分泌系统
药物经肾小球滤过后,部分在肾小管重吸收,尿液pH可影响重吸收
胆汁排泄
肝肠循环 药物作用时间增长
概念:部分药物经肝脏转化形成极性极强的水溶性代谢产物,被分泌到胆汁内经由胆道及胆总管进入肠腔,然后随粪便排泄,经胆汁排入肠腔的药物部分可经小肠上皮细胞吸收经肝脏进入血液循环,这种肝脏、胆汁、小肠间的循环即为肝肠循环。
肠道排泄
随胆汁排泄到胆道的药物
未被吸收的口服药物
肠粘膜主动分泌排泄到胆道的药物
其他排泄
唾液(进行药物浓度检测-苯妥英钠)、乳汁(脂溶性强或弱碱性药物-阿托品)、汗液、泪液(利福平)、肺(挥发性气体-乙醇)、头发&皮肤(铅、汞、锌)等排泄
房室模型
定量描述药物体内过程的动态变化规律
药物消除动力学
药物的血药浓度-时间关系(时量曲线)
峰浓度(Cmax)
概念:时量曲线的最高点(吸收消除达到了平衡)
达峰时间(Tmax)
概念:达到峰浓度的时间
曲线下面积(AUC)
概念:时量曲线下所覆盖的面积
反应药物进入血液循环的总量
药物消除动力学模型
dC/dt=-KeC的N次方
一级消除动力学(恒比消除)
n=1,dC/dt=-KeC
概念:体内药物按恒定比例消除,在单位时间内的消除量与血浆药物浓度成正比
零级消除动力学(恒量消除)
n=0,dC/dt=-Ke
概念:药物在体内以恒定的速率消除
混合消除动力学(米氏消除动力学)
包括零级和一级消除动力学在内的混合型消除过程。
在高浓度时为零级消除过程,在低浓度时为一级消除过程。
一级VS零级
指进入血中的药物由于分布、生物转化及排泄,使其血药浓度不断衰减的过程。
药物代谢动力学重要参数
峰浓度(Cmax)和达峰时间(Tmax)
曲线下面积(AUC)
生物利用度(F)
概念:指药物经血管外给药后吸收进入体循环的相对量及速度,即进入血液的药量(AUG)与给药量之比
绝对生物利用度
F=AUG(血管外给药)/AUG(血管内给药)*100%
评价同一药物不同给药途径吸收情况
相对生物利用度
F=AUG(供试药)/AUG(对照药)*100%
评价同种药物不同制剂或不同批号药品的吸收情况
影响因素
药物制剂&首过消除
表观分布容积(Vd)
概念:指当血浆和组织内药物分布达到平衡时,体内药物按血浆浓度在体内分布所需体液容积
Vd=A/C0 A为体内药物总量,C0为血浆和组织内药物达到平衡时的血浆浓度。
意义:可推测药物在体内的分布情况
体重为65kg,总体液大约为42L
地高辛主要分布在血浆以外的组织,实际上,地高辛因疏水性强,主要分布在肌肉和脂肪组织,血浆仅有少量药物
消除速率常数(Ke)
概念:单位时间内消除药物的分数,如Ke为0.18/h,每小时清除前一小时末体内剩余药量的18%
意义:反应机体内各种途径消除药物的总和。
对于正常人来说,基本恒定,只依赖于药物本身的理化性质和消除器官的功能,与药物的剂量无关。
消除半衰期(t1/2)
概念:血药浓度下降一半所需的时间,反映药物消除的速度。
消除率(CL)
肝、肾和其他器官的药物清除率的总和,即单位时间内多少容积血浆的药物被清除干净,单位L/h,也称血浆清除率,是机体清除药物速率的另一种表达方法。
意义:反应机体清除药物的能力
药物剂量的设计与优化
多次给药的稳态血浆浓度
概念:多次给药,体内药物总量不断增多,当从体内消除的药量与进入体内的药量相等时,血药浓度维持在一个相对稳定的水平。此时的血药浓度即为稳态血浆浓度。
取决于药物的消除半衰期,一般经过4~5个半衰期可分别达到稳态血浆浓度的94%和97%
靶浓度(TC)
安全有效的平衡稳态血浆药物浓度
意义:根据靶浓度计算给药剂量,制定给药方案
维持剂量
能够使血药浓度保持在稳定水平状态下的剂量。
负荷剂量
使血药浓度迅速达到坪值浓度
概念:首次剂量加大,然后再给予维持剂量,使稳态血药浓度(即事先为该患者设定的靶浓度)提前产生。
个体化治疗
根据靶浓度确定药物剂量的步骤
药物代谢动力学(药动学)
药物对机体
药物的跨膜运输
被动转运
特点
顺浓度梯度转运
不需要载体
不消耗能量
不受共存类似物的影响,及无饱和现象和竞争抑制现象
分类
滤过(水溶扩散)
扩散速率与膜两侧药物浓度差成正比
简单扩散(脂溶扩散)
影响因素
通透量(单位时间分子数)=(C1-C2)*面积*通透系数/厚度
膜两侧药物浓度差(正比)
细胞膜的通透性、面积和厚度
局部血流量(正比)
药物解离度(正比)
体液酸碱度PH
解离常数负对数(pKa)
药物脂溶性
分子型药物疏水而亲脂,易通过细胞膜;
离子障:离子型药物极性高,不易通过细胞膜脂质层
载体转运
选择性、饱和性、竞争性、结构特异性和部位特异性
主动转运:逆浓度差、消耗能量、需要载体
易化扩散:顺浓度差、不消耗能量、需要载体
膜动转运
胞饮:大分子肽类药物(如胰岛素)进入细胞
胞吞:大分子物质出细胞
药物转运体转运
继发性主动转运及易化扩散(溶质转运家族)
有机阴离子转运体、有机阳离子转运体、一元羧酸转运体等
原发性主动转运型(ATP结合盒转运体)
多药耐药蛋白(如P-糖蛋白)、多药耐药相关蛋白、乳腺癌耐药蛋白
药物的体内过程(ADME)
吸收(Absorption)
概念:指药物从给药部位进入血液循环的过程。
给药途径
口服给药(最常用的给药方式)
影响因素
药物方面:药物的理化性质、剂型等
机体方面
胃肠内pH 决定胃肠道非解离型药量
胃内pH1.0~3.0
肠内pH4.8~8.2
胃排空速度和肠蠕动
胃肠食物及其他内容物
首过消除(首关效应)
口服药物在肠道吸收后,通过门静脉进入肝脏,部分药物在通过肠粘膜及肝脏时被灭活代谢,使进入体循环的药量减少,药效也随之下降的现象。
舌下给药
概念:药物溶解后通过简单扩散由血流丰富的颊粘膜吸收,直接进入全身循环
很大程度上避免首过消除
适合口服给药易于被破坏、首关效应明显的药物,eg.硝酸甘油
注射给药
静脉注射(iv):药物迅速而准确的进入全身血液循环,无吸收过程。
动脉注射(ia):为使药物靶向特殊组织器官,但危险较大。
肌肉注射(im)&皮下注射(sc):经毛细血管以简单扩散和滤过方式吸收,吸收速率受注射部位血流量和药物剂型影响,一般较口服快。
呼吸道吸入给药
特点:吸入量不易控制,吸收快。
药物:吸入性麻醉药(挥发性液体或气体)、容易汽化的药物、气雾剂
由于肺泡表面积很大,肺血流量丰富,因此只要具有一定溶解度的气态药物即能经肺迅速吸收。
局部给药
直肠给药:局部抗炎作用,产生吸收作用,避免首过消除。
经皮给药:使某些药物血浆浓度维持较长时间,全身给药方式。
eg.硝苯地平贴皮剂、芬太尼贴皮剂等。
分布(Distribution)
概念:指吸收入血的药物随血流转运至组织器官的过程。
影响因素
1.血浆蛋白的结合率
与血浆蛋白结合
大多数药物在血浆中均可与血浆蛋白不可程度地结合为结合型药物,与游离型药物同时存在于血液中且处于平衡状态。
结合型药物
具有可逆性,不能跨膜转运,暂时失去药理活性。
游离型药物
可跨膜转运、分布
D+P可逆DP
竞争置换现象
药物与血浆蛋白结合的特异性低,与相同血浆蛋白结合的药物之间可发生竞争性置换的相互作用。
两种合用时,血浆蛋白结合率高的易中毒。
临床应用:阿司匹林、保泰松等置换华法林→出血不止
2.组织器官血流量(与药物再分布)
血流量大→分布快,转运药量多
eg.心肝肾脑肺等
血流量小→分布慢,转运药量少
eg.皮肤、肌肉、脂肪等
再分布:药物先分布于血流量大的组织器官,随后向其他组织器官转移的现象
eg.硫酸妥钠→脑(↓发挥效应)→脂肪
3.组织细胞结合
药物与组织细胞结合是由于药物与某些组织细胞成分具有特殊亲和力,使这些组织中的药物浓度高于血浆游离药物浓度,药物分布呈一定的选择性。
eg.有些药物与组织发生不可逆结合而引起毒性反应
4.体液pH和药物解离度
5.体内屏障
血脑屏障
包括血液与脑脊液、血液与脑组织、脑脊液与脑组织
脑组织毛细血管内皮紧密相连,形成了连续无膜孔的毛细血管壁,且外表面几乎全为星形胶质细胞包围,因此某些大分子、水溶性或解离型药物难以进入脑组织,只有脂溶性高的药物才能以被动扩散通过该屏障。
胎盘屏障
胎盘绒毛与子宫血窦之间的屏障
胎盘对药物转运无屏障作用,其对药物通透性与一般的毛细血管无明显差别,几乎所有药物都能穿透胎盘进入胎儿体内。
孕妇禁用对胎儿有毒的药物
血眼屏障
血液与视网膜、房水、玻璃体之间的屏障
代谢(Matebolism)(生物转化)
概念:指药物在体内发生的化学结构和药理活性的变化。
转化的意义
多数药物
灭活药物
促进排泄(极性增高)
少数药物
活化药物
产生毒性
转化的方式
第一步(I相反应) 氧化、还原、水解
I相代谢酶
细胞色素P450(单加氧酶系)(CYP)
根据氨基酸序列的同一性分类 CYP2D6
家族:氨基酸序列有40%以上相同者,以阿拉伯数字表示
亚家族:同一家族内氨基酸序列相同达55%以上者,英文字母表示
同工酶:同一亚家族的单个同工酶,再以阿拉伯数字表示
第二步(II相反应) 结合
II相代谢酶
葡萄糖醛酸转移酶等
药物转化酶
分类
专一性酶
胆碱酯酶、单胺氧化酶,分别转化乙酰胆碱和单胺类药物
非专一性酶
主要存在于肝细胞微粒体的混合功能氧化酶系统,简称肝药酶
肝药酶
系统组成
血红蛋白类
细胞色素P450、细胞色素b5
黄素蛋白类
还原型辅酶I-细胞色素b5还原酶
还原型辅酶II-细胞色素P450还原酶
磷脂类
磷脂酰胆碱
特性
选择性低:能催化多种药物
基因多态性:在种属、种族、种群间出现缺失、有无突变、变异现象
个体差异:在种属、种群间出现酶活性差异
弱代谢者
强代谢者
加大用药剂量,更易引发中毒
变异性:受外界因素影响酶量或活性出现增强或减弱现象
酶诱导剂
能使药物代谢酶活性增高,药物代谢加快的药物
酶抑制剂
能使药物代谢酶活性降低,药物代谢减慢的药物
合用药物时,酶诱导剂可使合用药物效应减慢,而酶抑制剂可使合用药物效应增强
排泄(Excretion)
概念:指药物或其代谢物经机体的排出器官或分泌器官排出体外的过程。
肾脏排泄
过程
被动转运
肾小球滤过
药物分子大小、血浆药物浓度、肾小球滤过率
肾小管重吸收
药物理化性质(极性、pKa等)
机体生理变化(尿量、尿pH改变)
主动转运
肾小管分泌
有机碱分泌系统
有机酸分泌系统
药物经肾小球滤过后,部分在肾小管重吸收,尿液pH可影响重吸收
胆汁排泄
肝肠循环 药物作用时间增长
概念:部分药物经肝脏转化形成极性极强的水溶性代谢产物,被分泌到胆汁内经由胆道及胆总管进入肠腔,然后随粪便排泄,经胆汁排入肠腔的药物部分可经小肠上皮细胞吸收经肝脏进入血液循环,这种肝脏、胆汁、小肠间的循环即为肝肠循环。
肠道排泄
随胆汁排泄到胆道的药物
未被吸收的口服药物
肠粘膜主动分泌排泄到胆道的药物
其他排泄
唾液(进行药物浓度检测-苯妥英钠)、乳汁(脂溶性强或弱碱性药物-阿托品)、汗液、泪液(利福平)、肺(挥发性气体-乙醇)、头发&皮肤(铅、汞、锌)等排泄
房室模型
定量描述药物体内过程的动态变化规律
药物消除动力学
药物的血药浓度-时间关系(时量曲线)
峰浓度(Cmax)
概念:时量曲线的最高点(吸收消除达到了平衡)
达峰时间(Tmax)
概念:达到峰浓度的时间
曲线下面积(AUC)
概念:时量曲线下所覆盖的面积
反应药物进入血液循环的总量
药物消除动力学模型
dC/dt=-KeC的N次方
一级消除动力学(恒比消除)
n=1,dC/dt=-KeC
概念:体内药物按恒定比例消除,在单位时间内的消除量与血浆药物浓度成正比
零级消除动力学(恒量消除)
n=0,dC/dt=-Ke
概念:药物在体内以恒定的速率消除
混合消除动力学(米氏消除动力学)
包括零级和一级消除动力学在内的混合型消除过程。
在高浓度时为零级消除过程,在低浓度时为一级消除过程。
一级VS零级
指进入血中的药物由于分布、生物转化及排泄,使其血药浓度不断衰减的过程。
药物代谢动力学重要参数
峰浓度(Cmax)和达峰时间(Tmax)
曲线下面积(AUC)
生物利用度(F)
概念:指药物经血管外给药后吸收进入体循环的相对量及速度,即进入血液的药量(AUG)与给药量之比
绝对生物利用度
F=AUG(血管外给药)/AUG(血管内给药)*100%
评价同一药物不同给药途径吸收情况
相对生物利用度
F=AUG(供试药)/AUG(对照药)*100%
评价同种药物不同制剂或不同批号药品的吸收情况
影响因素
药物制剂&首过消除
表观分布容积(Vd)
概念:指当血浆和组织内药物分布达到平衡时,体内药物按血浆浓度在体内分布所需体液容积
Vd=A/C0 A为体内药物总量,C0为血浆和组织内药物达到平衡时的血浆浓度。
意义:可推测药物在体内的分布情况
体重为65kg,总体液大约为42L
地高辛主要分布在血浆以外的组织,实际上,地高辛因疏水性强,主要分布在肌肉和脂肪组织,血浆仅有少量药物
消除速率常数(Ke)
概念:单位时间内消除药物的分数,如Ke为0.18/h,每小时清除前一小时末体内剩余药量的18%
意义:反应机体内各种途径消除药物的总和。
对于正常人来说,基本恒定,只依赖于药物本身的理化性质和消除器官的功能,与药物的剂量无关。
消除半衰期(t1/2)
概念:血药浓度下降一半所需的时间,反映药物消除的速度。
消除率(CL)
肝、肾和其他器官的药物清除率的总和,即单位时间内多少容积血浆的药物被清除干净,单位L/h,也称血浆清除率,是机体清除药物速率的另一种表达方法。
意义:反应机体清除药物的能力
药物剂量的设计与优化
多次给药的稳态血浆浓度
概念:多次给药,体内药物总量不断增多,当从体内消除的药量与进入体内的药量相等时,血药浓度维持在一个相对稳定的水平。此时的血药浓度即为稳态血浆浓度。
取决于药物的消除半衰期,一般经过4~5个半衰期可分别达到稳态血浆浓度的94%和97%
靶浓度(TC)
安全有效的平衡稳态血浆药物浓度
意义:根据靶浓度计算给药剂量,制定给药方案
维持剂量
能够使血药浓度保持在稳定水平状态下的剂量。
负荷剂量
使血药浓度迅速达到坪值浓度
概念:首次剂量加大,然后再给予维持剂量,使稳态血药浓度(即事先为该患者设定的靶浓度)提前产生。
个体化治疗
根据靶浓度确定药物剂量的步骤