药物代谢动力学 (2)2幻灯片.ppt
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1、药物代谢动力学第1页,共21页,编辑于2022年,星期二第一节第一节 药物的转运药物的转运 药物的转运(药物的转运(drug transport)是指药物在体内通过各种生物膜的)是指药物在体内通过各种生物膜的运动过程,也称药物的跨膜转运。运动过程,也称药物的跨膜转运。1.大多数药物是通过跨膜扩散大多数药物是通过跨膜扩散(lipid diffusion,又称简单扩散,又称简单扩散,simple diffusion)的形式通过细胞膜的。的形式通过细胞膜的。此种形式的转运,药物是从高浓度此种形式的转运,药物是从高浓度一侧向低浓度一侧移动,不需耗能,不需要载体,无饱和性,也无竞一侧向低浓度一侧移动,不
2、需耗能,不需要载体,无饱和性,也无竞争性拮抗现象。在这一过程中,药物的转运一方面取决于转运膜的性争性拮抗现象。在这一过程中,药物的转运一方面取决于转运膜的性质,面积,膜两侧的药物浓度梯度,另一方面受药物本身性质的影响。质,面积,膜两侧的药物浓度梯度,另一方面受药物本身性质的影响。其中,极性小,脂溶性高的药物比较容易通过生物膜。由于药物多是其中,极性小,脂溶性高的药物比较容易通过生物膜。由于药物多是弱酸性或弱碱性的有机化合物,在溶液中以离子型和非离子型的形式弱酸性或弱碱性的有机化合物,在溶液中以离子型和非离子型的形式存在,离子型的药物极性大,脂溶性低,不易通过生物膜;非离子型存在,离子型的药物极
3、性大,脂溶性低,不易通过生物膜;非离子型的药物极性小,脂溶性高,容易通过生物膜。因此,改变药物的离子的药物极性小,脂溶性高,容易通过生物膜。因此,改变药物的离子化程度可以影响药物的转运过程。化程度可以影响药物的转运过程。第2页,共21页,编辑于2022年,星期二 药物的离子化程度受溶液的药物的离子化程度受溶液的pH及药物的解离常数(及药物的解离常数(Ka)的影响。)的影响。以以Handerson-Hasselbalch公式来表示,则为:公式来表示,则为:弱酸性药物:弱酸性药物:HA=H+A-H+A-Ka=HA A-pKa=pH-lg HA A-pH-pKa=lg HA 式中,式中,pKa是解离
4、常数是解离常数Ka的负对数,它表示的负对数,它表示50%药物解离时溶液的药物解离时溶液的pH值值。第3页,共21页,编辑于2022年,星期二 由由上上述述公公式式可可以以看看出出,当当pKa和和pH的的差差值值以以数数学学值值增增减减时时,药药物物的的离离子子型型和和非非离离子子型型浓浓度度的的比比值值以以指指数数值值相相应应变变化化。其其中中,弱弱酸酸性性药药物物在在酸酸性性环环境境下下,离离子子型型少少,非非离离子子型型多多,容容易易通通过过生生物物膜膜转转运运(被被吸吸收收),而而在在碱碱性性环环境境下下,离离子子型型多多,非非离离子子型型少少,不不易易通通过过生生物物膜膜转转运运。同同
5、理理,弱弱碱碱性性药药物物在在碱碱性性环环境境下下,离离子子型型少少,非非离离子子型型多多,容容易易通通过过生生物物膜膜转转运运,而而在在酸酸性性环环境境下下,离离子子型型多多,非非离离子子型型少少,不不易易通通过过生生物物膜膜转运。转运。第4页,共21页,编辑于2022年,星期二 了了解解pH的的变变化化对对离离子子转转运运的的影影响响在在临临床床实实践践中中有有很很重重要要的的意意义义。当当一一个个主主要要以以原原形形从从肾肾脏脏排排出出的的弱弱酸酸性性药药物物中中毒毒时时,为为了了减减少少药药物物在在肾脏的重吸收,加快药物排泄,可以采取碱化尿液的措施。肾脏的重吸收,加快药物排泄,可以采取
6、碱化尿液的措施。2.一些机体代谢所必需的物质,如:糖类,氨基酸,维生素,一些机体代谢所必需的物质,如:糖类,氨基酸,维生素,多种离子及少数化学结构与正常代谢物相似的物质,如:甲基多种离子及少数化学结构与正常代谢物相似的物质,如:甲基多巴,多巴,5-氟尿嘧啶等物,它们不能通过简单扩散的方式被吸收。其氟尿嘧啶等物,它们不能通过简单扩散的方式被吸收。其吸收需要特定的载体。此吸收方式称为主动转运。以主动转运形式吸收需要特定的载体。此吸收方式称为主动转运。以主动转运形式吸收的药物,能逆浓度梯度或电化学梯度转运,具有饱和性和竞争吸收的药物,能逆浓度梯度或电化学梯度转运,具有饱和性和竞争性拮抗现象,也需要耗
7、能。另有一些药物的吸收类似简单扩散,但性拮抗现象,也需要耗能。另有一些药物的吸收类似简单扩散,但需要载体协助,特称为异化扩散(需要载体协助,特称为异化扩散(facilitated)。除了上面所述的)。除了上面所述的几种转运方式外,尚有滤过、胞饮等形式,但它们在药理学上几种转运方式外,尚有滤过、胞饮等形式,但它们在药理学上的意义不大(有些方式具有毒理学意义)。的意义不大(有些方式具有毒理学意义)。第5页,共21页,编辑于2022年,星期二第二节第二节 药物的体内过程药物的体内过程 药物的体内过程包括吸收、分布、生物转化和排泄诸环节。药物的体内过程包括吸收、分布、生物转化和排泄诸环节。一吸收一吸收
8、(absorption)1定义定义:药物从给药部位转运进入体循环的过程,称为药物的吸收。:药物从给药部位转运进入体循环的过程,称为药物的吸收。2吸收的类型吸收的类型:(1)经经胃胃肠肠道道吸吸收收 机机体体大大多多数数药药物物均均可可通通过过胃胃肠肠道道吸吸收收。经经此此方方式式吸吸收收的的药药物物,最最常常见见的的给给药药途途径径是是口口服服。其其特特点点是是给给药药方方便便。然然而而,药药物物在在胃胃肠肠道道的的吸吸收收过过程程受受多多种种因因素素(如如:制制剂剂的的崩崩解解、药药物物的的溶溶解解、胃胃肠肠的的蠕蠕动动和和血血流流量量、胃胃肠肠内内容容物物等等)的的影影响响。其其中中,有有
9、些些药药物物在在通通过过胃胃肠肠道道和和肝肝脏脏时时,可可被被其其中中的的酶酶代代谢谢失失活活,使使进进入入体体循循环环的的药药量量减减少少,此此现现象象称称为为首首过过消消除或首关消除除或首关消除(first pass elimination,旧称第一关卡效应),旧称第一关卡效应)。(2)经经胃胃肠肠道道外外的的途途径径吸吸收收 包包括括:注注射射吸吸收收、呼呼吸吸道道吸吸收收、经经皮皮吸吸收收。相相比比较较而而言言,通通过过这这些些途途径径给给药药时时,其其吸吸收收过过程程受受外外界界的的影影响响较较小小。需需要要指指出出的的是是,静静脉脉给给药药没没有有吸吸收过程。收过程。第6页,共21
10、页,编辑于2022年,星期二 二分布二分布(distribution)1定义定义:药物从血液向组织器官转运的过程,称分布。:药物从血液向组织器官转运的过程,称分布。不同药物在体内的分布范围和速度大不相同,有的药物分布较广,分布速度较快;有的药物的分布范围较窄,分布速度较慢。这主要是体内存在着许多影响药物分布的因素。2影响药物体内分布的因素影响药物体内分布的因素:1)药物与血浆蛋白的结合程度)药物与血浆蛋白的结合程度(血浆蛋白结合率)(血浆蛋白结合率)药物进入血流后,都要不同程度地与血浆蛋白结合(与弱酸性药物结合的是血浆白蛋白,与弱碱性药物结合的主要是血浆1酸性糖蛋白,还有少数与球蛋白结合)。这
11、种结合大多数是暂时性、可逆性的。与与未未结结合合的的药药物物(游游离离型型药药物物)相相比比,结结合合型型药药物物:不不能能跨跨膜膜转转运运;暂暂时时失去药理活性失去药理活性;在体内也不被代谢和排泄在体内也不被代谢和排泄。由由于于体体内内蛋蛋白白的的量量是是一一定定的的,故故而而当当有有几几个个血血浆浆蛋蛋白白结结合合率率很很高高,分分布布容容积积较较小小的的药药物物联联合合使使用用时时,有有可可能能使使某某一一个个药药物物的的结结合合型型的的比比例例减减少少,游游离离型型药药物物浓浓度度增增高高,药药效增强,从而引起一系列不良反应。效增强,从而引起一系列不良反应。如如:解解热热镇镇痛痛药药保
12、保泰泰松松和和口口服服抗抗凝凝药药双双香香豆豆素素合合用用时时,保保泰泰松松可可使使双双香香豆豆素素的的游游离离型药物浓度生高,易出现出血现象。型药物浓度生高,易出现出血现象。第7页,共21页,编辑于2022年,星期二 2)局部组织的血流量和药物与组织的亲和力)局部组织的血流量和药物与组织的亲和力 局局部部组组织织的的血血流流量量对对药药物物分分布布的的影影响响很很大大。例如:脂溶性很高的硫贲妥钠虽然与脑和脂肪组织都能结合,但由于脑部的血流量大,药物在静脉注射后首先进入脑组织,立即产生麻醉作用,但外周脂肪组织的总容积很大,摄取硫贲妥钠的能力也很强,故而药物又逐渐自脑向脂肪组织转移。脑内药物浓度
13、下降后,病人可迅速清醒。这种现象称为药物在体内的再分布。此此外外,有有些些药药物物对对某某些些组组织织有有较较高高的的亲亲和和力力,可可集集聚聚于于某某些些特特定定的的器器官官,由由此此使使药药物物分分布布呈呈现现一一定定的的选选择择性性。例如:氯喹在肝中的浓度比在血浆中的浓度高700倍,可用于治疗阿米巴肝脓肿;碘在甲状腺中的浓度比血浆高1万倍,以提供甲状腺激素合成的原料。3)药物的理化性质和体液的)药物的理化性质和体液的pH 药物分子的大小、脂溶性、极性、药物分子的大小、脂溶性、极性、pKa(解离常数的负对数,其数值为(解离常数的负对数,其数值为50%药物药物解离时溶液的解离时溶液的pH值)
14、等均与分布有关。值)等均与分布有关。正常情况下,细胞外液(血浆、组织液)的pH约为7.4,细胞内则为7.0。因此,弱酸性药物在细胞外解离多,不易进入细胞内,细胞内药物浓度低于细胞外;弱碱性药物在细胞外非解离型多,易进入细胞内,胞内药物浓度高于胞外。改变血液pH可改变药物在细胞内、外的分布。这一原理对于临床合理用药及药物中毒时的解救具有实际意义。例如:当巴比妥类药物中毒时,使用碳酸氢钠碱化尿液及血液,能促使巴比妥类药物由脑细胞向血液中转移,同时也减少药物在肾小管中的重吸收,最终使中毒症状缓解。第8页,共21页,编辑于2022年,星期二 4)特殊屏障)特殊屏障 在在人人体体内内有有多多种种特特殊殊
15、屏屏障障,如如:血血脑脑屏屏障障、胎胎盘盘屏屏障障,尤尤为为血血脑脑屏屏障障。从从组组织织学学上上来来看看,血血脑脑屏屏障障是是由由血血-脑脑、血血-脑脑脊脊液液、脑脑脊脊液液-脑脑这这三三种种屏屏障障组组成成,实实际际上上起起屏屏障障作作用用的的只只有有前前两两种种。电电镜镜观观察察表表明明,脑脑组组织织毛毛细细血血管管与与一一般般的的毛毛细细血血管管不不同同,其其内内皮皮细细胞胞的的细细胞胞间间隙隙呈呈紧紧密密连连接接,而而且且在在基基膜膜外外还还比比一一般般毛毛细细血血管管多多一一层层胶胶质质细细胞胞。许许多多分分子子量量大大、极极性性较较高高的的药药物物不不易易穿穿透透血血脑脑屏屏障障
16、而而进进入入脑脑组组织织。当当药药物物与与血血浆浆蛋蛋白白结结合合后后,分分子子增增大大,亦亦不不易易穿穿透透血血脑脑屏屏障障。新新生生儿儿血血脑脑屏屏障障发发育育尚尚未未健健全全,其其中中枢枢神神经经系系统统(CNS)易易受受药药物物的的影影响响。然然而而,虽虽然然血血脑脑屏屏障障在在一一般般情情况况下下通通透透性性较较低低,但但当当脑脑部部有有炎炎症症等等病病变变时时,其其通通透透性性可可增增大大。例例如如:正正常常情情况况下下不不易易透透过过血血脑脑屏屏障的青霉素,在患脑膜炎时却能到达中枢而发挥治疗作用。障的青霉素,在患脑膜炎时却能到达中枢而发挥治疗作用。胎胎盘盘屏屏障障是是胎胎儿儿和和
17、母母体体间间的的屏屏障障,它它的的通通透透性性和和一一般般的的生生物物膜膜并并无无明明显显区区别别,有有些些脂脂溶溶性性药药物物能能通通过过胎胎盘盘屏屏障障进进入入胎胎儿儿体体内内,从从而而对对胎胎儿儿产产生生影影响响甚至导致胎儿畸形。因此,给孕妇用药时要慎重。甚至导致胎儿畸形。因此,给孕妇用药时要慎重。第9页,共21页,编辑于2022年,星期二 三生物转化三生物转化(biotransformation)药物在体内发生的化学结构的变化称为生物转化药物在体内发生的化学结构的变化称为生物转化/代谢。代谢。n 生物转化的场所:生物转化的场所:主要是肝主要是肝;其它一些部位其它一些部位(如:肺、肠粘膜
18、、肾、肾上腺、皮肤等处)(如:肺、肠粘膜、肾、肾上腺、皮肤等处)。n 生物转化的过程生物转化的过程:两个。:两个。第第一一个个过过程程:氧氧化化、还还原原或或水水解解(所所谓谓的的I相相反反应应,phase I reaction)。经经过过这这一一过过程程,药药物物通通常常失失去去活活性性;但但也也有有一一些些药药物物却却是是经经过过这这一一过过程程才才能能被被激激活活,转转化化为为活活性性代代谢谢物物(如如:可可的的松松、强强的的松松等等药药);另另有有一一些些药药物物则则可可转转化化为为毒毒性性代代谢谢产产物物(如如:非非那那西丁、扑热息痛等药可经肝脏转化为有毒性(肝、血液)的羟化物)。西
19、丁、扑热息痛等药可经肝脏转化为有毒性(肝、血液)的羟化物)。第第二二个个过过程程:结结合合反反应应。参参与与这这一一反反应应的的基基团团有有:葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸、甘甘氨氨酸酸、硫硫酸酸等等。经经过过这这一一过过程程,药药物物的的极极性性和和水水溶溶性性增增大大,易易于于排排出出。不不同同药药物物的的转转化化途途径径不不同同,有有的的只只经经过过一一个个过过程程,有有的的需需经经过过两两个个过过程程,有有的的则则不不须须经经过过生生物物转转化化而而直直接接排排出出体体外。外。第10页,共21页,编辑于2022年,星期二 体体内内药药物物的的生生物物转转化化是是在在酶酶的的催催化化下下进进行行的
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