药物毒物代谢动力学分析.pptx
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1、毒物吸收、分布、生物转化与排泄的相互关系毒物吸收、分布、生物转化与排泄的相互关系FreeBound组织器官组织器官体循环体循环吸收吸收生物转化生物转化排泄排泄游离型游离型结合型结合型代谢物代谢物第1页/共53页(一)经消化道吸收:(一)经消化道吸收:是药物吸收最重要的部位之一,是药物吸收最重要的部位之一,主要在小肠内进行。主要在小肠内进行。影响消化道对药物吸收速度的因素:影响消化道对药物吸收速度的因素:1.药物的理化性质药物的理化性质2.胃肠道存留食物的多少胃肠道存留食物的多少3.胃肠道局部的胃肠道局部的pH4.药物在胃肠道各部位的停留时间药物在胃肠道各部位的停留时间5.胃肠道的吸收面积和吸收
2、能力胃肠道的吸收面积和吸收能力6.胃肠道的分泌能力胃肠道的分泌能力7.肠道的微生物菌丛肠道的微生物菌丛一、吸收(一、吸收(absorption)第2页/共53页胃胃肠肠道道血血液液(二)(二)经呼吸道吸收经呼吸道吸收 气气体体、挥挥发发性性溶溶剂剂或或颗颗粒粒可可经经由由肺肺部部吸吸收收,如如吸吸入入给给药药、喷雾给药,因此药物可通过肺泡壁吸收产生毒性作用。喷雾给药,因此药物可通过肺泡壁吸收产生毒性作用。鼻鼻咽咽支支气气管管肺泡肺泡药物物第3页/共53页药物通过皮肤吸收的机制药物通过皮肤吸收的机制1.单纯扩散单纯扩散2.毛发区的毛囊吸收毛发区的毛囊吸收3.汗腺管吸收汗腺管吸收4.经破损皮肤部位
3、吸收经破损皮肤部位吸收影响药物通过皮肤吸收的因素影响药物通过皮肤吸收的因素1.药物的性质和浓度药物的性质和浓度2.皮肤的酸碱度、水分含量、面积皮肤的酸碱度、水分含量、面积和厚度。和厚度。3.皮肤的解剖和生理特性皮肤的解剖和生理特性(三)(三)经皮肤吸收经皮肤吸收第4页/共53页不同部位皮肤的吸收能力不同部位皮肤的吸收能力1.黏膜黏膜2.阴囊阴囊3.眼皮眼皮4.脸脸5.前胸及后背前胸及后背6.上臂及大腿上臂及大腿7.前臂及小腿前臂及小腿8.手背及脚背手背及脚背9.手掌及脚掌手掌及脚掌10.指指(趾趾)甲甲第5页/共53页(四)(四)注射吸收注射吸收 静静脉脉注注射射可可使使药药物物迅迅速速而而准
4、准确确地地进进入入体体循循环环,没没有吸收过程。有吸收过程。肌内注射及皮下注射的吸收速度取决于局部循环。肌内注射及皮下注射的吸收速度取决于局部循环。动动脉脉注注射射可可将将药药物物输输送送至至该该动动脉脉分分布布部部位位发发挥挥局局部疗效以减少全身反应。部疗效以减少全身反应。第6页/共53页药物从血液向组织、细胞间液或细胞内液转药物从血液向组织、细胞间液或细胞内液转运的过程称为分布。运的过程称为分布。二、分布(二、分布(distribution)(一)分布容积(一)分布容积(distribution volume)体体内内药药物物总总量量和和血血浆浆药药物物浓浓度度之之比比,Vd非非体体内内生
5、生理理空空间间,因因 此此 也也 叫叫 表表 观观 分分 布布 容容 积积 (Apparent volume of distribution)A:体内药物总量:体内药物总量 C:平衡时血药浓度:平衡时血药浓度第7页/共53页1.药物与血浆蛋白结合(药物与血浆蛋白结合(Protein binding)影响转运、无药理活性影响转运、无药理活性 可逆性可逆性不同药物与血浆蛋白结合率不同不同药物与血浆蛋白结合率不同(二)药物(毒物)在组织中的储存(二)药物(毒物)在组织中的储存第8页/共53页2.药物在肝脏和肾脏的储存药物在肝脏和肾脏的储存肝脏细胞内的蛋白肝脏细胞内的蛋白谷胱甘肽谷胱甘肽S-S-转移酶
6、转移酶药物、毒物药物、毒物有机酸有机酸肝脏、肾脏中的肝脏、肾脏中的金属硫蛋白金属硫蛋白金属金属离子离子第9页/共53页3.药物在脂肪组织中的储存药物在脂肪组织中的储存 高脂溶性的有机化合物,如硫喷妥。高脂溶性的有机化合物,如硫喷妥。4.药物在骨骼组织的储存药物在骨骼组织的储存含有氟、铅等金属的化合物含有氟、铅等金属的化合物第10页/共53页(三)(三)体内生物膜屏障(体内生物膜屏障(membrane barriers)血脑屏障血脑屏障 Blood Brain Barrier胎盘屏障胎盘屏障 Placental barriers第11页/共53页 药物在机体内发生化学结构的改变过程,药物在机体内
7、发生化学结构的改变过程,是药物在体内消除的重要途径。是药物在体内消除的重要途径。三、生物转化(三、生物转化(Biotransformation)1.药物代谢的部位药物代谢的部位 肝脏:肝脏:肝外部位:肝外部位:肠、肾、脑肠、肾、脑 等等第12页/共53页2.2.药物在体内转化的两个步骤:药物在体内转化的两个步骤:I I相反应相反应 IIII相反应相反应 药物药物 代谢物代谢物 结合物结合物 (氧化、水解、还原等)(氧化、水解、还原等)(结合)(结合)药物经生物转化后,其结局如下:药物经生物转化后,其结局如下:(1 1)毒性降低和极性增加)毒性降低和极性增加 (2 2)产生毒性代谢物)产生毒性代
8、谢物第13页/共53页专一性酶专一性酶 如如ChE非专一性酶(细胞色素非专一性酶(细胞色素 P450药物代谢酶系,药物代谢酶系,CYP450)生物转化主要在肝脏进行,因促进体内药物生物转生物转化主要在肝脏进行,因促进体内药物生物转化的酶主要是肝脏微粒体氧化酶系统(又称化的酶主要是肝脏微粒体氧化酶系统(又称肝药酶肝药酶)也称为细胞色素也称为细胞色素P-450氧化酶。其氧化酶。其特点是特点是:专一性低,专一性低,个体差异大和活性可受药物影响个体差异大和活性可受药物影响3.生物转化酶的特点及种类:生物转化酶的特点及种类:第14页/共53页CYP2D6家族家族亚家族亚家族酶酶细胞色素细胞色素 P450
9、药物代谢酶系,药物代谢酶系,CYP450是是相反应中促进药物生物转化的主要酶系统,相反应中促进药物生物转化的主要酶系统,有许多种同工酶。有许多种同工酶。第15页/共53页Fe3+-O DP-450HOH P-450P-450P-450P-450P-450Fe2+-O2-HFe2+-O2 DDDDFe2+Fe3+Fe3+DHHHHO2 e e 2H+H2O(1)(2)(3)(4)D(结合结合)(活化活化)(加氧加氧)(药物氧化药物氧化)细胞色素细胞色素 P450催化物质循环催化物质循环第16页/共53页药物药物RH在细胞色素在细胞色素 P450药物代谢酶系药物代谢酶系的作用下,进行如下反应的作用
10、下,进行如下反应RH+O2 ROH+H2ONADPH+H+NADP+第17页/共53页 四、排泄(四、排泄(excretion)药物以原形或代谢产物形式通过排泄或分泌器药物以原形或代谢产物形式通过排泄或分泌器官排出体外的过程官排出体外的过程排泄途径排泄途径尿液粪便肺脏汗腺乳汁第18页/共53页191.经尿液排泄经尿液排泄 绝大部分药物经肾脏排出体外绝大部分药物经肾脏排出体外 只有非与血浆蛋白结合的药物可只有非与血浆蛋白结合的药物可被被肾小球滤过肾小球滤过肾小管分泌:肾小管分泌:主动分泌,同类药物之间有竞争主动分泌,同类药物之间有竞争性,如丙磺舒和青霉素性,如丙磺舒和青霉素肾小管的重吸收:肾小管
11、的重吸收:脂溶性药物在排泄过程中可被肾脂溶性药物在排泄过程中可被肾小管再吸收(与药物本身的小管再吸收(与药物本身的pKa、血和尿的、血和尿的pH有关)有关)第19页/共53页弱弱酸酸性性药药物物在在碱碱性性尿尿液液中中解解离离多多,重重吸吸收收少少,排排泄泄快快,而而在在酸酸性性尿尿液液中中解解离离少少,重重吸吸收收多多,排泄慢。弱碱性药物则相反。排泄慢。弱碱性药物则相反。意意义义:改改变变尿尿液液pH值值可可以以改改变变药药物物的的排排泄泄速速度度,用用于于药药物物中中毒毒的的解解毒毒或或增增强强疗疗效效。如如巴巴比比妥妥类类中毒时用碳酸氢钠解救中毒时用碳酸氢钠解救尿液尿液pH值对药物排泄的
12、影响值对药物排泄的影响第20页/共53页肠肝循环(肠肝循环(enterohepatic circulation)LiverDrug指自胆汁排进十二指肠的结合型药物在肠中经水指自胆汁排进十二指肠的结合型药物在肠中经水解后被再吸收的过程。解后被再吸收的过程。2.经胃肠道及胆汁排泄经胃肠道及胆汁排泄第21页/共53页223.经肺排泄经肺排泄 挥发性高的有机溶剂如乙醇等挥发性高的有机溶剂如乙醇等4.经唾液、汗腺排泄经唾液、汗腺排泄 铅、砷等重金属和某些生物碱等铅、砷等重金属和某些生物碱等5.经乳汁、头发排泄经乳汁、头发排泄 许多金属、毒品、有机氯农药等可从乳许多金属、毒品、有机氯农药等可从乳汁排泄而影
13、响婴儿。某些重金属可排泄到头汁排泄而影响婴儿。某些重金属可排泄到头发中。发中。第22页/共53页第二节第二节 毒物代谢动力学毒物代谢动力学 在毒理学研究中根据产生毒性作用的剂量,定性和定量在毒理学研究中根据产生毒性作用的剂量,定性和定量地研究实验动物体内药物的吸收、分布、代谢和排泄随时间地研究实验动物体内药物的吸收、分布、代谢和排泄随时间的动态变化规律。的动态变化规律。毒代动力学研究所用的剂量远远高于药效剂量和临床拟毒代动力学研究所用的剂量远远高于药效剂量和临床拟用剂量,并且为多次重复用药,其给药情况和毒理学研究的用剂量,并且为多次重复用药,其给药情况和毒理学研究的实际情况相同或相似,所获结果
14、对动物毒理学试验研究方案实际情况相同或相似,所获结果对动物毒理学试验研究方案的设计、结果的评价以及将动物试验结果外推到人的安全性的设计、结果的评价以及将动物试验结果外推到人的安全性评价等方面都有很大的帮助。评价等方面都有很大的帮助。第23页/共53页(1)探讨给药剂量、药物体液浓度和毒性反应之间的关系,阐明探讨给药剂量、药物体液浓度和毒性反应之间的关系,阐明 引起试验动物全身中毒的引起试验动物全身中毒的量效关系量效关系和和时效关系时效关系;(2)了解药物毒性研究中出现中毒症状与结果之间的关系,为预了解药物毒性研究中出现中毒症状与结果之间的关系,为预 测药物毒性靶器官,并解释中毒机制;测药物毒性
15、靶器官,并解释中毒机制;(3)明确重复用药对动力学特征的影响明确重复用药对动力学特征的影响;(4)明确是原形药物还是某种特定代谢产物引起的毒性反应;明确是原形药物还是某种特定代谢产物引起的毒性反应;(5)探索毒性反应种属间差异的关系,明确动物毒性剂量和临床探索毒性反应种属间差异的关系,明确动物毒性剂量和临床 剂量之间的关系,为临床安全用药提供依据。剂量之间的关系,为临床安全用药提供依据。一、药物毒代动力学的研究目的一、药物毒代动力学的研究目的第24页/共53页二、毒代动力学模型二、毒代动力学模型(Kinetic model)动力学模型动力学模型经典毒代动力学模型经典毒代动力学模型Classic
16、al Ttoxicokinetics生理毒代动力学模型生理毒代动力学模型Physiological toxicokinetics第25页/共53页房室模型:根据系统内部药物的体内过程和分房室模型:根据系统内部药物的体内过程和分布速率差异,将机体分为若干房室。布速率差异,将机体分为若干房室。动力学的房室概念是抽象的数学概念,其划分动力学的房室概念是抽象的数学概念,其划分取决于毒物在体内的转运及取决于毒物在体内的转运及/或转化速率。或转化速率。一房室模型一房室模型(one compartment model)二房室模型二房室模型(two compartment model)(一)经典动力学模型(一
17、)经典动力学模型 Classical toxicokinetics第26页/共53页一房室模型:一房室模型:体内药物瞬时在各部位达到平衡,即体内药物瞬时在各部位达到平衡,即给药后血液中浓度和全身各组织器官部位浓度迅即达给药后血液中浓度和全身各组织器官部位浓度迅即达到平衡。到平衡。二房室模型:二房室模型:药物在某些部位的药物浓度和血液中药物在某些部位的药物浓度和血液中的浓度迅速达平衡,而在另一些部位中的转运有一速的浓度迅速达平衡,而在另一些部位中的转运有一速率过程,但彼此近似,前者被归并为中央室,后者则率过程,但彼此近似,前者被归并为中央室,后者则归并成为周边室。归并成为周边室。三房室模型:三房
18、室模型:转运到周边室的速率过程有较明显快转运到周边室的速率过程有较明显快慢之分。慢之分。第27页/共53页28一房室模型(一房室模型(First-order compartment model)药物药物吸收吸收消除消除 一室模型计算公式:一室模型计算公式:第28页/共53页29二房室模型二房室模型二室模型二室模型药物药物中央室中央室周边室周边室吸收吸收消除消除第29页/共53页30 二室模型计算公式:二室模型计算公式:C=Ae t+Be-t C:t 时血浆药物浓度时血浆药物浓度 :分布速率常数分布速率常数 :消除速率常数消除速率常数 B 相外延至纵轴的截距相外延至纵轴的截距 A 实测浓度和实测
19、浓度和 相各相应相各相应 t 时浓度之差形成的直线时浓度之差形成的直线在纵轴上的截距在纵轴上的截距 e:自然对数之底自然对数之底2.718斜率斜率=-/2.303 斜率斜率=-/2.303 A+B 第30页/共53页毒物代谢动力学参数(1)速率常数:零级动力学、一级动力 学和非线性动力学(2)表观分布容积(Vd)(3)半衰期(t1/2)(4)药时曲线下面积(AUC)(5)峰浓度和达峰时间(6)血浆清除率(CL)第31页/共53页hrshrs Plasma Plasma concentrationconcentration 峰浓度(Cmax)一次给药后的最高浓度 此时吸收和消除达平衡 达峰时间(
20、达峰时间(TmaxTmax)AUCAUC 曲线下面积 单位:ng h/mL 反映药物体内总量Area under curve 第32页/共53页(二二)生理毒代动力学模型生理毒代动力学模型 生理毒代动力学房室模型与经典毒代动力学房室生理毒代动力学房室模型与经典毒代动力学房室模型的基本差别,在于描述药物转运进出房室的速率模型的基本差别,在于描述药物转运进出房室的速率常数不同,可用以表示组织中药物的浓度。经典毒代常数不同,可用以表示组织中药物的浓度。经典毒代动力学由数据定义速率常数,因此这些模型通常基于动力学由数据定义速率常数,因此这些模型通常基于数据进行论述;而生理毒代动力学则能体现已知的或数据
21、进行论述;而生理毒代动力学则能体现已知的或假设的生理过程,因此这些模型通常基于生理学进行假设的生理过程,因此这些模型通常基于生理学进行论述。论述。第33页/共53页生理毒代动力学的优点:生理毒代动力学的优点:1.这些模型能提供药物分布于任何组织器官的时程。这些模型能提供药物分布于任何组织器官的时程。2.能预测改变生理参数对药物组织浓度的影响。能预测改变生理参数对药物组织浓度的影响。3.通过体表面积换算,相同模型能反映药物通过不通过体表面积换算,相同模型能反映药物通过不 同物种的毒代动力学。同物种的毒代动力学。4.能使复杂的治疗方案容易调节。能使复杂的治疗方案容易调节。生理毒代动力学的缺点:生理
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- 药物 毒物 代谢 动力学 分析
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