第二章--口服药物的吸收(第四版).ppt
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1、第二章第二章 口服药物吸收口服药物吸收主要内容:主要内容:一、药物的膜转运与胃肠道吸收一、药物的膜转运与胃肠道吸收二、影响药物吸收的二、影响药物吸收的因素因素三、影响药物吸收的三、影响药物吸收的剂型因素剂型因素四、口服药物吸收与四、口服药物吸收与制剂设计制剂设计本章要求:本章要求:1.1.掌握生物膜的构造与功能掌握生物膜的构造与功能 2.2.掌握药物通过生物膜的转运机制掌握药物通过生物膜的转运机制 3.3.掌握胃肠道的结构与功能,及药物的吸收过程掌握胃肠道的结构与功能,及药物的吸收过程4.4.掌握影响药物在胃肠道吸收的生理因素、药物因素掌握影响药物在胃肠道吸收的生理因素、药物因素及制剂因素及制
2、剂因素 第一节第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收药物的膜转运与胃肠道吸收药物药物口服口服与与胃肠道黏膜胃肠道黏膜接触接触从一侧透过胃肠从一侧透过胃肠道道上皮上皮细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜于另一侧从细胞中释放于另一侧从细胞中释放进入附近毛进入附近毛细血管细血管/淋巴管淋巴管血液循环血液循环分布到各组织器官分布到各组织器官发挥疗效发挥疗效第一节第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收药物的膜转运与胃肠道吸收存在跨膜转运过程存在跨膜转运过程第一节第一节 药物的膜转运与胃肠道吸收药物的膜转运与胃肠道吸收细胞膜:细胞外表面的质膜与各种细胞器的亚细胞膜统细胞膜:细胞外表面的质膜与各种细胞器的亚细胞膜统称为细胞膜。称为
3、细胞膜。膜转运(膜转运(membrane transport):):药物通过生物膜(或细药物通过生物膜(或细胞膜)的现象。膜转运是重要的生命现象之一,在药物胞膜)的现象。膜转运是重要的生命现象之一,在药物的的A、D、E(转运)(转运)过程中十分重要。过程中十分重要。药物的吸收(药物的吸收(absorption of drug):):是药物从给药部位是药物从给药部位进入体循环的过程。进入体循环的过程。(口服药物均经过胃肠道吸收,胃口服药物均经过胃肠道吸收,胃肠道吸收是口服药物产生疗效的重要前提。)肠道吸收是口服药物产生疗效的重要前提。)(一)生物膜结构(一)生物膜结构组成:组成:膜脂膜脂蛋白质蛋
4、白质载体,参与物质转运载体,参与物质转运糖类糖类与免疫、受体及激素的特异结合有关,与免疫、受体及激素的特异结合有关,尚不完全清楚尚不完全清楚磷脂磷脂糖脂糖脂胆固醇胆固醇提高脂质分子层稳定性,调节双分提高脂质分子层稳定性,调节双分子层流动性,降低水溶性药物渗透性。子层流动性,降低水溶性药物渗透性。头部头部磷酸基(磷酸基(亲水亲水基团)基团)尾部尾部脂肪酸链(脂肪酸链(亲脂亲脂部分)部分)(一)生物膜结构(一)生物膜结构1)经典模型()经典模型(classical model)由由Danielli与与Davson于于1935年提出年提出 脂质双分子层脂质双分子层(脂质分子(脂质分子尾尾相连尾尾相连
5、对称的膜结构)对称的膜结构)中间中间疏水区,膜两侧疏水区,膜两侧亲水部分亲水部分膜蛋白分布在脂质层两侧膜蛋白分布在脂质层两侧膜上膜上带电荷的小孔带电荷的小孔水分能自由通过水分能自由通过载体载体和和酶促系统酶促系统与某些物质特异结合与某些物质特异结合物质转运。物质转运。脂质双分子、带电荷的小孔、特殊载体和酶脂质双分子、带电荷的小孔、特殊载体和酶2)液态镶嵌模型()液态镶嵌模型(fluid mosaic model)由由Singer与与Nicolson于于1972年提出年提出强调膜的强调膜的流动性流动性。脂质双分子层脂质双分子层细胞膜的连续主体,蛋白质以不同方式细胞膜的连续主体,蛋白质以不同方式和
6、不同深度嵌入脂质分子层中和不同深度嵌入脂质分子层中(膜的不对称性)。(膜的不对称性)。细胞膜上含少量糖类,主要是寡糖和多糖链,这些糖链多细胞膜上含少量糖类,主要是寡糖和多糖链,这些糖链多存在于膜的外表面,以共价键的形式与膜内脂质或蛋白质结存在于膜的外表面,以共价键的形式与膜内脂质或蛋白质结合,形成合,形成糖脂糖脂和和糖蛋白糖蛋白。上皮细胞液态镶嵌模型示意上皮细胞液态镶嵌模型示意液态镶嵌模型可以解释许多膜中所发液态镶嵌模型可以解释许多膜中所发生的现象,但是它生的现象,但是它不能说明具有流动不能说明具有流动性的细胞膜在变化过程中怎样保持膜性的细胞膜在变化过程中怎样保持膜的相对完整和稳定性。的相对完
7、整和稳定性。3 3)晶格镶嵌模型)晶格镶嵌模型由由WallachWallach于于19751975年提出年提出脂质能可逆的进行无序(液态)和有序(晶态)的相变过脂质能可逆的进行无序(液态)和有序(晶态)的相变过程(程(流动性流动性)。)。膜蛋白对脂质分子的活动具有控制作用,具流动性的膜蛋白对脂质分子的活动具有控制作用,具流动性的脂质脂质呈小片的点状分布呈小片的点状分布,因此脂质的,因此脂质的流动性是局部的流动性是局部的,并不是,并不是整个脂质分子层都在流动。整个脂质分子层都在流动。细胞膜细胞膜既有流动性,又能保持其完整性和稳定性。既有流动性,又能保持其完整性和稳定性。(二)生物膜性质(二)生物
8、膜性质1、膜的流动性、膜的流动性脂质分子层是液态的,具有流动性。脂质分子层是液态的,具有流动性。2、膜结构的不对称性、膜结构的不对称性膜的蛋白质、糖类、脂类物质分布不对称。膜的蛋白质、糖类、脂类物质分布不对称。3、膜的半透性、膜的半透性膜结构具有半透性,有些药物可以顺利透过,有些药物则不膜结构具有半透性,有些药物可以顺利透过,有些药物则不能通过。(脂溶性药物易通过)能通过。(脂溶性药物易通过)(三)药物的膜转运途径(三)药物的膜转运途径膜转运途径P15细胞通道转运细胞通道转运(transcellular pathway)药物借助其脂溶性或膜内蛋白的载药物借助其脂溶性或膜内蛋白的载体作用,体作用
9、,穿过细胞而被吸收的过程。穿过细胞而被吸收的过程。是多数药物吸收的主要途径。是多数药物吸收的主要途径。细胞旁路通道转运细胞旁路通道转运(paracellular pathway)一些小分子物质经过细胞间连接处一些小分子物质经过细胞间连接处的微孔进入体循环的过程。的微孔进入体循环的过程。小分子水溶性药物,如小分子水溶性药物,如NaCl。细胞旁路通道转运细胞旁路通道转运(paracellular pathway)药物转运途径药物转运途径药物跨膜转运机制示意图药物跨膜转运机制示意图P15药物转运途径药物转运途径药物跨膜转运机制示意图药物跨膜转运机制示意图二、药物转运机制二、药物转运机制被动转运被动转
10、运载体媒介转运载体媒介转运膜动转运膜动转运单纯扩散单纯扩散膜孔转运膜孔转运易化扩散易化扩散主动转运主动转运转转运运机机制制吞噬作用吞噬作用胞饮作用胞饮作用(一)被动转运(一)被动转运定义:定义:被动转运被动转运被动转运被动转运(passive transportpassive transport)是指药物)是指药物的膜转运服从的膜转运服从顺浓度梯度扩散顺浓度梯度扩散原理,即从高浓度原理,即从高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。一侧向低浓度一侧扩散的过程。包括:单纯扩散、膜孔转运包括:单纯扩散、膜孔转运(一)被动转运(一)被动转运1 1 1 1、单纯扩散:、单纯扩散:、单纯扩散:、单纯扩散:是指药
11、物的跨膜转运受膜两侧浓度差是指药物的跨膜转运受膜两侧浓度差限制过程。限制过程。生物膜为脂质双分子层,非解离型的生物膜为脂质双分子层,非解离型的脂溶性脂溶性药物药物可溶于液态脂质膜中,容可溶于液态脂质膜中,容易透过易透过生物膜。生物膜。绝大多数有机弱酸或有机弱碱药物在消化道内的绝大多数有机弱酸或有机弱碱药物在消化道内的吸收都是以被动扩散机制通过生物膜的。吸收都是以被动扩散机制通过生物膜的。单纯扩散的驱动力是什么?单纯扩散的驱动力是什么?1 1、单纯扩散:、单纯扩散:、单纯扩散:、单纯扩散:属于属于一级速率过程一级速率过程,服从,服从Ficks扩散定律:扩散定律:dC/dt=-DAk(CGI-C)
12、/h当药物口服后,胃肠道中药物浓度大于血中浓度,当药物口服后,胃肠道中药物浓度大于血中浓度,设设 P=DAk/h则,上式可简化为:则,上式可简化为:dC/dt=PCGI2 2 2 2、膜孔转运、膜孔转运、膜孔转运、膜孔转运(pore transportpore transport):药物):药物通过含水小孔转运通过含水小孔转运的过程,是被动转运的另一种形式。的过程,是被动转运的另一种形式。u胃肠道上皮细胞膜上有约胃肠道上皮细胞膜上有约0.4-0.8nm0.4-0.8nm大小的微孔,这些贯大小的微孔,这些贯穿细胞膜且充满水的微孔穿细胞膜且充满水的微孔是水溶性小分子药物的吸收途径是水溶性小分子药物
13、的吸收途径。u膜孔膜孔内含有带正电荷的蛋白质或吸附有阳离子(如钙离子)内含有带正电荷的蛋白质或吸附有阳离子(如钙离子),其正电荷形成的球形静电空间电场能排斥阳离子,其正电荷形成的球形静电空间电场能排斥阳离子,有利有利于阴离子通过于阴离子通过。被动转运的特点:被动转运的特点:被动转运的特点:被动转运的特点:1 1、药物从高浓度侧向低浓度侧的、药物从高浓度侧向低浓度侧的顺浓度梯度顺浓度梯度转运。转运。2 2、不需要载体不需要载体,膜对药物无特殊选择性。,膜对药物无特殊选择性。3 3、不消耗能量不消耗能量,扩散过程和细胞内代谢无关,不受细胞代,扩散过程和细胞内代谢无关,不受细胞代谢抑制剂的影响。谢抑
14、制剂的影响。4 4、无转运饱和现象无转运饱和现象和同类物和同类物竞争抑制现象竞争抑制现象。(二)载体媒介转运(二)载体媒介转运定义:借助生物膜上定义:借助生物膜上载体蛋白载体蛋白的作用,使药物透过生物膜的作用,使药物透过生物膜而被吸收的过程,称为载体媒介转运(而被吸收的过程,称为载体媒介转运(carrier-mediated transport).包括:促进扩散、主动转运包括:促进扩散、主动转运1 1、促进扩散、促进扩散、促进扩散、促进扩散(facilitated diffusion):):又称易化扩散又称易化扩散,是指,是指某些物质在细胞膜某些物质在细胞膜载体载体的帮助下,由膜的帮助下,由膜
15、高浓度高浓度侧侧向低浓度向低浓度侧扩散的过程(不耗能)。侧扩散的过程(不耗能)。1 1 1 1、促进扩散、促进扩散、促进扩散、促进扩散此转运是在膜结构中一些特殊蛋白的帮助下完成的。转运机此转运是在膜结构中一些特殊蛋白的帮助下完成的。转运机制是细胞膜上的载体蛋白在膜外侧与药物结合后,通过蛋白制是细胞膜上的载体蛋白在膜外侧与药物结合后,通过蛋白质的自动旋转或变构将药物转入细胞膜内。质的自动旋转或变构将药物转入细胞膜内。据报道,细胞膜上的特殊载体蛋白与药物的结合能提高其脂据报道,细胞膜上的特殊载体蛋白与药物的结合能提高其脂溶性,使药物易于通过生物膜,其溶性,使药物易于通过生物膜,其转运机制尚不十分明
16、确转运机制尚不十分明确。特点:特点:顺浓度梯度扩散,需要载体,有结构特异和饱和现象,顺浓度梯度扩散,需要载体,有结构特异和饱和现象,不耗能不耗能。(如:氨甲喋呤进入白细胞)(如:氨甲喋呤进入白细胞)以载体为中介的易化扩散以载体为中介的易化扩散以载体为中介的易化扩散以载体为中介的易化扩散2 2 2 2、主动转运、主动转运、主动转运、主动转运(active transportactive transport)定义:借助载体或酶促系统的作用,药物从膜定义:借助载体或酶促系统的作用,药物从膜低浓度侧向低浓度侧向高浓度侧高浓度侧的转运称为主动转运。分为的转运称为主动转运。分为ATPATP驱动泵和协同转驱
17、动泵和协同转运两种方式。运两种方式。主动转运是人体重要的物质转运方式,一些生命必需物质主动转运是人体重要的物质转运方式,一些生命必需物质(如(如K K+、NaNa+、I I-、单糖、氨基酸、水溶性维生素)以及一、单糖、氨基酸、水溶性维生素)以及一些有机弱酸、弱碱等弱电解质的些有机弱酸、弱碱等弱电解质的离子型离子型等以主动转运的方等以主动转运的方式通过细胞膜。式通过细胞膜。1 1)逆浓度梯度逆浓度梯度转运转运2 2)需要)需要消耗机体能量消耗机体能量,能量来源由细胞代谢产生的,能量来源由细胞代谢产生的ATPATP提供提供3 3)需要)需要载体载体参与,载体物质通常与药物具有高度的选择性参与,载体
18、物质通常与药物具有高度的选择性4 4)主动转运的速率及转运量与载体的量及活性有关,当药物浓度较高时,)主动转运的速率及转运量与载体的量及活性有关,当药物浓度较高时,转运可能出现转运可能出现饱和现象饱和现象5 5)结构类似物能产生)结构类似物能产生竞争抑制竞争抑制作用,相似物竞争载体结合位点,影响药物作用,相似物竞争载体结合位点,影响药物的转运与吸收的转运与吸收6 6)受代谢抑制剂影响受代谢抑制剂影响7 7)有结构特异性和有结构特异性和部位特异性部位特异性(部位特异性指某些药物只在某一部位吸收部位特异性指某些药物只在某一部位吸收)如:维生素如:维生素B2和胆酸的主动转运吸收和胆酸的主动转运吸收小
19、肠上端进行小肠上端进行 维生素维生素B12回肠末端吸收回肠末端吸收主动转运的特点:主动转运的特点:主动转运的特点:主动转运的特点:被动转运与载体媒介转运速率示意图被动转运与载体媒介转运速率示意图被动转运被动转运载体媒介转运载体媒介转运2 2、主动转运、主动转运、主动转运、主动转运载体:载体:离子泵:离子泵:Na+-K+-ATP泵泵 Ca2+泵泵 I-泵泵 “药物溢出泵药物溢出泵”,P-糖蛋白糖蛋白(可能量依赖性将细胞内药物泵可能量依赖性将细胞内药物泵出到细胞外,这是一个出到细胞外,这是一个逆吸收方向的主动过程逆吸收方向的主动过程,其结果会其结果会导致药物透膜吸收减少,血药浓度降低。)导致药物透
20、膜吸收减少,血药浓度降低。)(三)膜动转运(三)膜动转运(membrane mobile transportmembrane mobile transport)膜膜动动转转运运:是是指指通通过过细细胞胞膜膜的的主主动动变变形形将将药药物物摄摄入入细细胞胞内内或或从细胞内释放到细胞外的转运过程。从细胞内释放到细胞外的转运过程。其中向内摄入为其中向内摄入为入胞作用入胞作用,向外释放为,向外释放为出胞作用。出胞作用。摄摄取取的的药药物物为为溶溶解解物物或或液液体体称称为为胞胞饮饮作作用用。摄摄取取的的物物质质为大分子或颗粒状物称为为大分子或颗粒状物称为吞噬作用吞噬作用。入入胞胞作作用用:一一些些大大
21、分分子子物物质质以以此此途途径径转转运运吸吸收收,如如蛋蛋白白质、多肽类、脂溶性维生素、三酰甘油和重金属等。质、多肽类、脂溶性维生素、三酰甘油和重金属等。出胞作用:胰腺细胞分泌胰岛素出胞作用:胰腺细胞分泌胰岛素生物膜的流生物膜的流动性特征有动性特征有关关(三)膜动转运(三)膜动转运出胞作用:如胰腺细胞分泌胰岛素的过程。出胞作用:如胰腺细胞分泌胰岛素的过程。入胞作用入胞作用形成药物吸收,对形成药物吸收,对多肽、蛋白类多肽、蛋白类药药物的吸收非常重要,一些大分子物物的吸收非常重要,一些大分子物质可通过此途径转运吸收,如:蛋质可通过此途径转运吸收,如:蛋白质、多肽、脂溶性维生素、三酰白质、多肽、脂溶
22、性维生素、三酰甘油,但对一般药物吸收意义不大甘油,但对一般药物吸收意义不大包包括括粘附粘附凹陷凹陷断裂断裂修复修复出胞、入胞过程示意图出胞、入胞过程示意图膜动转运分两种方式:膜动转运分两种方式:吞噬:吞噬:摄取的物质为大分子或颗粒状物。摄取的物质为大分子或颗粒状物。胞饮:胞饮:摄取的物质为溶解物或液体。摄取的物质为溶解物或液体。三、药物转运器三、药物转运器(一)药物内流转运器(一)药物内流转运器1.核苷转运器核苷转运器:介导核苷类药物,如抗肿瘤和抗病毒药物。:介导核苷类药物,如抗肿瘤和抗病毒药物。非非NaNa依赖的平衡转运器依赖的平衡转运器NaNa依赖的集中转运器依赖的集中转运器2.肽类转运器
23、:肽类转运器:将药物及其他相关物质向细胞内转运的摄取性载体。将药物及其他相关物质向细胞内转运的摄取性载体。3.葡萄糖转运器:葡萄糖转运器:消化后的碳水化合物的最终产物消化后的碳水化合物的最终产物钠离子依赖的继发性主动转运器钠离子依赖的继发性主动转运器非钠离子依赖的促进扩散转运器非钠离子依赖的促进扩散转运器4.其他转运器其他转运器有机阴离子转运器有机阴离子转运器有机阳离子转运器有机阳离子转运器氨基酸转运器氨基酸转运器维生素转运器维生素转运器胆酸转运器胆酸转运器药物转运器药物转运器在载体介质转运中,在载体介质转运中,将具有特定转运功能的一类转运蛋白称为转运器(将具有特定转运功能的一类转运蛋白称为转
24、运器(Transporters););将转运器中单个的转运蛋白称为转运体(将转运器中单个的转运蛋白称为转运体(Transporter).各各组组织织及及器器官官主主要要的的转转运运器器分分布布图图 P19转转运运器器内流转运器内流转运器 Drug influx transporters外排转运器外排转运器 Drug eflux transporters将药物转运进入细胞,增加细胞内药物的浓度;将药物转运进入细胞,增加细胞内药物的浓度;将药物逆向泵出细胞,降低药物在细胞内的浓度。将药物逆向泵出细胞,降低药物在细胞内的浓度。三、药物转运器三、药物转运器(二)药物外排转运器(二)药物外排转运器1.P
25、-P-糖蛋白(糖蛋白(P-glycoproteinP-glycoprotein):):药物溢出泵,很多药物是它的底物药物溢出泵,很多药物是它的底物2.多耐药相关蛋白:多耐药相关蛋白:MRP2MRP2可以转运多种化疗药物,引起肿瘤细胞的耐药可以转运多种化疗药物,引起肿瘤细胞的耐药性。性。3.乳腺癌耐药蛋白:高结合能力的外排转运蛋白乳腺癌耐药蛋白:高结合能力的外排转运蛋白药物转运器药物转运器药物内流转运器3.葡萄糖转运器葡萄糖转运器P20主要作用为被消化的碳水化合物在小肠转运进入体内。主要作用为被消化的碳水化合物在小肠转运进入体内。葡葡萄萄糖糖转转运运器器钠离子依赖的继发性主钠离子依赖的继发性主动
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