第二章藥物代謝動(dòng)力學(xué)

Pharmacokinetics內(nèi)容提要第一節(jié)藥物分子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)濾過簡(jiǎn)單擴(kuò)散載體轉(zhuǎn)運(yùn)第二節(jié)藥物的體內(nèi)過程吸收分布代謝排泄第三節(jié)房室模型

第四節(jié)藥物消除動(dòng)力學(xué)一級(jí)消除動(dòng)力學(xué)零級(jí)消除動(dòng)力學(xué)第五節(jié)體內(nèi)藥物的藥量-時(shí)間關(guān)系一次給藥的藥-時(shí)曲線下面積

多次給藥的穩(wěn)態(tài)血漿濃度

第六節(jié)藥物代謝動(dòng)力學(xué)重要參數(shù)半衰期清除率表觀分布容積生物利用度第七節(jié)藥物劑量的設(shè)計(jì)和優(yōu)化維持量負(fù)荷量教學(xué)基本要求掌握：膜兩側(cè)pH對(duì)藥物跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的影響；掌握首過消除、生物利用度、表觀分布容積的藥理學(xué)意義；掌握肝藥酶的特性、肝藥酶誘導(dǎo)劑、肝藥酶抑制劑及其對(duì)藥物作用的影響；掌握腎小管重吸收和肝腸循環(huán)的藥理學(xué)意義及兩者對(duì)藥物作用的影響；掌握藥物消除及消除速率的基本概念，熟悉典型的量效曲線、房室模型、多次定時(shí)定量重復(fù)給藥的動(dòng)力學(xué)；掌握藥物的消除速率常數(shù)（K）、半衰期（t1/2）、消除率（Cl）、穩(wěn)態(tài)血濃(Css)等的藥理學(xué)意義。熟悉：藥物的吸收、分布的概念及其影響因素；熟悉一級(jí)動(dòng)力學(xué)消除及零級(jí)動(dòng)力學(xué)消除和應(yīng)用。了解：藥物跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的主要形式和特點(diǎn)；了解藥物體內(nèi)生物轉(zhuǎn)化（代謝）的概念及主要方式；了解藥物排泄的概念和排泄的主要途徑。Definition體內(nèi)藥物濃度隨時(shí)間變化的動(dòng)力學(xué)規(guī)律藥物體內(nèi)處置(Disposition)吸收(Absorption)分布(Distribution)代謝(Metabolism)排泄(Excretion)

DrugAdministrationDrugConcentrationinSystemicCirculationDruginTissuesofDistributionDrugMetabolismorExcretedDrugConcentrationatSiteofActionPharmacologicEffectClinicalResponseToxicityEfficacyPharmacokineticsPharmacodynamicsAbsorptionDistributionElimination一、藥物通過細(xì)胞膜的方式簡(jiǎn)單擴(kuò)散載體轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)易化擴(kuò)散濾過簡(jiǎn)單擴(kuò)散濾過載體轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)易化擴(kuò)散酸性藥

(Acidicdrug):HAH++A

堿性藥

(Basicdrug):BH+

H++B(分子型)離子障（iontrapping）

分子型極性低，親脂，可通過膜；離子型相反

H+HAA-HAH+A-BBH+H+H+BBH+Ka=

[H+][A

][HA]

pKa=pH-log

[A

][HA]

[A

][HA]

10pH-pKa=酸性藥：堿性藥：pH和pKa決定藥物分子解離多少

Ka=

[H+][A

][HA]

pKa=pH-log

[A

][HA]

[A

][HA]

10pH-pKa=酸性藥：pH和pKa決定藥物分子解離多少

10pKa-pH=[BH+][B]

A

+H+HAHAH++A

[A

][HA]

10pH-pKa=pH=7pH=411102105色甘酸鈉

(CromolynSodium)：pKa-2,酸性=107-2

=105[A

][HA]

10pH-pKa==104-2

=102總量100001總量101水溶性小分子藥物通過細(xì)胞膜的水通道，受流體靜壓或滲透壓的影響。腸黏膜上皮細(xì)胞及其它大多數(shù)細(xì)胞膜孔道4～8?（=1010m），僅水、尿素等小分子水溶性物質(zhì)能通過，分子量>100者即不能通過。2.濾過（Filtration）毛細(xì)血管內(nèi)皮孔道約40?，除蛋白質(zhì)外，血漿中的溶質(zhì)均能通過4．易化擴(kuò)散

(Facilitateddiffusion;Carrier-mediateddiffusion）需特異性載體Glucose,Iron,5-fluorouracil,calcium,lead順濃度梯度，不耗能藥物的體內(nèi)過程Absorption,Distribution,MetabolismandExcretion

第二節(jié)從給藥部位進(jìn)入全身循環(huán)(1)口服給藥(Oralingestion)吸收部位停留時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)絨毛吸收面積大毛細(xì)血管壁孔道大，血流豐富pH5-8，對(duì)藥物解離影響小主要在小腸1．吸收(Absorption)胃腸道各部位吸收面積(m2)口腔 0.5-1.0直腸 0.02胃 0.1-0.2小腸 100大腸 0.04-0.07Fick擴(kuò)散律（Fick’sLawofDiffusion）通透量(單位時(shí)間分子數(shù))=

面積通透系數(shù)厚度

首過消除(Firstpasseliminaiton)

代謝代謝糞作用部位檢測(cè)部位腸壁門靜脈藥物經(jīng)肝靜脈入全身循環(huán)上腔靜脈藥物經(jīng)肝門靜脈入肝臟小腸吸收藥物

（2）肌肉注射和皮下注射

(Intramuscularandsubcutaneousinjection)

被動(dòng)擴(kuò)散＋過濾吸收快而全影響吸收的因素1.藥物因素

理化性質(zhì)、劑型2.首過消除3.吸收環(huán)境

藥物從血循到達(dá)作用、儲(chǔ)存、代謝、排泄等部位2．分布(Distribution)Freedrug

BoundDrugMetabolitesReceptorFreeboundTissueFreeboundExcretionBlood

血漿蛋白結(jié)合(Plasmaproteinbinding)

Reversibleequilibrium

Saturable

DP:Non-permeable

Nonspecific&competitive[DP][PT]KD+[D][D]D＋PDPKDPlasmaproteinsAlbumin:Weakacidsalpha-acidglycoprotein:WeakbasesEffectsofplasmaproteinbindingFreefraction:active,excreted,metabolizedthemorebinding,thelessactivedrugthemorebinding,thelessexcretedandmetabolized:“l(fā)ongerhalf-life”

DrugA:1000molecules99.9%bound1moleculesfree100-foldincreaseinfreepharmacologicallyactiveconcentrationatsiteofaction. Effective

TOXIC

+

DrugBwith94%bound

90.0%bound100moleculesfreeDruginteractionofplasmaproteinbinding血腦屏障(Blood-brainbarrier,BBB)由毛細(xì)血管壁和N膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成

胎盤將母體與胎兒血液分開，也起屏障作用，故稱胎盤屏障。藥物通過胎盤的轉(zhuǎn)運(yùn)方式主要是簡(jiǎn)單擴(kuò)散。大多數(shù)藥物均能進(jìn)入胎兒。胎盤屏障（Placentalbarrier）3.代謝（生物轉(zhuǎn)化)

Metabolism,Biotransformation代謝部位：主要在肝臟，其它如胃腸、肺、皮膚、腎PhaseI藥物結(jié)合藥物無活性

活性或

藥物親脂

親水排泄

氧化、還原、水解引入或脫去基團(tuán)(-OH、-CH3、-NH2、-SH)PhaseII結(jié)合結(jié)合內(nèi)源性葡萄糖苷酸、硫酸、醋酸與藥物或I期反應(yīng)代謝物結(jié)合

代謝步驟和方式藥物氧化代謝(Oxidation)CYP1A1/2CYP1B1

CYP2A6

CYP2B6

CYP2E1

CYP3A4/5/7CYP2C19

CYP2C9

CYP2C8

Non-CYPenzymes

CYP2D6

細(xì)胞色素P450單氧化酶系藥酶誘導(dǎo)(Induction)：

藥酶活性或含量↑苯巴比妥、利福平，環(huán)境污染物等

自身耐受性(引起耐藥)

交叉耐受性(同一藥物代謝酶的底物)藥酶抑制(Inhibition)：

藥酶活性或含量↓

西米替丁、普羅地芬等競(jìng)爭(zhēng)代謝途徑而導(dǎo)致藥物代謝酶被抑制。 藥物代謝酶的活性可被誘導(dǎo)或抑制無誘導(dǎo)苯巴比妥誘導(dǎo)苯并芘誘導(dǎo)氯苯唑胺(骨松藥)濃度（μg/g組織）時(shí)間（小時(shí)）大鼠，注射誘導(dǎo)劑2次/日4日排泄途徑：

腎臟(主要)

消化道

肺

皮膚

唾液

乳汁等4.排泄（Excretion)FiltrationActivesecretionReabsorptionAcidBase99%ofH20+LipidsolubledrugsPlasmaflow650ml/minGlomerularFitrationRate(GFR):125ml/minUrine1ml/min藥物經(jīng)腎臟排泄的方式LiverGutFecesexcretionPortalvein膽汁排泄(Biliaryexcretion)&肝腸循環(huán)(Enterohepaticrecycling)Bileduct消化道排泄體內(nèi)藥物的藥量-時(shí)間關(guān)系Timecourseofdrugconcentration第三節(jié)一、單次給藥0

20

40

60

80

100

120

0

2

4

6

8

10

Time(min)

Plasmaaspirinconcentration(mg/L)

CmaxTmax單次靜脈注射單次口服hrs

Plasmaconcentration

AUC

Areaundercurve

峰濃度（Cmax）一次給藥后的最高濃度此時(shí)吸收和消除達(dá)平衡

曲線下面積（AUC）單位：ngh/mL反映藥物體內(nèi)總量達(dá)峰時(shí)間（Tmax）給藥后達(dá)峰濃度的時(shí)間,多為2（1-3）hrshrs

Plasmaconcentration

AUC

Areaundercurve

峰濃度（Cmax）一次給藥后的最高濃度此時(shí)吸收和消除達(dá)平衡

曲線下面積（AUC）單位：ngh/mL反映藥物體內(nèi)總量達(dá)峰時(shí)間（Tmax）給藥后達(dá)峰濃度的時(shí)間,多為2（1-3）hrs二、多次給藥Constantrepeatedadministrationofdrugs

穩(wěn)態(tài)血藥濃度(Steady-stateconcentration)

多次給藥旨在穩(wěn)態(tài)血藥濃度達(dá)有效濃度范圍:MTC>Css>MECCss-max<MTCCss-min>MEC需4-5half-life藥物在體內(nèi)積蓄和從體內(nèi)消除時(shí)程87.5%94%97%藥物消除動(dòng)力學(xué)EliminationKinetics

第四節(jié)

體內(nèi)藥物濃度因不斷消除而隨時(shí)間不斷變化一級(jí)消除動(dòng)力學(xué)

(First

ordereliminationkinetics

)n=1dC/dt=-kC零級(jí)消除動(dòng)力學(xué)

(Zeroordereliminationkinetics)n=0dC/dt=kdC/dt=-kCnk：消除速率常數(shù)(Rateconstantforelimination)

血漿藥物濃度時(shí)間零級(jí)一級(jí)零級(jí)一級(jí)低濃度(<10mg/L):一級(jí)高濃度(>10mg/L):零級(jí)

混合速率動(dòng)力學(xué)藥物代謝動(dòng)力學(xué)重要參數(shù)ImportantParametersinPharmacokinetics

第五節(jié)

血漿藥物濃度消除一半所需時(shí)間一、消除半衰期（Half-life,T1/2）零級(jí)消除動(dòng)力學(xué):t1/2=0.5C0/k一級(jí)消除動(dòng)力學(xué):t1/2=0.693/Ket1/2t1/2t1/2t1/2t1/2Slope(斜率)=-Ke/2.303時(shí)間（h）時(shí)間（h）血漿藥物濃度血漿藥物濃度單位時(shí)間消除藥量與濃度成正比半衰期不隨濃度而變單位時(shí)間消除藥量不變半衰期隨濃度而變單位時(shí)間內(nèi)機(jī)體清除藥物的速率。單位時(shí)間內(nèi)多少容積血漿中的藥物被清除，反映肝腎功能單位：L/h或ml/minCL=CL腎臟＋CL肝臟＋CL其它

計(jì)算公式：CL=D/AUC二、消除率（Clearance，CL

）體內(nèi)藥物總量和血漿藥物濃度之比

Vd＝D／C三、表觀分布容積（Volumeofdistribution）設(shè)想藥物均勻分布于各種組織與體液，且濃度與血液中相同，在這種假設(shè)條件下藥物分布所需容積。數(shù)學(xué)概念，并不代表具體的生理空間。給藥劑量或體內(nèi)藥物總量與血藥物濃度的比例常數(shù)DrugVolume(L/70kg)阿的平（Mepacrine）40000氯喹（Chloroquine）17000苯丙胺（Amphetamine）300普萘洛爾（Propranolol）250氨茶堿（Theophylline）30甲苯磺丁脲（Tolbutamide）6血漿3L細(xì)胞間液12L細(xì)胞內(nèi)液27L體液總量、組成和藥物Vd的關(guān)系A(chǔ)cidicdrugsBasicdrugsAmphotericdrugsNeutraldrugs堿性藥物因在組織內(nèi)蓄積而致高Vd值部分常用藥物的Vd總體液：42L

推測(cè)藥物在體內(nèi)的分布范圍Digoxin：0.5mg0.78ng/ml

Vd=645L主要分布于肌肉（包括心肌，其濃度為血濃30倍）和脂肪組織

計(jì)算用藥劑量：Vd=D/CVd的臨床應(yīng)用意義

藥物到達(dá)全身血循環(huán)內(nèi)的相對(duì)量和速度2.吸收速度：比較

Tmax

絕對(duì)生物利用度：F=100%AUC血管外AUC靜注

不同制劑AUC比較

F=(AUC受試制劑

AUC標(biāo)準(zhǔn)制劑)×100%

四、生物利用度（Bioavailability

）1.吸收相對(duì)量

相對(duì)生物利用度：

同一受試人群口服0.5mg地高辛（digoxin）

A制藥公司產(chǎn)品B制藥公司生產(chǎn)的兩批產(chǎn)品藥物劑量的設(shè)計(jì)和優(yōu)化DosagedesignandOptimization第六節(jié)一、靶濃度（targetconcentration）安全有效的平均穩(wěn)態(tài)血漿藥物濃度（Css）根據(jù)靶濃度計(jì)算給藥劑量和制