二-药物转运及转运体PPT课件.ppt

第二章药物的转运及转运体v药物的体内过程（吸收、分布、代谢和排泄）v药物转运体及其功能 主要研究内容为两部分：血液药物的跨膜转运消化道皮肤肺皮下肌肉细胞膜间隙药物通过细胞膜的方式：（一）被动转运（passive transport）（二）主动转运（active transport)（三）膜动转运 (cytosis)（一）被动转运(passive transport)指药物由浓度高的一侧向浓度低的一侧进行跨膜转运 特点：不需要载体 不消耗能量 转运时无饱和现象 不同药物同时转运时无竞争性抑制现象当膜两侧浓度达到平衡时转运即保持在动态稳定水平被动转运的方式：（一）简单扩散（simple diffusion）（二）滤过（三）易化扩散（passive diffusion）外内简单扩 散载体转运膜孔滤过 影响跨膜转运的药物理化性质：（1）分子量 （2）溶解性指药物具有的脂溶性和水溶性。（3）解离性 离子障（ion trapping）是指非离子型药物可以自由穿透，离子型药物被限制在膜的一侧的现象。1.滤过（filtration,水性扩散）:小分子药物可直接通过生物膜的膜孔（水性信道）而扩散。毛细血管内皮孔道约40，除蛋白质外，血浆中的溶质均能通过 简单扩散的特点：转运速度与脂溶度（lipid lipid solubilitysolubility）成正比；顺差转运，不耗能；转运速度与浓度差成正比 ；转运速度与药物解离度(pKa)有关。无需载体无饱和性无竞争性药物有解离型(离子型)和非解离型(分子型)两种互变形式：解离型药物，极性高，脂溶性小，较难扩散；非解离型药物，极性低，脂溶性大，易扩散。简单扩散的条件：脂溶性、解离度、浓度差。绝大多数药物为弱酸性或弱碱性，均有解离型与非解离型，后者脂溶性高。弱酸或弱碱药物的解离nHanderson-Hasselbalch公式以弱酸药物为例HAH+Ka+A-HAKa=A-H+当pH=pKa时，HA=A-10pH-pKa=HAA-logHAA-pKa=pHpKa 即弱酸性或弱碱性药物在50%解离时的溶液pH值。n例：丙磺舒的pKa=3.4 胃液pH=1.4 血液pH=7.4 =101.4-3.4=离子型非离子型1001离子型非离子型 =10000110pH-pKa=离子型非离子型离子型非离子型107.4-3.4=离子型非离子型10pH-pKa=离子型非离子型苯巴比妥（弱酸性药物）误服中毒，碱化尿液？酸化尿液？苯巴比妥(弱酸性)pKa=7.4 根据10pHpKa=A/HA,当尿液为碱性时，pH值大于pKa,A-增多，即解离型多，重吸收减少，药物排泄加快,中毒时碱化尿液。离子障（ion trapping）：非离子型（分子型）药物极性低，亲脂，可以自由透过生物膜，而离子型药物则被限制在膜的一侧的现象。H+HAA-HAH+A-BBH+H+H+BBH+例：水杨酸（弱酸）pKa=3.4，在pH=1.4的胃液中及pH=7.4 的血浆中，解离型与非解离型的比例分别是多少？胃液中：10 1.43.4 =10-2 =1/100 血浆中：10 7.43.4=10 4 =10000/1HA A-HA A-胃中:酸性药物，A少，HA多,药物易于从胃向血液转运。血中：酸性药物，A多，HA少,药物不易于从血液向胃中转运，所以吸收多。简单扩散的规律：1.1.弱酸药在酸性体液中，或弱碱药在碱性体液中的解离度小，药物易通过生物膜扩散转运；2.2.当生物膜两侧pHpH值不等时，弱酸药易由较酸侧进入较碱侧，弱碱性药则易由较碱侧进入较酸侧。弱酸药（巴比妥类、阿司匹林）可由胃中转运到较碱的血浆中去，而弱碱药（吗啡、利血平）则很少自胃中吸收。简单扩散的规律：3.细胞外液（pH=7.4）较细胞内液（pH=7.0）为碱，所以弱酸药在细胞外液中浓度高。碱化体液后，可加速弱酸药由细胞内液向细胞外液扩散，有利于解除弱酸药中毒（巴比妥类）。4.碱化尿液可使弱酸药在肾小管的被动重吸收减少，有利于弱酸药经肾排泄。（二）主动转运（active transport）是药物以载体及需要能量的跨膜运动，不依赖于膜两侧药物的浓度差，药物可以从低浓度的一侧向高浓度的一侧跨膜转运。载体对药物有特异的选择性，且转运能力有饱和性。1)原发性主动转运（primary active transport)2)继发性主动转运（secondary active transport）（三）膜动转运n1.胞饮（pinocytosis）n2.胞吐（exocytosis）转运(Transport):包括药物吸收、分布与排泄等过程。当药物代谢对药物体内过程影响较小时，转运成为药动学特征的重要原因。药物转运多是药物的透膜位移过程。二、药物转运体药物反应的个体差异 药物代谢动力学药物效应动力学药物效应和毒性个体差异基因多态性药物靶点药物转运体药物代谢酶OATP-2B1MDR1OAT3OAT2OAT1OCT2MRP3OATP-1A2OCT4MRP2MRP4MDR1BCRPMRP2CYPsMRP1MRP3OATP2B1OATP1B1OATP1B3OATP2B1OCT1OAT2MRP1CYPsMDR1MRP3MRP-4/5MDR3BCRPBSEPMDR3组织分布细胞内浓度肝脏摄入小肠吸收胆汁分泌肾脏排泌循环系统药物肝脏细胞小肠细胞肾小管细胞药物转运体在体内的分布根据对底物的转运方向，主要可以将转运体分为摄入转运体和外排转运体：l 摄入转运体负责将外源性物质摄入细胞内，包括有机阴离子转运多肽家族（OATP）、有机阴离子转运体家族（OAT）、有机阳离子转运体家族（OCT）。l 外排型转运体主要是P-gp蛋白，多药耐药蛋白（MDR）、多药耐药相关蛋白（MRP）、乳腺癌耐药相关蛋白（BCRP）以及胆盐分泌蛋白（BSEP）等。（一）转运体分类ClassName(gene nomenclature)ABC transporters P-glycoprotein P-gp/multi-drug resistance 1 MDR1/ABCB1,Multi-drug resistance-associated protein 2 MRP2/ABCC2 Breast cancer-resistance protein BCRP/ABCG2Organic anion-transporting polypeptide familyv OATP1A2 OATP-A/SLCO1A2v OATP1B1 OATP-C/SLCO1B1v OATP1B3 OATP8/SLCO1B3 v OATP2B1 OATP-B/SLCO2B1Organic anion transporter family OAT1/SLC22A6 OAT2/SLC22A7 OAT3/SLC22A8Organic cation transporter family OCT1/SLC22A1 OCT2/SLC22A2ABC转运体nABC是ATP一Binding一Cassettee3个字字首的缩写,中文可译为:与腺三磷结合的盒型转运体,迄今已发现有50余种,其中4/5分布于原核细胞,但在真核细胞中这类转运体系不断有所发现。典型的ABC转运体在结构上可分为4个微区,其中两个为高度疏水的跨膜微区,每个跨膜微区由6个跨膜片段组成,但两者又不完全等同。高疏水跨膜微区构成跨膜运送的通道,也是决定运送物质专一性的部分,另外两个徽区位于膜的细胞质一侧,能分别与腺三碑(ATP)结合,通过水解ATP为主动转运提供能t.在进行物质运送时,每一徽区必须同时有一个分子ATP与之结合.BL:细胞基底膜;A:细胞顶侧;H：肝细胞；B：脑；K：肾；U：广泛分布（肝、胎盘、心肺、肾、脾、小肠）；He：心；M：肌肉；CH：胆管上皮细胞；Mo：单核细胞 ABC转运体MRD1/P-gp 多药耐药基因/P-糖蛋白 AUBSEP胆盐分泌蛋白AHMDR3多药耐药基因/P-糖蛋白AHABCA1AH,Si,MoMRP1多药耐药相关蛋白1 BLUMRP2多药耐药相关蛋白2AH,Si,KMRP3多药耐药相关蛋白3BLH,CHMRP4多药耐药相关蛋白4AKMRP5多药耐药相关蛋白5UMRP6多药耐药相关蛋白6BL,AU1、ABCB1ABCB1又名P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）、多药耐药蛋白1（Multidrug resistance 1，MDR1），最早在肿瘤细胞中发现，它可以导致肿瘤细胞对抗癌药物出现多药耐药现象。ABCB1是能量（ATP）依赖性膜蛋白，可发挥外排泵作用，将细胞内外源性的化合物包括药物逆浓度梯度转运至胞外。ABCB1在正常人体肝、肾、肠道、胎盘、血脑屏障、血睾屏障及淋巴细胞系和心脏内小动脉、毛细血管等部位均有表达。ABCB1ABCB1的两种功能：一是限制肠腔内药物摄入肠细胞，也限制药物从血液循环摄入脑、胎盘细胞内；二是将肝细胞、肾小管细胞及肠上皮细胞中药物排至邻近腔隙，从而加快药物从这些组织的消除。P-gp分子上有多个药物结合位点，故其底物范围非常广泛。由于P-gp底物和分布的广泛性，在合用药物时，可能发生竞争性或非竞争性的药物相互作用，影响药动学过程，引起临床疗效的改变或产生毒性。底物种类底物举例抗肿瘤药物阿霉素、柔红霉素、长春新碱免疫抑制药物环孢素A、FK506降脂药物洛伐他汀中枢神经镇痛药吗啡、哌替啶抗抑郁药西酞普兰、曲米帕明类固醇醛固酮、地塞米松、氢化可的松HIV蛋白酶抑制剂印地那韦、那非那韦、利托那韦心血管药物地高辛、奎尼丁止泻药洛哌丁胺抗痛风药秋水仙碱抗生素红霉素具有代表性的p-糖蛋白底物2、ABCC2ABCC2又名多药耐药相关蛋白2（multidrug resistance-associated protein 2，MRP2；ABCC2的主要功能：1、限制肠腔内药物摄入肠细胞；2、限制药物从血液循环摄入脑、胎盘细胞内；3、将肝细胞、肾小管细胞及肠上皮细胞中药物排至邻近腔隙，加快药物从这些组织部位的消除。因此，ABCC2在药物的吸收、分布和排泄过程中起着非常重要的作用。1.ABCC2能将多种化疗药物从细胞内泵出细胞以降低细胞内药物浓度和减轻细胞毒作用，进而可使机体对肿瘤药物产生耐药。2.ABCC2表达特征与恶性肿瘤化疗效果有密切关系，高表达者化疗效果不佳，甚至无效，而低表达则疗效较好。3.ABCC2在肝癌细胞、卵巢癌细胞、膀胱癌细胞等癌细胞上过表达，是造成肿瘤细胞多药耐药的主要原因之一。4.肿瘤细胞过表达ABCC2，促进化疗药物的排出可能是自我保护的一种方式。ABCC2与多药耐药MRP2与Dubin-Johnson综合征1.Dubin-Johnson综合征又称为慢性特发性黄疸，为遗传性结合胆红素增高型 2.Dubin-Johnson综合征，由于MRP2基因突变致使结合胆红素从肝细胞向毛细胆管的运转发生障碍，结果使结合胆红素反流入血，血结合胆红素水平增高，病人出现黄疸。MRP2三、ABCG2 ABCG2，即乳腺癌耐药蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP），属于半转运流出泵，主要在乳腺、胎盘和肝细胞胆管侧表达。ABCG2 C421A基因型对diflomotecan的AUC的影响 OATP1B1 OATP1B1全称有机阴离子转运多肽1B1（原名OATP-C，OATP2，基因名SLCO1B1），特异性存在于肝脏，对多种内、外源性物质摄取进入肝脏细胞具有重要作用。基因名称染色体定位组织分布底物抑制剂SLCO1B112p12窦状隙基底侧肝细胞膜甲状腺激素（T4和T3），前列腺素E2，甲氨喋呤,普伐他丁,西伐他汀，匹伐他汀，罗素他汀，阿托伐他汀，利福平,瑞格列奈，那格列奈，丹参素吉非罗奇，利福平，HIV蛋白酶抑制剂，黄酮类OCT家族1.OCT全名有机阳离子转运体（Organic Cation Transporter，OCT）包括OCT1，OCT2和OCT3；2.OCT1主要存在于肝细胞基侧膜，与肝细胞对有机阳离子底物的摄取有关；其次在肠道上皮细胞也有分布；3.OCT2则主要位于近端肾小管细胞，与阳离子底物从血中摄取进入肾上皮细胞有关，是肾脏排泄毒物的主要转运体；4.OCT3分布于全身多种组织和器官；5.有机阳离子OCT转运的临床药物包括抗震颤麻痹药（金刚烷胺）、口服降糖药（二甲双胍）、抗肿瘤药（奥沙利铂）和组胺2受体激动药（西米替丁）等。三、药物的转运体在药物的体内过程中的临床意义 药物从进入机体至离开机体，可分为四个过程：吸收（absorption）分布（distribution）代谢（metabolism）排泄（excretion）简称ADME系统转运转化Drug transporter Absorption Distribution Metabolism Excretion一、吸收（absorption）n指药物自给药部位向血液循环中转运的过程。n途径：口服、舌下、直肠、吸入、皮肤、肌注、皮下注射和静脉注射。n吸收速度：首关消除（first-pass elimination）吸入舌下直肠肌注皮下口服透皮吸入舌下直肠肌注皮下口服 药物在通过肠粘膜及肝脏时部分被代谢灭活，而进入体循环的量减少。影响吸收的因素：n理化因素 分子量、脂溶性、解离度、药物pH。n胃肠血流量n溶解度及溶解速率P-gPP-gP诱导的药物相互作用n通过对P-gP诱导的药物相互作用常导致被诱导药物的清除率增加及生物利用度减少，血药浓度降低，从而使治疗效果减弱。n研究表明地高辛（1mg po）地高辛（1mg po）+利福平Cmax:5.4g/L;AUC:55 gh/L环孢素+利福平环孢素Cmax:2.6g/L;AUC:38 gh/LCl:0.3l/hKg;F%:27%Cl:0.42l/hKg;F%:10%P-gP的诱导剂主要有：利福平、苯巴比妥、地塞米松、克霉唑等P-gPP-gP抑制的药物相互作用nP-gPP-gP抑制剂有奎尼丁、硝苯地平、胺碘酮、克拉霉素、罗红霉素、伊曲康唑n第一代Pgp抑制剂维拉帕米简介：钙拮抗剂维拉帕米（VRP）是最早用于逆转MDR的药物，但由于严重的心血管系统毒性而限制了其临床应用。研究表明，钙拮抗剂的钙拮抗活性与其MDR逆转作用无关,而与心血管系统毒性有关，因此研制其低钙活性衍生物可能会克服这一缺点。为了寻找毒性小的MDR逆转剂，对VRP进行了10个部位的结构改造，在众多的衍生物中，右旋维拉帕米（D-VRP）及去甲维拉帕米（nor-VRP）的钙通道阻滞作用很小（D-VRP之钙通道阻滞作用仅为VRP的1/10），同时又具较低的细胞毒性和较强的MDR逆转能力，最有希望用于临床，据初步临床实验，D-VRP取得了一定疗效。二、分布（distribution）n 分布是药物自血液向组织、细胞间液和细胞内液转运的过程。是药物自血浆消除的方式之一。n影响因素：理化性质（药物的酸碱度及体液的pH）与血浆蛋白结合 机体的各种屏障 血脑屏障（blood-brain-barrier）胎盘屏障（placental barrier）血眼屏障（blood-eye-barrier）亲和力 与血浆蛋白的结合n清蛋白、1酸性糖蛋白等。游离型（free drug）结合型（bound drug）发挥药理作用跨膜转运代谢排泄暂时的贮库药物转运体与药物分布一、增加摄取性转运体的功能 如PEPT1、OATP、氨基酸转运体等二、抑制外排性转运体的功能 血脑屏障（blood-brain-barrier）P-gp对机体的各种屏障 胎盘屏障（placental barrier）血眼屏障（blood-eye-barrier）三、DDI（drug-drug interation）如洛哌丁胺与P-gp抑制剂奎尼丁合用 三、代谢（生物转化）(一)药物的代谢作用 代谢是指药物在体内发生的化学变化(二)药物代谢的步骤 相反应 氧化、还原、水解 相反应 结合（三）转归 1.失活（inactivation）2.活化（activation）3.仍保持活性，强度改变代 谢I相II相药物结合药物无活性 活性 或 结合结合药物亲脂 亲水 排泄（四）细胞色素P450单氧化酶系专一性酶 AChE COMT MAO非专一性酶 肝 脏 微 粒 体 混 合 功 能 酶 系 统，主 要 的 酶 为 细 胞 色 素 P-450（cytochrome P-450,CYP）家族 亚家族 酶个体 CYP2 CYP2C CYP2C19 在人类肝中与药物代谢有关的P-450为CYP3和CPY2C，约有1/3的药物是被CYP3A4所代谢。CYP1A1/2CYP1B1CYP2A6CYP2B6CYP2E1CYP3A4/5/7CYP2C19CYP2C9CYP2C8Non-CYP enzymesCYP 2D6（五）药物代谢酶的特点：1.专一性低2.个体差异较大3.可被某些药物诱导或抑制 药物代谢酶的诱导与抑制 酶诱导剂(enzyme inducer)能够增强酶活性的药物酶抑制剂(enzyme inhibiter)能够减弱酶活性的药物自身诱导作用 四、排泄（excretionexcretion）排泄是指药物及其代谢物经机体的排泄器官或分泌器官排出体外的过程。1肾脏排泄 v三种方式：肾小球滤过(glomerular filt-ration)肾小管主动分泌(active tubule secretion)竞争性抑制 肾小管被动重吸收(passive tubule reabsorp-tion)肾脏结构肾小球滤过肾小管重吸收肾小管分泌肾小球滤过有效滤过压=毛细血管压（囊内压 +血浆胶体渗透压）物质（除血细胞，大分子蛋白质及与其结合的药物）：毛细血管 鲍曼囊 肾小管 原尿鲍曼囊：肾小囊滤过膜：肾小球毛细血管的内皮细胞、基膜和肾小囊脏层上皮细胞组成。内皮细胞允许血浆蛋白通过。基底膜主要的滤过屏障，水和部分溶质可通过。肾小囊上皮细胞足突间有裂隙膜，膜上有微孔，是滤过最后屏障。1.机械屏障：由滤过膜的三层组织各种孔，裂隙构成。2.静电屏障：由各层含有带负电荷的糖蛋白构成。肾小球滤过率(GFR，glomeruar filtration rate)是指单位时间内两肾生成滤液（原尿）的量，正常成人为125ml/min左右。是衡量肾功能的指标。影响肾小球滤过的因素：（一）滤过膜的通透性和滤过面积（二）有效滤过压：肾小球毛细血管血压；血浆胶渗压；肾小囊内压（三）肾血浆流量肾小管分泌是指药物由血管侧通过上皮细胞侧底膜摄入细胞，再从细胞内侧刷状缘膜向管腔侧流出的过程。该过程是主动转运过程。肾小管分泌作用包括肾小管和集合管的泌H+、NH4+的作用及Na+-H+交换作用。1.只通过肾小管滤过的药物，消除半衰期会随药物与血浆蛋白结合的程度发生变化。2.对于主要由主动分泌排泄的药物，蛋白结合影响较小。Eg：某些青霉素类药物，会与蛋白质大量结合，但其仍可以通过肾小管主动分泌而快速消除。肾小管分泌的药物主要为有机弱酸和有机弱碱，以维持体内酸碱平衡。机制为阴离子转运机制和阳离子转运机制两种。互不干扰。有机弱酸有机弱碱氨基马尿酸（aminohippuric acid），酚红（phenol red），青霉素（penicillin G），普鲁卡因(procaine)，乳清酸（orotic acid）等。转运体为OATs多巴胺（dopamine），胆碱（choline），胰岛素（insulin），潘必定（pempidine），美加明（inversine）等。转运体为OCTs肾小管重吸收物质从肾小管液中重新转运回血液中的过程。肾小管的重吸收肾小球滤过的液体99%99%会被重吸收重吸收量机制主要与肾小管腔膜具微绒毛增大重吸收表面积刷状缘载体蛋白和碳酸酐酶提供载体和能量形式主动重吸收和被动重吸收葡萄糖，氨基酸等机体必需物质和内源性物质药物等外源性物质重吸收的影响因素2，尿液pH的影响可影响药物的解离度，因而影响重吸收对于pKapKa值在3838范围内的弱酸性药物，尿液pHpH升高会增加其解离度重吸收减少，肾清除率增加。对pKapKa为7.510.57.510.5的弱碱性药物的重吸收影响较大。重吸收的影响因素3，尿量通过影响浓度差来影响重吸收尿量增加重吸收减少尿量增加，清除率增加可利用甘露醇等利尿剂增加尿量而加快某些中毒药物的排泄，作为解毒治疗。Thanks