药物代谢动力学.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,3,章 药物代谢动力学,Chapter 3 Pharmacokinetics,掌握,简单扩散及影响因素（特别强调药物所处环境,PH,值和药物解离度对药物跨膜转运的影响），离子障的概念。,吸收、首关消除、肝肠循环的概念。,消除的概念，一级消除动力学的概念和特点，稳态血药浓度的概念。,药代动力学基本参数：消除半衰期、生物利用度的概念、计算公式，理解其药理学意义。,熟悉,被动转运、主动转运、易化扩散的概念及特点。,肝药酶概念及特性。药物分布、再分布，血浆蛋白结合率，结合型药物的特点，血脑屏障和胎盘屏障。药物的生物转化：药酶抑制剂、药酶诱导剂；药物的排泄：肾脏排泄，胆汁排泄。,零级消除动力学的概念、特点。,表观分布容积概念及意义；负荷量、清除率的含义。,了解,各种给药途径对药物吸收的影响。,Drug Administration,Drug Concentration,in Systemic,Circulation,Drug in Tissues,Of Distribution,Drug,Metabolism or,Excreted,Drug Concentration at Site of Action,Pharmacologic Effect,Clinical Response,Toxicity,Efficacy,Pharmacokinetics,Pharmacodynamics,Absorption,Distribution,Elimination,Pharmacokinetics,(3)metablism,(4)Excretion,药物代谢动力学(,pharmacokinetics),Pharmacokinetics,简称药动学,，,主要研究药物的,体内过程,及,体内药物浓度随时间变化的规律,。,第 一 节,第二章,Drug Transport,药物分子的跨膜转运,一、药物通过细胞膜的方式,简单扩散,载体转运,主动转运,易化扩散,滤过,简单扩散,(Simple diffusion,Passive diffusion),脂溶性物质直接溶于膜的类脂相而通过,体内大多数药物的转运方式,离子障,ion trapping,分子型极性低，亲脂，可通过膜；,离子型相反,特 点,：,转运速度与脂溶度,lipid solubility,成正比,依靠浓度差，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,pKa,：药物解离,50%,时容易的,PH,值,药物被限制在使其变成离子的膜的那一侧，不可自由穿透。非离子型即分子型脂溶性好，可自由穿透。,离子障,ion trapping,酸性药,(Acidic drug),:,HA,H,+,+A,碱性药,(Basic drug),:,BH,+,H,+,+B(,分子型,),pH,和,pKa,决定药物分子解离多少,HA,H+,A,HA,HA,A,A,H+,H+,OH-,OH-,H2O,H2O,A,A,H+,H+,Ka=,H,+,A,HA,pKa=pH-log,A,HA,A,HA,10,pH-pKa,=,酸性药：,碱性药：,pH,和,pKa,决定药物分子解离多少,pKa-pH,例题,1,在酸性尿液中弱酸性药物：,a,、解离多，再吸收多，排泄慢,b,、解离少，再吸收多，排泄慢,c,、解离多，再吸收多，排泄快,d,、解离多，再吸收少，排泄快,e,、以上都不对,例题,2,某碱性药物的,pka=9.8,，如果增高尿液的,ph则此药在尿中：,a,、解离度增高，重吸收减少，排泄加快,b,、解离度增高，重吸收增多，排泄减慢,c,、解离度降低，重吸收减少，排泄加快,d,、解离度降低，重吸收增多，排泄减慢,e,、排泄速度并不改变,黏膜上皮细胞及其它大多数细胞膜孔道,4,8,（,=10,10,m,），仅水、尿素等小分子水溶性物质能通过，分子量,100,者即不能通过,水溶性小分子药物通过细胞膜的水通道，受流体静压或渗透压的影响,2.,滤过（,Filtration,）,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,3,主动转运,(Active transport),逆浓度梯度，耗能,特异性（选择性）,饱和性,竞争性,需依赖细胞膜内特异性载体转运,特点：,4,易化扩散,(,Facilitated diffusion;,Carrier-mediated diffusion,）,需特异性载体,顺浓度梯度，不耗能,药物的体内过程,Absorption,Distribution,Metabolism and Excretion,第 二 节,Process of Drug in the Body,药物经过给药部位进入直至排出机体的过程。,包括药物的,吸收,(,absorption)、,分布,(,distribution)、,代谢,(,metabolism),和,排泄,(,excretion)，,即,ADME,代谢和排泄,都是药物在体内逐渐消失的过程，,统称为消除,(,elimination)。,(4)Excretion,(3)metablism,吸收,Absorption,药物,自给药部位,进入血液循环的过程,True or False,？,静脉给药的吸收速度最快,Routes of Administration,不同给药途径的,吸收速度排序,：,腹腔注射,吸入,舌下,直肠,肌注,皮下,口服,皮肤,不同给药途径的,吸收程度,排序：,吸入,舌下,直肠,肌注,皮下,口服,皮肤,(1),口服给药,(Oral ingestion),吸收部位,停留时间长，经绒毛吸收面积大,毛细血管壁孔道大，血流丰富,pH5-8,，,对药物解离影响小,主要在小肠,A man with angina has not understood instruction on the use of glyceryl trinitrate tablets.He swallows them instead of putting them under his tongue.There is no therapeutic benefit.,Comment:this drug is subject to extensive first-pass metabolism.,硝酸甘油,Clinical sketch,首关消除,(First pass eliminaiton),代谢,代谢,粪,作用部位,检测部位,肠壁,门静脉,药物经肝静脉入全身循环,上腔静脉,药物经肝门静脉入肝脏,小肠吸收药物,First Pass Elimination,药物在肠道吸收后，通过门脉进入肝脏，部分药物在通过肠黏膜及肝脏时被代谢，使进入体循环的药量减少的现象,首过消除高的药物药效下降多,所以要加大剂量,True or False,？,舌下给药和直肠给药可以完全避免首过消除,True or False,？,舌下 很大程度避免,直肠 一定程度避免,（,2,）注射给药,静脉注射,iv,静脉滴注,iv in drop,肌内注射,im,：,被动扩散滤过,吸收快而全,皮下注射,sc,A patient with extensive burns is given intramuscular opiate for the pain.His blood pressure is very low.Adequate pain relief is not achieved for over half an hour.,Comment:muscle blood flow is reduced by shock,and the rate of drug absorption can be affected.,阿 片,Clinical sketch,（,3,）呼吸道吸入给药,(Inhalation),气体和挥发性药物或 极微细粉末,吸收迅速,（,4,）局部用药,经皮给药,(Transdermal),脂溶性药物可通过皮肤进入血液。,分布,Distribution,药物吸收后通过血液循环到达机体各部位和组织的过程,影响因素：,血浆蛋白结合率,器官血流量,药物与组织亲和力,体液的,pH,和药物的解离度,体内屏障,血浆蛋白结合率,血中与蛋白结合的药物占总药量的百分数,D,D+P DP,可逆性、动态平衡、,暂时失活,、临时储库,特异性低、,竞争结合、置换现象,血浆蛋白,过少或变质，,蛋白结合率，易中毒,Effects of plasma protein binding,Free fraction:active,excreted,metabolized,the more binding,the less active drug,the more binding,the less excreted and metabolized:,“,longer half-life,”,Drug A:1000 molecules,99.9%bound,1 molecules free,100-fold increase in free pharmacologically active concentration at site of action.,EffectiveTOXIC,+,Drug B with 94%bound,90.0%bound,100 molecules free,Drug interaction of plasma protein binding,A man takes phenytoin for his epilepsy.Unknown to him,his plasma albumin falls markedly over the next few weeks,without the dose of phenytoin being changed.He develops marked ataxia.,Clinical sketch,苯妥英,癫 痫,共济失调,Comment,：,the clinical relevance of plasma protein binding is often much less clear cut than in this example.Here,the patient,s ataxia has resulted from an increases in the free concentration of phenytoin.,Clinical sketch,与组织的亲和力,大多数药物在体内的分布是不均匀的，呈现一定的器官选择性,药物的一种储存现象,不可逆的组织结合与药物的不良反应有关,器官血流量与再分布,药物再分布,redistribution,血管,心,肝,脑,脂肪,药物先分布于血流量大的组织器官，随后向其他组织器官转移的这种现象,PH 7.0,PH 7.4,HA,H+,A,H+,A,H+,A,H+,A,HA,HA,A,H+,H+,H+,H+,HA,弱酸性药物中毒时，碱化血液，弱酸性药从脑血，再肾排出,弱碱性药物中毒时则相反,注射吗啡过量中毒，给患者洗胃有无意义？,思考,特殊细胞屏障,某些器官组织特殊解剖结构限制药物转运而形成特殊的屏障,血脑屏障,(,blood-brain barrier,),血眼屏障,(,blood-ocular barrier,),胎盘屏障,(,placental barrier,),血脑屏障,在组织学上由血,-,脑、血,-,脑脊液及脑脊液,-,脑三种屏障组成。,高脂溶性药物可通过脂质膜转运进入中枢神经系统。,在脑膜炎或脑炎时，对药物通透性可增加。,A patient with meningitis is treated with gentamicin.The organism is very sensitive to the antibiotic in vitro,but the patient shows no improvement.,Clinical sketch,Comments,：,this would be very unacceptable clinical practice and the patient may well die.Gentamicin does not readily cross the blood-brain barrier.,脑膜炎,庆大霉素,血眼屏障,循环血液与眼球内组织液之间的屏障,包括血房水屏障、血视网膜屏障等结构,使全身给药时药物在眼球内难以达到有效浓度,大部分眼病的有效药物治疗是局部给药,胎盘屏障,胎儿胎盘绒毛与孕妇子宫血窦间的屏障。,所有药物均能从孕妇体内通过胎盘进入胎儿体内，只是程度、快慢差异。,妊娠期应尽量避免用药,尤其对胎儿有影响的药物,以策安全。,3.,代谢（生物转化,),Metabolism,Biotransformation,药物作为外源性物质在体内发生化学结构的改变称为生物转化或药物代谢,主要器官,肝脏,Phase I,药物,结合,药物,无活性,活性,或,药物,亲脂,亲水,排 泄,氧化、还原、水解引入或脱去基团,(-OH,、,-CH,3,、,-NH,2,、,-SH),Phase II,结合,结合,内源性葡萄糖苷酸、硫酸、醋酸与药物或,I,期反应代谢物结合,代谢步骤和方式,药物经过代谢后均丧失活性,True or False,？,THANK YOU,SUCCESS,2025/8/18 周一,54,可编辑,药物代谢酶系,专一性酶,是指催化作用选择性很强、活性很高的酶。,非专一性酶,主要指肝细胞的微粒体混合功能氧化酶系统,(,hepatic microsomal mixed-function oxidase system,，,也称为,肝药酶,),。,肝药酶,即肝微粒体细胞色素,P-450,酶系统，由,70,余种同功酶构成，是一类非专一性酶，主要存在于肝细胞内质网中，参与数百种药物的生物转化。,药物氧化代谢,(Oxidation),CYP1A1/2,CYP1B1,CYP2A6,CYP2B6,CYP2E1,CYP3A4/5/7,CYP2C19,CYP2C9,CYP2C8,Non-CYP enzymes,CYP 2D6,细胞色素,P450,单氧化酶系,主要特点,生物转化的主要酶,选择性低、活性有限,变异性较大，,个体差异大,易受药物,诱导或抑制,（药物相互作用）,A man with moderately severe alcoholic liver disease needs flecainide for a cardiac arrhythmia.The clinical team consults Appendix of the BNF and is advised to give reduced doses.,Clinical sketch,Comments,：,flecainide accumulates in patients with chronic liver disease.,氟卡尼,能够增强,CYP,酶活性的药物称为酶诱导剂,(,enzyme inducer),。,可产生两种临床后果：使治疗效果增强或减弱。,能够减弱,CYP,酶活性的药物称为酶抑制剂,(,enzyme inhibiter),。可产生两种临床后果：使治疗效果增强或减弱。,酶诱导和酶抑制,A young woman on the contraceptive pills is found to have tuberculosis.She is started on treatment and suffers contraceptive failure soon after.,Clinical sketch,Comments,：,it would be unacceptable practice to fail to warn the woman that rifampicin(which induces the liver drug-metabolising enzyme CYP450)is very likely to cause failure of contraception.,避孕的,结核病,利福平,4.,排泄（,Excretion),排泄途径：,肾脏,(,主要,),消化道,肺,皮肤,唾液,乳汁等,Filtration,Active secretion Reabsorption,Acid Base,99%of H,2,0+,Lipid soluble,drugs,Plasma flow,650ml/min,Glomerular Fitration Rate(GFR):125ml/min,Urine,1ml/min,药物经肾脏排泄的途径,1.,肾脏排泄,Renal,excretion,影响肾脏排泄的因素,改变尿液,pH,值,可以明显改变弱酸性或弱碱性药物的解离度，从而,调节药物重吸收程度,经肾小管,主动分泌,的药物，如果将由同一载体转运药物合用时，可发生,竞争性抑制,(,competitive inhibition),现象,（丙磺舒,+,青霉素）,A patient is given digoxin for atrial fibrillation.He has impaired renal function.No measurements of digoxin concentration are made,and the patient develops complete heart block.,Clinical sketch,房颤,传导阻滞,Comment,：,digoxin is eliminated unchanged,and accumulates in renal impairment.Therapeutic drug monitoring is mandatory,and this case illustrates a very low standard of clinical practice.,Clinical sketch,Liver,Gut,Feces excretion,Portal vein,胆汁排泄,(Biliary excretion),&,肝肠循环,(Enterohepatic recycling),Bile duct,消 化 道 排 泄,肝肠循环,hepato-enteral circulation,有的药物在肝细胞内与葡萄糖醛酸结合后分泌到胆汁中，经胆汁排泄到小肠后被,肠道细菌,水解成为游离药物，又被肠粘膜上皮细胞重吸收由肝门静脉重新进入全身循环的这种现象,A young woman on a low-dose combined oral contraceptive pill went on holiday to St Petersburg with her boyfriend.She had read that many people catch gastroenteritis in this destination and sought advice from her doctor.He prescribed doxycyline and advised her to take this throughout her 3-weeks stay.Upon her return,she became concerned that she may be pregnant and did a pregnancy test:it was positive.,Clinical sketch,胃肠炎,多西环素,Oral contraceptive steroids are given in very low dose to avoid adverse effect.Reliance is placed on enterohepatic circulation.The tetracyclines,by killing gut bacteria,interrupt this circulation and may cause drug failure.,Clinical sketch,四环素,肠道排泄,主要为,未被吸收的口服药物,随胆汁排泄到肠道的药物,由肠粘膜主动分泌排入肠道的药物,肺排泄,是某些挥发性药物的主要排泄途径,影响因素：,药物的血中溶解度,肺血流量,呼吸速率,其他途径排泄,许多药物可通过唾液、乳汁、汗液、泪液排泄,临床意义：,在临床上就可测定唾液中的药浓度来进行血药浓度监测。,弱碱性药物在乳汁中可达较高浓度，通过哺乳进入婴儿体内产生药效或不良反应。,第三节 房室模型,Compartment Model,是药动学研究中按药物在体内转运速率的差异，以实验与理论相结合设置的,数学模型,是一种,抽象地,假设机体是一个不分具体器官或组织、只按,药物转运速率划分,为不同房室的系统,一室模型,和,二室模型,一室模型,one compartment model,假定身体由一个房室组成，给药后药物立即均匀地分布于整个房室，并以一定的速率从该室消除,单次静注给药时，时量,(,对数浓度,),曲线呈单指数消除,二室模型,two compartment model,假定身体由两个房室组成，即中央室,(,血流丰富的器官如心、肝、肾,),和周边室,(,血流量少的器官如骨、脂肪,),单次静注给药时，时量,(,对数浓度,),曲线呈双指数衰减即分为分布相和消除相,体内药物的药量,-,时间关系,Time course of drug concentration,第二章,第 四 节,一、单次给药,0,20,40,60,80,100,120,0,2,4,6,8,10,Time(min),Plasma aspirin concentration(mg/L),Cmax,Tmax,单次静脉注射,单次口服,hrs,Plasma concentration,AUC,Area under curve,峰浓度（,Cmax,）,一次给药后的最高浓度,此时吸收和消除达平衡,曲线下面积（,AUC,）,单位：,ng,h/mL,反映药物体内总量,达峰时间（,Tmax,）,给药后达峰浓度的时间,多为,2,（,1-3,）,hrs,药物消除动力学,Elimination Kinetics,第二 章,第 五 节,体内药物浓度因不断消除而随时间不断变化,体内某一部位的药物减少速度,dC/dt,与该部位药量,C,的关系符合：,dC/dt=-kC,N,（,N0,）,一级消除动力学,(First,order elimination kinetics),n=1 dC/dt=-kC,零级消除动力学,(,Zero order elimination kinetics),n0 dC/dt=-k,first-order kinetics,药代动力学特征,药物的消除速率与当时的药量或浓度一次方成正比（,恒比消除,）,C-t,图为指数衰减曲线，,lgC-t,图为直线,同一药物,t,1/2,恒定,，与剂量无关（,t,1/2,=0.693/k),大多数药物按此消除,first-order kinetics,Concentration-time curve and logarithm concentration-time curve of the first-order kinetics.,zero-order kinetics,药代动力学特征,药物的,消除速率与当时的药量或浓度无关,（,恒量消除,）,C-t,图为直线，,lgC-t,图为指数衰减曲线,t,1/2,与初始的药量或浓度有关,，并与之成正比（,t,1/2,=C,0,/2k,0,),（剂量依赖半衰期）,发生于体内药量相对过高时,zero-order kinetics,Concentration-time curve and logarithm concentration-time curve of the zero-order kinetics.,非线性消除（米,曼氏速率）,少部分药物小剂量时以一级速率消除，而在大剂量时以零级速率消除。,描述这类药物的消除速率需要将两种速率类型结合起来，通常以米,-,曼氏方程式描述，即,Michaelis-Menten,方程式。,低浓度,(10mg/L):,零级,混 合 速 率 动 力 学,药物代谢动力学重要参数,Important Parameters in Pharmacokinetics,第二 章,第 六 节,半衰期,(,half-life，t,1/2,),血浆中药物浓度下降一半所需的时间,按一级速率消除的药物,t,1/2,为一恒定值,按一级速率消除的药物，单次给药后，经,45,个,t,1/2,体内药量基本消除完毕；,每间隔一个,t,1/2,用药一次，则给药,45,个,t,1/2,后体内药物累积量可达到稳态浓度水平,会因年龄、合并用药、疾病等因素而改变,稳态血药浓度,(Steady-state concentration),多次给药旨在稳态血药浓度达有效浓度范围,:MTCC,ss,MEC,Css-max MEC,需,4-5 half-life,稳态血药浓度,属于一级动力学消除的药物，在恒量恒速重复多次给药,45,个,t,1/2,后，给药量与消除量达到动态平衡，体内药物的总量不再增加而达到稳定状态，曲线趋向平稳，此时的血药浓度称为稳态血药浓度,(steady state concentration，Css)，,也称为坪值(,plateau)。,稳态浓度的意义,其高低与给药总量成正比,其波动幅度与给药间隔成正比,达到稳态浓度的时间与,t,1/2,成正比,靶浓度（,target concentration,）,安全有效的平均稳态血浆药物浓度（,C,ss,）,维持量（,Maintenance dose,）,临床多采用多次间歇给药或是持续滴注，以使稳态血浆药物浓度维持在一个治疗浓度范围。因此，要计算药物维持剂量。如以靶浓度表示，则为,:,给药速度：单位间隔时间的给药量。,给药速度,某病人病情危急，需立即达到稳态浓度以控制，应如何给药,问 题,其它方法,缩短给药间隔时间,加大剂量,?,Time,Plasma Drug Concentration,MTC,MEC,加大剂量,Time,Plasma Drug Concentration,MTCMEC,缩短给药间隔时间,Time,Time,Log Concentration,三、负荷量,（,Loading dose,）,为了使血药浓度迅速达到所需要的水平，在常规给药前应用的一次剂量。,负荷剂量,单位时间内机体清除药物的速率。,单位时间内多少容积血浆中的药物被清除，反映肝肾功能,单位：,L/h,或,ml/min,CL=CL,肾脏,CL,肝脏,CL,其它,计算公式：,CL=(-dC/dt)/t=kVd,二、清除率（,Clearance,，,CL,）,Vd,D,C,三、表观分布容积（,Volume of distribution,）,设想药物均匀分布于各种组织与体液，且浓度与血液中相同，在这种假设条件下药物分布所需容积。,给药剂量或体内药物总量与血药物浓度之比,数学概念，并不代表具体的生理空间。,推测药物在体内的分布范围,Digoxin,：,0.5mg 0.78 ng/ml,Vd=645 L,主要分布于肌肉（包括心肌，其浓度为血浓,30,倍）和脂肪组织,计算用药剂量：,D=Vd,C,Vd,的临床应用意义,Drug,Volume(L/70kg),阿的平（,Mepacrine,）,40000,氯喹（,Chloroquine,）,17000,苯丙胺（,Amphetamine,）,300,普萘洛尔（,Propranolol,）,250,氨茶碱（,Theophylline,）,30,甲苯磺丁脲（,Tolbutamide,）,6,血浆,3 L,细胞间液,12 L,细胞内液,27 L,体液总量、组成和药物,Vd,的关系,Acidic drugs,Basic drugs,Amphoteric drugs,Neutral drugs,碱性药物因在组织内蓄积而致高,Vd,值,部分常用药物的,Vd,总体液：,42 L,药物到达全身血循环内的相对量和速度,2.,吸收速度：比较,T,max,绝对生物利用度：,F=,100%,AUC,血管外,AUC,静注,F=(AUC,受试制剂,AUC,标准制剂,),100%,四、生物利用度（,Bioavailability,）,1.,吸收相对量,相对生物利用度：,生物利用度的速度,THANK YOU,SUCCESS,2025/8/18 周一,107,可编辑,