药物代谢酶简介

,第六专题 对药物代谢酶活性的影响的评价,第一章节 研究创新药物的代谢相互作用,目录,前言,前言,面临的问题：,前言,1. 为避免有害药物代谢性相互作用的发生，应认识药物代谢的酶学基础，了解药酶的常见底物、诱导剂和抑制剂，合理选用同类药品。2.应在药物研发尽可能早的阶段, 进行药物代谢和药物相互作用研究, 为药物研发及临床研究提供有用的信息,如何解决问题：,前言,2006年FDA发布了针对药品生产厂家的 FDA关于药物相互作用研究指南( 草稿) ，指南反映了FDA的一个观点：即新药的代谢规律应该在开发阶段予以考察，新药与其他药物相互作用也应该在开发阶段进行探讨，这些都将作为新药安全性和有效性评价资料的一部分。,应在新药开发过程中确定该药物的代谢作用，同时探究其与其它药物的相互作用，作为适当评价安全性和有效性的一部分。FDA,1.药物相互作用一般分为药动学相互作用和药效学相互作用两大类。药动学相互作用可发生在吸收、分布、代谢、排泄4个阶段, 其中代谢性相互作用发生率最高, 约占药动学相互作用40%，临床意义最为重要。2.药物代谢性相互作用是指2种或2种以上药物同时或先后序贯用药时，对代谢环节产生影响，疗效增强或产生毒副作用，或疗效减弱甚至治疗失败。,前言,前言,药物的作用以及副作用源自药物在作用部位的浓度，通常与血药浓度有关，后者又受到药物吸收、分布、代谢和/或排泄的影响。药物进入体内后可以通过原型的形式或者代谢成一种、多种有活性的或无活性的代谢产物被清除。体内药物浓度的主要调节因素之一是清除率。代谢是决定清除率的重要因素之一。药物的清除或代谢作用通常是通过肝脏代谢，或是肾脏的排泄途径。当药物主要以代谢方式清除时，代谢途径对药物的安全性和疗效以及使用说明有很大的影响。,A .代谢作用,肝脏中的细胞色素P450酶在药物代谢过程中起重要作用。,前言,A .代谢作用,前言,肝脏的消除主要由位于肝细胞内质网的细胞色素P450酶系完成，但也可由非P450酶系清除，如N-乙酰化和葡萄糖醛酸转移酶。存在于消化道粘膜的P450酶系还可以显著影响药物吸收入体循环的药量。 很多因素可以影响肝脏和肠道内药物的代谢，包括疾病的有无和/或合并用药。然而，大多数影响因素通常在一段时间内较为稳定，而合并用药则可以突然改变吸收和消除的代谢途径，成为特别需要关注的因素。,A .代谢作用,当一个药物，包括前药，代谢成一种或更多活性代谢产物时，合并用药对肝脏和肠道代谢的影响作用则变得更为复杂。在这种情况下，药物/前药的安全性和有效性则不仅取决于母体药物的暴露量，同时还决定于活性代谢产物的暴露量，而这些又与他们的结构、分布以及消除有关。,前言,A .代谢作用,药物,CYP450,诱导或抑制,加快或减慢,药物代谢产物,很多消除代谢途径包括大多数通过细胞色素P450酶系代谢的途径，都可被合并使用的治疗药物所抑制、激活或诱导。,前言,B. 代谢性药物药物相互作用,B. 代谢性药物药物相互作用,已经观察到的由于代谢性药物药物相互作用导致的变化可能是很重大的相对大数量级或以上的药物或代谢产物在血液和组织的浓度的减少或增加 可能还包括毒性代谢产物的形成，或增加了毒性母体药物的暴露量。,前言,由于合并另一种药物导致的暴露量发生重大改变的例子包括：,前言,B. 代谢性药物药物相互作用,这些暴露量的显著变化在很大程度上影响了药物和/或其活性代谢产物的安全性和有效性特点。对于治疗窗窄（NTR）的药物，这种改变最为明显且可预期。根据药物相互作用的程度和因果关系，由于一个药物的代谢可被其它药物所显著抑制，或这个药物自身可抑制其它药物的代谢，使得在说明书中用法用量的基础上，可能需要对该药物或它所相互作用药物的剂量进行较大的调整。,前言,B. 代谢性药物药物相互作用,建立一种药物及其代谢产物的灵敏和特异性的检测方法，对于药物代谢和相互作用的研究非常重要。建立这些检测方法一直是药物开发计划中需要首先考虑的事情。一旦有了可靠的检测方法，就具备了体外评价药物代谢和药物-药物相互作用以及解释这些结果的技术。 代谢作用和药物-药物相互作用应当尽早考虑并在药物开发过程的后期也应考虑。设计妥当的药代动力学/I期研究可以得到有关药物代谢、相关代谢产物以及实际或可能的药物相互作用方面的重要信息。,前言,建立有关药物代谢和药物相互作用信息包括：,前言,一,发现影响试验药物及其代谢产物的所有主要代谢途径，包括负责清除的特异性酶和形成的中间体,二,探讨和预测试验药物对其他药物代谢的影响以及其他药物对试验药物的影响,目的与用途,代谢性药物药物相互作用研究的特定目标是：,决定是否药物的相互作用大到需要对药物自身的剂量进行调整,决定是否药物的相互作用大到需要对其合并使用的药物剂量进行调整,决定是否药物相互作用要求给予额外治疗监测。,代谢性药物药物相互作用研究的用途,目的与用途,充分评价药物的安全性和有效性探究试验药物是否会显著影响已经上市药物的代谢消除是否已经上市的药物可能会影响到试验药物的代谢消除,药物进入体内在受到药酶代谢转化的同时，也可诱导或抑制某些CYP450同工酶的表达水平和代谢活性，从而调节自身和其它化合物的代谢转化。由于CYP450家族庞大，各种同工酶所催化的反应既有交叉又各具特异性，因而被诱导或抑制后所产生的生物学效应较为复杂。因此，了解新药对cYP450的诱导/抑制作用可指导临床联合用药时对药物剂量的调整，在保证疗效的同时，避免毒副作用发生。,目的与用途,根据获得的越来越多的有价值的资料，目前有可能对不同的酶制订同类效应的说明书标注内容，从部分数据外推的能力正在增强。采用某些类别的药物所用的同类标注类似的方式，可能会出现制定标注内容的标准化方法，这种方法可能会有帮助。 例如，某些强效的抑制剂（奎尼丁抑制CYP450 2D6，酮康唑抑制CYP450 3A4）可能影响经这些途径代谢的所有药物。因此，如果发现某种新药为某些CYP450酶的底物，即使缺少具体的数据，也可预期会有某些作用。,目的与用途,虽然尚未开展临床研究，根据CYP450 3A4对这种药物的代谢，酮康唑、伊曲康唑、红霉素和葡萄柚汁可能抑制其代谢。而且，利福平、地塞米松和某些抗惊厥药物（苯妥英、苯巴妥、卡马西平）可能诱导这种药物的代谢。 因此如果患者使用这种药物时已经调整到稳定的剂量，在开始使用这些诱导剂或抑制剂药物中的任何一种时，预期有必要进行剂量调整以防止毒性反应或治疗失败。 评价可能的药物-药物相互作用的同样技术也可提供与社会、环境（如吸烟、饮酒、饮食如葡萄柚汁）和遗传因素对治疗影响相关的信息。例如，一些研究证实吸烟是CYP450 1A2酶的强诱导剂。因此，建议吸烟并使用茶碱的患者增大茶碱的剂量。,目的与用途,研究方法,实验设计,底物和相互作用药物的选择,体内研究,给药途径和剂量选择,4,1,2,3,体内代谢产物的收集,酶诱导能力的评价,5,6,研究方法实验设计,比较在相互作用药物存在和不存在的情况下，底物的浓度水平变化,在药物开发的早期对潜在的药物药物相互作用进行研究,可根据需要在后期药物开发中对观察到的药物相互作用进行进一步研究,目 的,实验设计,研究方法底物和相互作用药物的选择,底物的选择根据相互作用药物对P450酶系的影响而定。敏感性高，药代动力学可被同时使用的已知酶系特异性抑制剂显著改变,试验药物已显示由某种酶代谢，且该酶的代谢在整个药物消除过程中起着实质性的作用分别选择相应抑制剂和诱导剂作为相互作用药物,待测药物为相互作用药物,待测药物为底物,探究试验药的代谢是否会被抑制或诱导,评价一个药物是否为抑制剂或诱导剂,研究方法体内研究,1.选择单个底物进行实验 如果首次试验结果发现对最敏感底物的影响为阴性，则可以推断对弱敏感底物也没有影响。若为阳性则用弱敏感底物可进行进一步实验2. “鸡尾酒”试验 一次试验中让志愿者同时服用一系列CYP酶的底物，可作为体外及体内试验的补充,1.首先确认相互作用药物对酶有显著的影响，而后若试验结果为阴性，则可声明不存在 临床上重要的基于代谢途径的药物药物相互作用2.如果一个药物被某种代谢酶代谢，且在相应抑制剂的作用下其血浆AUC能增加5倍或者 更多倍，则此药可认为是这种代谢酶的敏感底物；如果一个药物通过某种代谢酶代 谢，且浓度-反应曲线显示合用相应抑制剂时药物浓度的增加可能会导致严重的安全 性问题，则此药可视为“治疗窗较窄的此种代谢酶底物”,待测药物为相互作用药物评价一个药物是否为抑制剂或诱导剂,待测药物为底物探究试验药的代谢是否会被抑制或诱导,CYP,底物,抑制剂,诱导剂,体内试验（口服给药）常用的CYP酶底物、抑制剂以及诱导剂,研究方法体内研究,CYP的敏感底物及治疗窗窄的底物,研究方法体内研究,研究方法给药途径及剂量选择,给药方法,对于已批准药物，不论是作为底物或相互作用药物，给药途径将根据其上市的剂型，大多数情况下是口服剂型,给药剂量,出于对底物的安全性，以及底物可能对相互作用药物影响非常敏感的考虑，可以用小于临床剂量的给药剂量,对于底物（试验药物或已批准药物）以及相互作用药物（试验药物或已批准药物），试验的设计应最大可能地了解药物相互作用,对于相互作用药物（即抑制剂或诱导剂），应使用其最大计划或批准剂量，以及最短的给药间隔,FDA建议使用最大剂量以及最短的给药间隔。但有时候出于安全性考虑，底物的使用剂量宜小于临床使用剂量。,代谢产物的收集与研究是药物代谢研究中最经典、同时也是十分有效的方法之一。药物最终会通过与母核相关的一种或多种代谢物排出体外,因此,分离鉴定代谢产物可在一定程度上了解药物的代谢途径。近年来,HPLC及GC-MS-MS,LC-MS-MS,LC-NMR及LC-MS-NMR等高速、高效、高灵敏度的分析方法已用于代谢产物的分析,可在检测出极微量代谢产物的同时鉴定代谢产物的结构。,研究方法体内代谢产物的收集,研究方法酶诱导能力的评价,待测药物组,对照实验,阴性对照,阳性对照,EC50,阳性对照的相对值,体外诱导实验（肝原代细胞）,即用产生50%最大诱导作用时的有效药物浓度作为指标，比较不同药物的诱导能力,% 阳性对照=当试验药引起酶活性的改变与阳性对照相比40%时，可视为酶诱导剂,采用有效的诱导剂（即浓度大鼠犬猴人。氧化水解酶在兔、小鼠体内活性很高 在大鼠体内较低普鲁卡因在人体内迅速被酯酶分解 在马体内酯酶活性低,1.药物代谢质的种属差异种属间某种药酶活性差异所致,举例：,普鲁卡因难于被分解而引起中枢兴奋作用,判断实验动物药物代谢在质反应方面与人的相似性可参考下列 5 个参数:,吸收速率生物转化形式代谢组织分布排泄,1.药物代谢质的种属差异,主要表现： 药物在不同种属的血药浓度、血浆蛋白结合率、靶器官浓度和靶器官结合率等药动学参数的不同，导致药物作用的强弱和药效持续时间的长短不同。,2.药物代谢量的种属差异,例如链霉素等 15 种抗菌药在马、牛、羊体内的半衰期也表现出很大差异。,肝外药酶的影响因素也存在种属差异大鼠的酶活性普遍较其他物种低25，其CYP450活性和NADPH一细胞色素C还原酶活性最低。氨基比林N一脱甲基酶在兔肺内活性高，而在兔体内活性几乎缺失，但在其它物种活性大致相当。仓鼠和兔与p一硝基苯酚和o-氨基苯酚受体相对应的UGT活性高于其他物种。,3.动物肝外药物代谢酶的差异,有相当一部分药物代谢是在肝外进行的 ,因此肝外药物代谢酶在药物代谢中的作用不可忽视。,这种不同种属造成的差异在肝外代谢中十分普遍 ,因此当分析比较动物实验数据 ,特别是将动物结果外推至人时必须十分慎重。,不同种属的细胞色素 P450同工酶的组成和活性不同以及 P450酶的底物和产物的特异性等因素会导致药物在不同种属和人体内的代谢途径和代谢产物的差异。,Clivorine(川紫菀水提取物）在豚鼠肝微粒体内的主要代谢方式为水解,主要代谢物为无肝毒性的Clivopic acid。Clivorine在大鼠肝微粒体内的主要代谢方式是氧化,主要代谢物为吡咯代谢物,会引起肝毒性。,4 细胞色素 P450 同工酶的种属差异,因此 clivorine毒性的种属差异是由于其代谢的种属差异所致,5.药物代谢的底物立体选择性,由于不同种属动物体内的对映体代谢选择性不同 ,因此在研究手性药物的立体选择性药动学 ,预测人体内动力学时 ,必须选用合适的动物模型。,例如尼古丁的甲基化代谢过程 在豚鼠和人肝中对(R) - 对映体有明显的立体选择性 而在小鼠肝中则无立体选择性 在豚鼠中(S) - 尼古丁是(R) - 尼古丁的强抑制剂,研究补骨脂酚在人、比格犬和大鼠肝微粒体的体外代谢动力学及种属差异。应用MTT法检测HK-2细胞的存活率来评价补骨脂酚对HK-2细胞的毒性作用以及不同种属肝微粒体对其毒性的影响。HPLC法分析补骨脂酚在3个种属肝微粒体孵育液中的剩余浓度，研究其在肝微粒体中的代谢稳定性和代谢动力学。,例一 补骨脂酚的体外肝微粒体代谢及代谢减毒作用的种属比较,补骨脂酚的HPLC 检测方法学及验证,补骨脂酚在0.1 -10mol/L的浓度范围内呈良好线性关系，相关系数r 0. 99，定量下限