第五章药物代谢

1,Chapter5,Drugmetabolism,2,本章要求：,掌握药物代谢的主要途径、部位，酶；熟悉运用药物代谢酶性质进行制剂设计的方法；了解药物代谢研究方法。,3,、定义Drugmetabolism/biotransformation:药物被机体吸收后，在体内各种酶以及体液环境作用下，可发生一系列化学反应，导致药物在体内化学结构上的改变,1概述,4,、代谢反应第一相反应：氧化、还原、水解，通常是脂溶性药物通过反应生成极性基团；氧化：侧链烷基醇或酸羟化反应脱氨和脱硫作用醇和醛酸还原：羧基、羟基、硝基和偶氮基等水解：酯、酰胺和酰肼羧酸，或杂环化合物水解开环,1概述,5,、代谢反应第二相反应：即结合反应，通常是药物或第一相反应生成的代谢产物结构中的极性基团与机体内源性物质反应生成络合物葡萄糖醛酸结合硫酸结合甘氨酸结合乙酰化甲基结合,1概述,6,3、代谢结果）活性改变：失活：多数药物活性降低：氯丙嗪-去甲氯丙嗪活性增强：非那西丁-对乙酰氨基酚活性激活：左旋多巴-多巴胺毒性增加：异烟肼-乙酰肼2）极性改变：增加-易于排泄减小-排泄时间延长,7,一、药物代谢酶系统（一）微粒体酶系：性质：1、酶的活性成分：细胞色素P450（CYP450）2、重要物质：辅酶，分子氧、Mg2+、黄素蛋白、非血红素铁蛋白等3、特异性低：可氧化代谢多种类型药物4、可受多种药物的诱导和抑制。5、主要存在肝内质网,2药物代谢酶和代谢部位,8,人类细胞色素P450家族,目前已证实的人CYP家族:CYP1-5,7,8,11,17,19,21,24,26,27,39,46,51功能:CYP1,2A,2B,2C,2D,2E,3外来物代谢CYP2G1,7,8B1,11,17,19,21,27A1,46,51内源性类固醇激素的代谢CYP2J2,4,5,8A1脂肪酸代谢CYP24(维生素D),26(类维生素A),27B1(维生素D),.,9,CYPs在人肝中的含量及在药物代谢中的作用,CYP1A2，CYP2A6，CYP2C9，CYP2C19，CYP2D6，CYP2E1，CYP3A4参与了近90%药物的代谢,10,（二）非微粒体酶系,11,二、肝提取率及肝消除率肝提取率(ER)：自消化道吸收的药物经肝至体循环后，药量减少的比例。ER=（CA-CV）/CACA、CV分别代表进出肝脏的血中药物浓度介于0-1之间,12,二、肝提取率及肝消除率肝清除率(CLh)：单位时间肝脏清除药物的总量与当时血浆浓度的比值。CLh=(dX/dt)/C单位：ml/min,L/h影响因素：肝血流量、蛋白结合率等。,13,4影响药物代谢的因素P144,一、给药途径：首过效应二、剂量与剂型：代谢饱和现象三、酶的抑制和诱导作用保泰松对地高辛等的化谢起诱导作用对苯妥英钠起抑制作用四、生理因素,14,5药物代谢和制剂设计P151,15,L-dopa,纹状体,多巴脱羧酶,DA-疗效,消化道、肝,多巴脱羧酶,DA（AB30%）-不良反应,DA,多巴胺治疗帕金森病的首选药物,1、制成前体药：左旋多巴,16,进一步研究发现：肠壁内脱羧酶的活性在小肠回肠末部最高，而左旋多巴的主要吸收部位十二指肠吸收，此处酶活性较低易饱和2、制成十二指肠速释制剂：肠溶性泡腾片,17,3、制成复方制剂：左旋多巴+卡比多巴或苄丝肼原因：多巴脱羧酶代谢药物效果：疗效增加，不良反应减少,18,一、体外法（一）肝灌流法离体肝脏，门静脉插管流入，肝静脉插管流出，一定时间取灌流液，测药物及代谢物浓度；（二）肝切片法,5药物代谢研究方法,19,一、体外法（三）肝微粒体法肝微粒体的制备（差速离心法）1、实验用具、溶液、环境控制不超过4。2、动物于最后一次给药后禁食24h；3、脱臼处死，剖开腹腔，用生理盐水（0-4），冲洗肝脏，滤纸吸干，组织剪剪碎，约2mm3大小，用PBS液反复冲洗，称重，按1:4比例加入pH7.4的0.1MTrsi-HCl缓冲液，制成匀浆。,20,4、4下以9000g离心30min，上清液在4下以l00000g离心60min，用Tris-HCl缓冲液洗涤沉淀3次，弃去上清液，粉红色沉淀即为肝微粒体；5、将沉淀物悬浮于Trsi-HCl缓冲液（20%的甘油PBS）中，置-80冰箱内保存，根据需要于实验前取出所需的量使用。,5药物代谢研究方法,21,例：汉黄芩素对大鼠肝P450酶含量的影响,22,双光束分光光度法测定肝微粒体P450酶含量,取各肝微粒体匀浆样品0.3mgmL-1的肝微粒体悬液蛋白；分别置于对照池及样品池，静置2min，调零；向样品池缓慢通入CO大约1min(约为2秒一个气泡)；分别往对照池及样品池加入连二亚硫酸钠数毫克，立即颠倒混匀，稳定2min；紫外分光光度计从400nm向500nm扫描，读取450nm及490nm的吸光度，计算差值，依下式求算P450酶含量。,23,双光束分光光度法测定肝微粒体P450酶含量,P450含量(nmolmgPro-1)=OD(吸光度差值)103/91蛋白终浓度(mgmL-1)含量可依据450490nm间的克分子消光系数91mmolml-1计算。,24,例：汉黄芩素对大鼠肝P450酶含量的影响,25,一、体外法（四）肝细胞培养法不足之处：培养过程中，部分CYP450难以表达；其活性可能因此丢失。,26,二、在体法（一）药物探针法如某些药物选择性地经某一同工酶代谢，其清除率可作为该同工酶的活性指标。,5药物代谢研究方法,27,用于体外实验的首选和可接受的CYP探针底物及其Km值,28,用于体内测定的五药和六药“Cocktail”探针,29,二、在体法（二）体内指标法利用内源性物质及其代谢物的水平变化，反映某些药物代谢酶或途径的变化。,5药物代谢研究方法,30,复习题,一、名词解释药物代谢二、是非题1、药物发生结合反应的目的主要是增加水溶性，以利从体内排出。2、肝清除率ER=0.7表示仅有30%的药物经肝脏清除，70%的药物经肝脏进入体循环。,31,三、多项选择题1、体内常见的结合剂主要包括A、葡萄糖醛酸；B、乙酰辅酶A；C、S-腺苷甲硫氨酸；D、硫酸。,32,三、多项选择题2、药物代谢第一相反应包括A、氧化；B、还原；C、水解；D、结合。,33,三、多项选择题3、下列关于药物代谢与剂型设计的论述正确的是A、药酶有一定的数量，因此可利用给予大剂量药物使酶饱和，从而达到提高生物利用度的目的；B、药物代谢的目的是使原型药物灭活，并从体内排出；C、老人药物代谢速度缓慢，因此服用与正常人相同的剂量，易引起不良反应和毒性；D、盐酸羟苄肼为脱羧酶抑制剂，与左旋多巴组成复方，可抑制外周的左旋多巴的代谢，增加入脑量。,34,四、简答题1、试从干预药物代谢过程的角度出发，举例说明高效药物制剂设计的原理。,35,Chapter6,Excertion,36,本章要求,掌握药物经肾脏排泄的三种机制与影响肾脏药物排泄的主要因素；肝肠循环概念与对药物作用的影响；熟悉药物胆汗排泄的过程式用特点；了解药物排泄的其他途径。,37,定义：Excretion:体内药物或其代谢产物排出体外的过程。肾、胆汁排泄是最主要的途径。,38,1药物的肾排泄,39,肾排泄三个过程：1）肾小球的滤过作用2）肾小管的重吸收3）肾小管主动分泌,1药物的肾排泄,水溶性药物、分子量小的药物（300）及肝生物转化慢的药物均由肾排泄消除,40,一、肾小球的滤过作用特点：通透性高（610nm小孔）;滤过面积大（1.6m2）;加压过滤（入球口径大）;速度快，量多（180L/天）。血浆蛋白结合的药物不被滤过；内源性肌酐及外源性物质菊粉的消除率与肾小球滤过率相近。,1药物的肾排泄,41,二、肾小管的重吸收尿量1.5L重吸收方式：主动重吸收:身体必需的维生素、电解质、糖及氨基酸被动重吸收：主要在远曲肾小管进行，重吸收方式为被动扩散,大多数药物重吸收的方式。重吸收程度取决于脂溶性、pKa、尿量和尿的pH,1药物的肾排泄,42,二、肾小管的重吸收1、脂溶性药物亲脂性药物分子易被吸收P1592、尿液pH（食、药物等引起的尿液pH，改变）4.58.0巴比妥中毒：服NaHCO3尿pH解离度排泄,1药物的肾排泄,43,44,45,二、肾小管的重吸收3、尿量重吸收为一级速度，尿量药浓重吸收药物中毒，用利尿药,1药物的肾排泄,46,47,三、肾小管的主动分泌药物主动转运分泌排泄尿,1药物的肾排泄,*血浆蛋白结合率影响肾小球过滤，不影响分泌游离型结合型*阴、阳离子转运系统,48,三、肾小管的主动分泌（一）弱酸性药物阴离子转运系统分泌，（二）弱碱阳,1药物的肾排泄,互不干扰，互不影响载体，能量，逆浓度，竞争性，饱和性,49,四、肾清除率概念：指肾脏在单位时间内清除含有药物的血浆容积（ml/min或L/h）。计算：Clr=UV/P菊粉,U-尿药浓度（mg/ml）；V-尿量（ml/min）；P-药物的血浆浓度（mg/ml）,1药物的肾排泄,50,1药物的肾排泄,四、肾清除率Clr正常120ml/mim药物的清除：血药浓度，肾功能，血药浓度肾排出的药量。肾功能肾清除率。,51,五、血液透析含氮废物及下列条件的药物：水溶性，血浆蛋白结合，分子量，分布容积。,1药物的肾排泄,52,53,2药物的胆汁排泄,药物血液肝胆汁十二指肠排泄主动排泌：有机酸有机碱中性化合物胆酸及胆汁酸盐重金属,54,肠肝循环胆汁中排泄的药物在小肠中重新被吸收的现象。药物在体内停留时间长，,2药物的胆汁排泄,55,血药浓度有时出现双峰。,肠肝循环,2药物的胆汁排泄,56,一、乳汁排泄1、药物的浓度梯度2、药物的脂溶性3、血浆与乳汁的pH（6.4-7.6）弱碱性药物可等于或高于血浆。4、药物的分子量乳母在哺乳期禁用或慎用一些药物：异烟肼、氯霉素、双克、灭滴灵、四环素、萘啶酸、甲丙氨酯等；服比较安全的药：婴儿哺乳后或下次哺乳前34小时用药。,3药物的其他排泄,57,二、唾液排泄(pH=6.5)脂溶性药物；以唾液浓度作为血药浓度的指标三、肺排泄四、汗腺排泄,3药物的其他排泄,58,一、给药途径、代谢酶在体内分布不同：口服：首关消除代谢有饱和现象：酶的活性和量有限指导意义：）设计前体药物类制剂）利用饱和现象制剂设计）改变给药途径、局部器官和组织的血流量,59,60,二、给药剂量和剂型的影响饱和现象（硫酸、甘氨酸结合的代谢反应常在很小的剂量范围内即达到饱和）,给药量（mg）,61,二、给药剂量和剂型的影响混悬、溶液剂口服后直接接触胃肠表面，易形成饱和；颗粒剂需要溶出，吸收逐渐，较少出现饱和.,62,三、酶诱导作用和抑制作用酶诱导剂与酶抑制剂：,苄丝肼,63,64,65,66,四、生理因素1、年龄：儿童、老人代谢能力低,内质核网形成不完全，药酶活性低,67,2、性别：雄性大鼠的代谢活性较高3、种族和个体差异：琥珀胆碱-先天性假性胆碱酯酶缺陷者的病人中的人代谢速率仅为正常人的一半。异烟肼的快乙酰化型高加索人占52%,68,4、饮食缺乏蛋白质：肝细胞分化减慢，细胞色素P450、NADPH-细胞色素P450还原酶活性降低缺乏亚油酸或胆碱：微粒体中磷脂，混合功能氧化酶的功能金属元素：硒、钙、磷、锌长期缺乏，细胞色素P450维生素:维生素B2缺乏：黄素酶活性还原酶活性维生素A、E缺乏：混合功能氧化酶功能,69,排泄试验的要求化学药物非临床药代动力学研究技术指导原则/2003,1尿和粪的药物排泄：1）动物及数量：一般采用小鼠或大鼠，每个时间点至少5只；2）设备：代谢笼；,70,排泄试验的要求化学药物非临床药代动力学研究技术指导原则/2003,3）剂量：一个有效剂量；4）样品采集时间点的设定：参考预试验，时间点：包括给药前、药物从尿或粪中开始排泄、排泄高峰及排泄基本结束的全过程。,71,排泄试验的要求化学药物非临床药代动力学研究技术指导原则/2003,5）样品处理：按时间间隔分段收集尿或粪的全部样品。粪样品凉干后称重，按一定比例制成匀浆，记录总体积，取部分样品进行药物含量测定。,72,排泄试验的要求化学药物非临床药代动力学研究技术指导原则/2003,2、胆汁排泄：一般用大鼠在乙醚麻醉下作胆管插管引流，待动物清醒后给药，并以合适的时间间隔分段收集胆汁，进行药物测定。3、记录药物自粪、尿、胆汁排出的速度及总排出量（占总给药量的百分比），提供物质平衡的数据。,73,例：汉黄芩素大鼠体内排泄研究,1、测定大鼠粪、尿、胆汁中汉黄芩素浓度的HPLC方法的建立与考证,图1大鼠粪空白HPLC图,图2给药大鼠粪样品HPLC图,74,例：汉黄芩素大鼠体内排泄研究,2、动物实验方法1）粪便、尿液的收集：大鼠10只，雌雄各半，禁食但可自由饮水10小时后，尾静脉注射汉黄芩素20mg/kg后，放入代谢笼中，收集给药后0-4、4-8、8-12、12-24、24-36、36-48小时的尿液和粪便，测量尿液的体积和称取粪便的重量。,75,例：汉黄芩素大鼠体内排泄研究,2、动物实验方法2）取大鼠10只，雌雄各半，禁食但可自由饮水10小时后，用乙醚浅麻后作胆管插管手术，待动物苏醒后，尾静脉注射汉黄芩素20mg/kg，收集0-2、2-4、4-6、6-8、8-10小时的胆汁，-20C冰冻保存，直至分析,76,例：汉黄芩素大鼠