药物在体内的转运和代谢转化

第十七章,药物在体内的转运和代谢转化,第一节 药物代谢转化的类型和酶系,药物在体内的吸收、分布、代谢及排泄过程的动态变化。,药物,吸收,分布,代谢,排泄,药物转运,生物转化,消除,一、药物的体内过程:,崩解分散溶解,（片剂）,（胶囊剂）,（颗粒剂）,（散剂）,（液剂）,（栓剂）,代 谢,肝,血 液,肾,粪中排泄,作用部位,组织,尿中排泄,（肌肉、皮下注射）,（透皮）,（口含片）,（吸入）,（静注）,药物的代谢转化，又称为药物的生物转化，它是指体内正常不应有的外来有机化合物包括药物或毒物在体内进行的代谢转化。,1. 药物代谢转化的概念：,药物,不经转化,以原形药直接排出,二、药物代谢转化概述,生物转化的概念,definition of biotransformation,机体对内、外源性的非营养物质进行代谢转变，使其水溶性提高，极性增强，易于通过胆汁或尿液排出体外的过程称为生物转化(biotransformation)。The process of the chemical alteration of some nonnutritive substances by metabolic reaction in vivo.,非营养物质: 既不作为构建组织细胞的成分，又不作为能源物质。,生物转化的对象objects of biotransformation,肝是生物转化的主要器官；肾、肺、胃、肠粘膜和胎盘也有一定生物转化功能 。,the main site of biotransformation,Liver is the main organ for biotransformation,lung、kidney、gastrointestinal tract and skin have the function of biotransformation to some extent.,2. 药物代谢转化的部位：,细胞定位：,主要是在肝细胞微粒体,其次是在细胞的可溶性部分,少数是在线粒体进行,3. 药物代谢酶：,是指催化药物在体内代谢转化的酶系。,生物转化的意义,生物转化可对体内的大部分非营养物质进行代谢转化，使其生物学活性降低或丧失(灭活)，或使有毒物质的毒性减低或消除(解毒)。通过生物转化作用可增加这些非营养物质的水溶性和极性，从而易于从胆汁或尿液中排出。,肝的生物转化作用解毒作用（detoxification）,4. 药物代谢的研究方法：,药物代谢和一般正常代谢的研究方法类似。,动物离体实验,临床观察,动物整体实验 （血，尿，胆汁、组织、粪便）,（组织切片、匀浆、细胞微粒体或离心上清液，在适当条件下与药物保温，）,分离和鉴定代谢转化产物。,代谢产物分离、分析技术：,药物,人 体,小分子药物,生 理 pH,完全呈电离状态,极性化合物,肾,排出,（少数）,药物,非极性化合物,（脂溶性药物）,不电离or部分电离,血浆蛋白,（大多数）,生物转化,三、药物代谢转化的类型和酶系,生物转化反应的主要类型,还原反应,水解反应,结合反应,氧化反应,药物代谢第一相反应（非结合反应）,药物代谢第二相反应（结合反应）,生物转化反应的特点,转化反应的连续性: 一种物质在体内的转化往往同时或先后发生多种反应，产生多种产物。反应类型的多样性: 同一种或同一类物质在体内也可进行多种不同反应。解毒与致毒的双重性: 一种物质经过一定的转化后，其毒性可能减弱（解毒）, 也可能增强（致毒）。,（1）微粒体药物氧化酶系催化的反应类型,有下列几种：,6）脱硫代氧,1）羟化,2）脱烃基,3）脱氨基,4）S-氧化,5）N-氧化和羟化,（一）药物代谢第一相反应（非结合反应） 1. 氧化反应类型、酶系和作用机制,氧化反应最多见的生物转化反应,1）羟化,可分为芳香族环上和侧链烃基的羟化，以及脂肪族烃链的羟化。,苯,O,O,乙酰苯胺,乙酰氨基酚,O,OH,甲基胆蒽,致癌物,非那西丁,3）脱氨基,这种脱氨基与氨基酸氧化酶或胺氧化酶的脱氨基方式不同，它主要作用于不被胺氧化酶作用的胺类。,CH2,O,NH3,CH,NH2,CH2,CH2,C(OH),NH2,CH2,CH2 CO CH2,6）脱硫代氧,4）S-氧化,5）N-氧化和羟化,另：,微粒体依赖P450的加单氧酶系：其中最重要的是依赖P450的加单氧酶(monooxygenase) 存在部位：微粒体内(滑面内质网) 组 成：Cyt P450，NADPH+H+， NADPH-细胞色素 P450还原酶 催化的基本反应：RH+O2+NADPH+H+ ROH+NADP+H2O,（2）微粒体药物氧化酶作用机制, 基本特点：能直接激活氧分子，其中一个氧原子加入底物分子中，另一氧原子被还原为水，故又称为混合功能氧化酶。,依赖P450的加单氧酶,（3）其它氧化酶系,1）单胺氧化酶,存在于线粒体，是催化胺类氧化为醛及氨，但芳香环上氨基则不被作用。,2）醇和醛氧化酶 存在于胞质和线粒体,另：,醇氧化酶： 催化醇类氧化成醛,醛氧化酶催化H2O脱氢，将O 从H2O 转移到底物,乙醇氧化成乙醛，乙醛是有毒的，必须通过醛氧化酶进一步氧化成乙酸。3040%的人群中活性醛氧化酶非常低。,醛氧化酶： 催化醛类生成酸,胞液中,（1）醛酮还原酶：,功能： 能催化酮基或醛基还原为醇。,存在部位： 细胞可溶性部分,催化的反应：,CCl3CHO,CCl3CH2OH,三氯乙醛,三氯乙醇,NADPHH,醛酮还原酶,NADP,2. 还原反应,还原产物：相应的苯胺类,偶氮苯,氧化,苯胺,（2）偶氮或硝基化合物还原酶：,偶氮还原酶类：,存在于肝微粒体,NADP,硝基苯,亚硝基苯,苯胲 （苯羟胺）,苯胺,氧化,还原产物：相应的苯胺类,硝基化合物还原酶类：,在肝细胞的胞浆和微粒体中，有多种类型的水解酶，可以催化多种物质水解。,有些水解产物需要进一步的反应，才能排出。,水杨酸,羟基水杨酸,3. 水解反应,所谓结合反应是指药物或其初步（第一相反应）代谢物与内源性结合剂的结合反应（第二相反应），它是由相应基团转移酶所转化的。,结合反应一般是使药物毒性或活性降低和极性增加而易于排出。所以它是真正的解毒反应。,（二）药物代谢第二相反应（结合反应）,结合反应的对象：,结合剂：,凡含有羟基、羧基或氨基的药物、毒物或激素均可发生结合反应,强极性水溶性物质，如葡萄糖醛酸、硫酸、谷胱甘肽、甘氨酸、乙酰基等物质或基团，此外还有甲基。,葡萄糖醛酸结合反应最多见的结合反应,（尿苷二磷酸葡萄糖醛酸）,结合反应的活性形式,1. 葡萄糖醛酸结合,许多药物如吗啡、可待因、樟脑、大黄蒽醌衍生物、类固醇（甾族化合物）、甲状腺素、胆红素等在体内可与葡萄糖醛酸结合。 它们主要是通过醇或酚羟基和羧基的氧、胺类的氮、含硫化合物的硫与葡萄糖醛酸的第一位碳结合成苷。,（微粒体）,专一性低,葡萄糖醛酸结合物都是水溶性的，因分子中引进了极性糖分子，而且在生理pH条件下，羧基可以解离。所以葡萄糖醛酸结合几乎都是活性降低，水溶性增加，易从尿和胆汁排出。,葡萄糖醛酸转移酶不能催化逆反应。,（微粒体）,专一性低,苯酚,+ UDP,苯 -葡萄糖醛酸苷,* 催化酶： 葡萄糖醛酸基转移酶 (UDP-glucuronyl transferases, UGT),举例：,UGT,一般来说，酚羟基比醇羟基易于葡萄糖醛酸结合。,含硫氨基酸分解可产生硫酸根，半胱氨酸是主要来源,PAPS的结构,PAPS带有活性硫酸根，是体内硫酸基的供体,2. 硫酸盐结合,* 催化酶： 硫酸转移酶 (sulfate transferase ),* 硫酸供体：,3-磷酸腺苷5-磷酸硫酸 （ PAPS）,硫酸盐,含羟基（酚、醇）,芳香族胺类的氨基,硫酸转移酶,含硫酸酯结合物,PAPS,+ PAP,雌酮硫酸酯,雌酮,异烟肼（抗结核药物）,乙酰异烟肼（无活性）,乙酰化酶（乙酰转移酶）催化乙酰基转移到芳香胺化合物，使之失活并增加其水溶性。,乙酰化酶系存在于肝和肾可溶性部分和线粒体。,3. 乙酰化结合,但有例外：,乙酰化酶（乙酰转移酶）催化乙酰基转移到芳香胺化合物，使之失活并增加其水溶性。,蛋氨酸,( 甲硫氨酸 ),甲基的供体：,S - 腺苷甲硫氨酸(SAM),4. 甲基化,N,CONH2,SAM,转甲基酶,S-腺苷同型半胱氨酸,N,+,CONH2,CH3,尼克酰胺,+,一些胺类生物活性物质和药物可在肝细胞的胞液和微粒体中甲基转移酶的催化下，通过甲基化失活。,+,N甲基尼克酰胺,N甲基化,转甲基酶,O甲基化,转甲基酶,间甲肾上腺素（灭活）,肾上腺素,去甲肾上腺素,OCH3,儿茶酚胺(catecholamine)儿茶酚胺是多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素的统称。,COOH,+ CoASH + ATP,CO,SCoA,+ ADP + Pi,苯甲酸,苯甲酰-CoA,CO,SCoA,CH2COOH,H2N,+,CONHCH2COOH,马尿酸,甘氨酸N-酰化酶,+ SCoA,5. 氨基酸结合,生物转化反应中涉及到的氨基酸 :甲硫氨酸，半胱氨酸，甘氨酸,此外，谷氨酰胺、鸟氨酸、赖氨酸、丝氨酸等也可作为结合剂。,CN- S2O32-,CNS- SO32-,S2O32- 可使剧毒的CN- 转化为毒性小100倍的CNS- ，但它的解毒效力并不高，尤其是急性中毒，往往由于时间来不及，因为S2O32- 透过细胞膜很慢。,含硫氨基酸代谢产物,6. 硫氰化物的生成,第二节 影响药物代谢转化的因素,一、药物相互作用,药物相互作用影响代谢转化主要表现在以下几个方面：,（一）药物加速另外药物的代谢转化,药物代谢的诱导剂,药物代谢促进剂或诱导剂：,是指一些具有促进药物代谢的化合物。,化学性质：,多数是脂溶性化合物，并且是专一性的。,功能：,促使药物代谢加强。,作用机制：,诱导作用不是激活药物代谢酶的活性，而是刺激诱导酶的生成。,UDP葡糖醛酸转移酶的增加。,这种诱导作用可以被蛋白质生物合成抑制剂放线菌素D等所抑制。,如：苯巴比妥类,使肝细胞平滑型内质网增生（药物代谢酶所在）,蛋白质生物合成增加,电子传递体增加,（包括P450、NADPH-细胞色素P450还原酶）,药物代谢酶诱导作用的药理意义：,在于可以加强药物的代谢转化。,例 1：,动 物,预先,苯巴比妥,给予,有机磷杀虫药,再给予,诱 导,活性或毒性降低,1. 一种药物促进另一种药物的代谢,动 物,预先,苯巴比妥,给予,非那西丁,再给予,诱导,羟化,对氨基酚（毒性更大）,Hb,高铁Hb,例 2：,例 3：,用苯巴比妥防治胆红素血症。,原理：,苯巴比妥,诱导,葡糖醛酸转移酶,（肝）,（生成）,促进,胆红素葡糖醛酸,胆红素葡糖醛酸,易于胆红素的排泄,2. 一种药物也可以刺激本身的代谢,常服用一种药，药效愈来愈差，产生耐受性。,一种药物对某些药物的代谢有促进作用，而对 其他药物的代谢则有抑制作用。,保泰松,氨基比林,洋地黄甙,的代谢有促进作用,甲丁脲,苯妥英钠,的代谢有抑制作用,一种药物服用后，随时间而呈现抑制和促进 两相作用。,对药物代谢有抑制作用,6 h,SKF-525A,24h,对药物代谢有促进作用,SKF-525A： 二苯基丙基乙酸- 二乙基氨基乙酯,（二） 药物代谢的抑制剂,许多化合物可以抑制某些药物的代谢，称为药物代谢的抑制剂。,有的抑制剂本身就是药物，也就是说一种药物可以抑制其它种药物的代谢。,有的抑制剂本身无药理作用，而是通过抑制它种药物的代谢而发挥其作用。,药物代谢的抑制剂有竞争性和非竞争性抑制。,1. 药物抑制另外药物的代谢转化,别嘌呤醇,抑 制,黄嘌呤氧化酶,使6-巯基嘌呤、巯基嘌呤代谢减慢，毒性增加。,2. 非药用化合物抑制药物的代谢,O - 转甲基酶,间甲肾上腺素（灭活）,肾上腺素,OCH3,抑制,没食子可延长儿茶酚胺类活性物的作用。,SKF-525A,是一种非竞争性抑制物，这种化合物本身并无药理作用，专一性也较低。,药物代谢抑制剂的重要药理意义在于：,可抑制微粒体药物代谢酶系,如:,药物氧化酶（羟化、脱烃、脱氨、脱硫）,硝基还原酶,偶氮还原酶,葡萄糖醛酸转移酶及其它药物代谢酶等,它可加强药物的药理作用，即药物代谢抑制剂和所作用的药物有协同作用。,1. 不同种族动物对药物代谢方式和速度也不相同,鱼类不能对药物进行氧化和葡糖醛酸结合代谢。,两栖类虽不能对药物进行氧化，但可以进行葡糖醛酸或硫酸结合代谢。,猫没有葡糖醛酸结合代谢，但硫酸盐结合反应很强，而狗则相反。,二、其他因素对药物代谢的影响,2. 药物代谢有个体差异,3. 性别对药物代谢也有影响,如：双香豆素在人的半衰期差异为7 100 小时，个体差异可能与遗传有关。,一般来说，雌性对药物敏感性大，而雄性则较差，,原因可能是雄性激素是药物代谢诱导剂，以致雄性体内药物代谢酶活性比雌性高。,个体差异：,4. 胎儿和新生儿缺乏药物代谢酶,可能是由于缺乏刺激诱导酶的生成，所以新生儿对药物比较敏感，易产生药物中毒。,5. 老年人药物代谢酶减弱,因此对一些药物较敏感，副作用也较大。,6. 严重肝功能不全患者,药物主要是在肝代谢，严重肝功能不全时，可以降低药物代谢，使药物作用延长或加强，甚至中毒。,7. 不同给药途径对药物代谢的影响,药物口服或腹腔注射首先到肝而后进入体循环。,由于药物在肝迅速被代谢，因此通过体循环到达效应器官的未代谢药物较少，药效即较差。,静脉注射，则药物先到达体循环，血药浓度较高，药效较好。,如：异丙肾上腺素的3，4羟基可在肝和肠粘膜进行甲基化或硫酸盐结合而灭活，所以口服几乎无效。,有效剂量,静脉 1,喷雾吸入 20 （部分进入消化道）,口服 1000,8. 营养情况对药物代谢的影响,饥饿时通常可使肝微粒体药物代谢酶活性减低。,食物中低蛋白时，药物代谢酶活性降低，而高蛋白时则相反。,维生素C、A和E缺乏时，可使肝微粒体药物氧化酶活性降低，B2缺乏时药物还原酶活性降低。,缺Ca、Cu、Zn 和 Mn 时，P450 降低,药物代谢也相应减弱。,第三节 药物代谢转化的意义,药物代谢转化的意义,二、改变药物活性或毒性,三、对体内活性物质的灭活,四、阐明药物不良反应的原因,五、对寻找新药的意义,六、对某些发病机制的解释,七、为临床合理用药提供依据,一、清除外来异物,药物,（外来物）,主要,肾,胆汁,少量,排出,肾小管和胆管上皮细胞是一种脂性膜，脂溶性物质易通过膜而被再吸收，排泄较慢。,脂溶性物质,转 化,水溶性物质,不易通过,肾小管和胆管上皮细胞,易于,排泄,一、清除外来异物,但也有少数药物经过代谢转化水溶性反而降低,药物代谢酶是进化过程中发展起来的，专为清除体内不需要的脂溶性外来异物，是机体对外环境的一种防护机制。,非结合代谢产物,多 数,活性或毒性,活性或毒性不改变或,结合代谢,解毒并排出体外,二、改变药物活性或毒性,CCl3CH（OH）2,解毒,还原,活化,CCl3CH2OH,CCl3CH2OGA,结合,三氯乙醛,激素,生成，发挥作用,不断,灭活,动态平衡,不断,灭活，其代谢方式和酶系有许多是和药物转化相同。,三、对体内活性物质的灭活,四、阐明药物不良反应的原因,大多数药物都有一定的副作用，药物的不良反应可分为A型，B型。 A型反应与药物代谢关系密切，其特点是可以预测，发生率高、死亡率低。 B型反应与药物代谢不相关的反应，如过敏反应和变态反应等。,1. 药物吸收,一些非脂溶性药物的吸收不完全,胍乙啶在小肠的吸收不规则，为327,如：,（小肠吸收）,口服剂量范围可为10100mg/d,治疗高血压,人体适宜剂量难以确定,影响口服药吸收的因素： （1）药剂类型和个体差异,（2） 药物配伍,四环素类 氢氧化铝、氧化镁 或 硫酸亚铁,（抗菌素）,（制酸药）,（治疗贫血）,可形成难溶解，难吸收的结合物,降低四环素类抗生素的疗效,2.药物分布 影响药物分布的因素： (1) 药物穿透膜的难易和血流量（包括心排出量，局部血流量和组织灌注速率），如： 肝代谢利多卡因，受肝血流量影响，心衰、出血或静滴去甲上腺素，由于肝血流量利多卡因消除减慢。 (2). 药物-蛋白结合物的多少 少，游离药致A型不良反应，如： 低白蛋白血症服用保泰松可因抗凝作用过强出血不止。 (3). 药物-组织成分结合引起A型不良反应，如： 四环素与新形成的骨螯合抑制新生儿骨骼生长和造成四环素牙。,3.药物消除 影响药物代谢速率的因素： (1) 肝功能 肝功不良药物代谢药蓄积A型不良反应。 (2) 遗传因素和个体差异，如： 苯妥英钠300mg/d，血浆浓度为440g/ml，当血浓度20g/ml，可出现眼球震颤，昏睡，运动失调等A型不良反应。 (3) C