药理学第二章药物代谢动力学PPT学习教案

1、会计学1第一节第一节 药物分子的跨膜转运药物分子的跨膜转运 滤过滤过 简单扩散简单扩散 载体转运载体转运 膜动转运膜动转运第二节第二节 药物的体内过程药物的体内过程 吸收吸收 分布分布 代谢代谢 排泄排泄第三节第三节 房室模型房室模型第四节第四节 药物消除动力学药物消除动力学 一级消除动力学一级消除动力学 零级消除动力学零级消除动力学 第五节第五节 体内药物的药量体内药物的药量- -时间关系时间关系 一次给药的药一次给药的药- -时曲线下面积时曲线下面积 多次给药的稳态血浆浓度多次给药的稳态血浆浓度第六节第六节 药物代谢动力学重要参数药物代谢动力学重要参数 半衰期半衰期 表观分布容积表观分布容

2、积 生物利用度生物利用度第七节第七节 药物剂量的设计和优化药物剂量的设计和优化 靶浓度靶浓度 维持量维持量 负荷量负荷量 个体化治疗个体化治疗内容提要内容提要 第1页/共74页第第 一一 节节药物分子的跨膜转运药物分子的跨膜转运第2页/共74页一、药物通过细胞膜的方式一、药物通过细胞膜的方式简单扩散载体转运l主动转运主动转运l易化扩散易化扩散第3页/共74页简单扩散简单扩散滤滤 过过载体转运载体转运l主动转运主动转运l易化易化扩散扩散第4页/共74页1 1简单扩散简单扩散 ( (被动扩散）被动扩散）-主要方式主要方式 (Simple diffusion, Passive diffusion)脂

3、溶性物质直接溶于膜的类脂相而通过。脂溶性物质直接溶于膜的类脂相而通过。特点：特点： l转运速度与药物脂溶度转运速度与药物脂溶度Lipid solubility成正成正比比l顺浓度差，不耗能顺浓度差，不耗能l转运速度与浓度差成正比转运速度与浓度差成正比l转运速度与药物解离度转运速度与药物解离度 ( (pKa) ) 有关有关第5页/共74页离子障：分子型药物易于通过生物膜，离子障：分子型药物易于通过生物膜，而离子型药物则被限制在膜的一侧的现而离子型药物则被限制在膜的一侧的现象。象。 分子分子 极性低，疏水，易溶于脂，易通过细胞膜极性低，疏水，易溶于脂，易通过细胞膜 离子离子 极性高，亲水，不溶于脂

4、，不易通过细胞极性高，亲水，不溶于脂，不易通过细胞膜膜 分子越多，通过膜的药物越多分子越多，通过膜的药物越多 分子越少，通过膜的药物越少分子越少，通过膜的药物越少 临床应用的药物多属于弱酸性或弱碱性临床应用的药物多属于弱酸性或弱碱性药药物，它们在不同物，它们在不同pHpH值的值的溶液中解离状态不同。溶液中解离状态不同。第6页/共74页 药物类别药物类别 酸性环境酸性环境 碱性环境碱性环境 弱酸性药物弱酸性药物 不易解离不易解离 易解离易解离 弱碱性药物弱碱性药物 易解离易解离 不易解离不易解离 规规 律律弱酸性药物弱酸性药物 在酸性的环境中不易解离在酸性的环境中不易解离,解离性成分少解离性成分

5、少,非解离性成分多非解离性成分多,脂溶性高，易通过生物膜脂溶性高，易通过生物膜在碱性的环境中易解离在碱性的环境中易解离,解离性成分多解离性成分多,非解离性成分少非解离性成分少,脂溶性低，不易通过生物膜脂溶性低，不易通过生物膜弱碱性药物弱碱性药物在酸性的环境中易解离在酸性的环境中易解离,解离性成分多解离性成分多,非解离性成分少非解离性成分少,脂溶性低，不易通过生物膜脂溶性低，不易通过生物膜在碱性的环境中不易解离在碱性的环境中不易解离,解离性成分少解离性成分少,非解离性成分多非解离性成分多,脂溶性高，易通过生物膜脂溶性高，易通过生物膜第7页/共74页某人过量服用苯巴比妥（酸性药）中毒某人过量服用苯

6、巴比妥（酸性药）中毒，有何办法加速脑内药物排至外周，有何办法加速脑内药物排至外周, ,并从并从尿内排出？尿内排出？问问 题题第8页/共74页J肠黏膜上皮细胞及其它大多数细胞膜肠黏膜上皮细胞及其它大多数细胞膜孔道孔道48（1=10 10m），仅水、），仅水、尿素等小分子水溶性物质能通过，分尿素等小分子水溶性物质能通过，分子量子量100者即不能通过。者即不能通过。2. 滤过滤过（Filtration）水溶性小分子药物通过细胞膜的水通道，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。受流体静压或渗透压的影响。第9页/共74页n 肾小球毛细血管内皮孔道约肾小球毛细血管内皮孔道约4040

7、，除蛋除蛋白质外，血浆中的溶质和大多数药物均白质外，血浆中的溶质和大多数药物均能通过能通过第10页/共74页3主动转运主动转运 (Active transport)需依赖细胞膜内特异性载体转运需依赖细胞膜内特异性载体转运 如如5-氟氟脲嘧啶、甲基多巴等。脲嘧啶、甲基多巴等。特点：特点：逆浓度梯度，耗能逆浓度梯度，耗能特异性（选择性）特异性（选择性）饱和性饱和性竞争性竞争性第11页/共74页4易化扩散易化扩散 (Facilitated diffusion; Carrier-mediated diffusion)需特异性载体。需特异性载体。 如体内葡萄糖和一些离子（如体内葡萄糖和一些离子（Na+、

8、K+、Ca2+等）的吸收。等）的吸收。顺浓度梯度，不耗能，不能逆浓度梯顺浓度梯度，不耗能，不能逆浓度梯度转运。度转运。另外，除以上四种转运方式外，极少另外，除以上四种转运方式外，极少数药物还可通过膜动转运方式转运，数药物还可通过膜动转运方式转运，如胞饮和胞吐。如胞饮和胞吐。第12页/共74页二、影响药物通过细胞膜的因素二、影响药物通过细胞膜的因素 l 药物解离度，脂溶度药物解离度，脂溶度l 体液体液pHl 膜表面积、厚度、浓度差膜表面积、厚度、浓度差l 血流量（影响浓度差）血流量（影响浓度差）第13页/共74页药物跨膜转运速度符合药物跨膜转运速度符合Fick定律定律 通透量（分子数通透量（分子

9、数/min） =（C1-C2）膜面积膜面积通透系数通透系数膜厚度膜厚度C1-C2 为药物浓度差，通透系数即为药物浓度差，通透系数即药物分子的脂溶度药物分子的脂溶度第14页/共74页第第 二二 节节药物的体内过程药物的体内过程Absorption, Distribution, Metabolism and Excretion第15页/共74页一、吸收一、吸收 (Absorption) 从给药部位进入血从给药部位进入血液循环的过程。液循环的过程。1. 口服给药口服给药 (Oral ingestion)吸收部位吸收部位l停留时间长，经绒毛吸收面积大停留时间长，经绒毛吸收面积大l毛细血管壁孔道大，血流

10、丰富毛细血管壁孔道大，血流丰富lpH58，对药物解离影响小对药物解离影响小主要在小肠主要在小肠第16页/共74页影响口服吸收的因素影响口服吸收的因素 药物理化性质（分子量、脂溶性等）、药物理化性质（分子量、脂溶性等）、剂型（液体剂型、颗粒剂、胶囊剂、片剂等剂型（液体剂型、颗粒剂、胶囊剂、片剂等） 胃肠蠕动度、胃肠道胃肠蠕动度、胃肠道pH值值 是否空腹（饭前、饭后）是否空腹（饭前、饭后） 与胃肠道内容物的相互作用（如四环素与胃肠道内容物的相互作用（如四环素与金属离子）与金属离子） 首过消除首过消除 第17页/共74页代谢代谢代谢代谢粪粪作用部位作用部位检测部位检测部位肠肠壁壁门静门静脉脉药物经肝

11、静药物经肝静脉入全身循脉入全身循环环上腔静脉上腔静脉药物经肝门药物经肝门静脉入肝脏静脉入肝脏小肠吸收药小肠吸收药物物第18页/共74页 2. 注射给药注射给药 特点是吸收迅速、完全。适用于在胃肠道易被破特点是吸收迅速、完全。适用于在胃肠道易被破坏或不易吸收的药物（青霉素坏或不易吸收的药物（青霉素G、庆大霉素）；也、庆大霉素）；也适用于首过消除明显的药物。适用于首过消除明显的药物。 静脉注射给药：直接将药物注入血管静脉注射给药：直接将药物注入血管 肌内注射：简单扩散滤过，吸收快而全肌内注射：简单扩散滤过，吸收快而全 皮下注射：吸收较慢，刺激性药物可引起剧痛皮下注射：吸收较慢，刺激性药物可引起剧痛

12、不存不存在吸在吸收！收！第19页/共74页肌内注射肌内注射第20页/共74页3. 舌下给药舌下给药由舌下静脉，不经肝脏而直接进入体循环，适由舌下静脉，不经肝脏而直接进入体循环，适合经胃肠道吸收时易被破坏或有明显首过消除合经胃肠道吸收时易被破坏或有明显首过消除的药物。的药物。特点：吸收快；避开首过消除。如：硝酸甘油特点：吸收快；避开首过消除。如：硝酸甘油第21页/共74页4.呼吸道吸入给药呼吸道吸入给药 (inhalation) 气体和挥发性药物（全麻药）直接进入气体和挥发性药物（全麻药）直接进入肺泡，吸收迅速肺泡，吸收迅速（乙醚）。（乙醚）。肺泡表面积肺泡表面积100200m2血流量大（肺毛细

13、血管面积血流量大（肺毛细血管面积80m2 ）抗哮喘药，做成气雾剂，可直接作用抗哮喘药，做成气雾剂，可直接作用到到靶器官靶器官第22页/共74页 5. 局部给药局部给药 皮肤、黏膜（眼、鼻、阴道）吸收。皮肤、黏膜（眼、鼻、阴道）吸收。 脂溶性药物可通过皮肤脂溶性药物可通过皮肤/黏膜进入血液。黏膜进入血液。 硝苯地平贴皮剂、硝酸甘油软膏硝苯地平贴皮剂、硝酸甘油软膏第23页/共74页静脉注射吸入给药舌下、直肠给药肌内注射皮下注射口服给药皮肤给药第24页/共74页二、分布二、分布 (distribution)药物从血循环到达作用、储存、代谢、排药物从血循环到达作用、储存、代谢、排泄等部位。泄等部位。主

14、要影响因素如下：主要影响因素如下：第25页/共74页1. 血浆蛋白结合血浆蛋白结合(Plasma protein binding)无活性、贮存型、难进入组织无活性、贮存型、难进入组织DPPTKD +DDDP DP药物药物 + 蛋白质蛋白质复合物复合物特点：特点： 可逆性，结合量与可逆性，结合量与D、PT和解离常数和解离常数KD有关有关 可饱和性可饱和性 DP不能通过细胞膜不能通过细胞膜 非特异性和竞争性非特异性和竞争性第26页/共74页 若两药血浆蛋白结合率均高，可发生竞争性若两药血浆蛋白结合率均高，可发生竞争性置换作用，使游离血药浓度成倍增加，如保泰松置换作用，使游离血药浓度成倍增加，如保泰

15、松与与华法林华法林合用：合用： 结合结合 游离游离华法林华法林单用单用 99% 1%98% 2% 保泰松保泰松96% 4% 华法林华法林与保泰松合用与保泰松合用第27页/共74页 2. 体内屏障体内屏障 血脑屏障血脑屏障（blood brain barrier)： n由毛细血管壁（被神经胶质细胞包围）和神经由毛细血管壁（被神经胶质细胞包围）和神经胶质细胞构成胶质细胞构成n大分子、脂溶度低、大分子、脂溶度低、DP不能通过不能通过n有中枢作用的药物脂溶度一定高有中枢作用的药物脂溶度一定高n也有载体转运，如葡萄糖可通过也有载体转运，如葡萄糖可通过n可变：炎症时，通透性可变：炎症时，通透性，如青霉素难

16、以进入健，如青霉素难以进入健康人的脑脊液，脑膜炎时易进入。康人的脑脊液，脑膜炎时易进入。第28页/共74页 胎盘屏障胎盘屏障 （placenta barrier）：）：大多数药物均易通过胎盘进入胎儿大多数药物均易通过胎盘进入胎儿脂溶性、分子大小是主要影响因素脂溶性、分子大小是主要影响因素 ( 600易通易通过；过；1000 不能不能)全麻药、催眠药、吗啡脂溶度高，易抑制胎儿全麻药、催眠药、吗啡脂溶度高，易抑制胎儿有致畸作用的药物，孕妇应注意有致畸作用的药物，孕妇应注意血眼屏障血眼屏障（blood eye barrierblood eye barrier）：）： 眼内药浓低于血液，多以局部用药。

17、眼内药浓低于血液，多以局部用药。第29页/共74页 3. 器官血流量器官血流量 肝、肾、脑、肺分布多肝、肾、脑、肺分布多 4. 组织细胞结合组织细胞结合 碘碘甲状腺甲状腺 氯喹氯喹肝、肝、RBC 5. 体液体液pH和药物解离度和药物解离度 体液的体液的pHpH和药物和药物pKapKa决定药物分布重要因素，一般弱碱性药物决定药物分布重要因素，一般弱碱性药物在细胞内浓度较高，弱酸性药物在细胞外液在细胞内浓度较高，弱酸性药物在细胞外液浓度较高。浓度较高。第30页/共74页三、代谢（生物转化三、代谢（生物转化, metabolism, biotransformation）部位：主要在部位：主要在肝脏肝

18、脏， 其它如胃肠、肺、皮肤、肾。其它如胃肠、肺、皮肤、肾。代谢主要由代谢主要由细胞色素细胞色素P450单氧化酶系单氧化酶系（简（简称称“肝药酶肝药酶”）催化。）催化。指药物在体内发生的化学结构改变。转指药物在体内发生的化学结构改变。转化后的大多数药物药物化后的大多数药物药物活性降低活性降低或或失去失去药理活性药理活性，极性增加，极性增加，易于排泄易于排泄。第31页/共74页药物氧化代谢药物氧化代谢 (Oxidation)l细胞色素细胞色素P450单氧化酶系（单氧化酶系（CYP）CYP1A1/2CYP1B1CYP2A6CYP2B6CYP2E1CYP3A4/5/7CYP2C19CYP2C9CYP2

19、C8Non-CYP enzymesCYP 2D6第32页/共74页l药酶诱导药酶诱导 (induction)：使酶的活性增强使酶的活性增强、数量增加。、数量增加。 （巴比妥类、苯妥英钠（巴比妥类、苯妥英钠、利福平等）。合用时，使其他药效、利福平等）。合用时，使其他药效力下降，应增加其他药的剂量。力下降，应增加其他药的剂量。l药酶抑制药酶抑制 (inhibition)：使酶的活性降低使酶的活性降低、数量减少。、数量减少。 （异烟肼、西咪替丁、（异烟肼、西咪替丁、保泰松等）。合用时，使其他药效力保泰松等）。合用时，使其他药效力增强，并可产生中毒，应减少其他药增强，并可产生中毒，应减少其他药的剂量。

20、的剂量。药物代谢酶的活性可被诱导或抑药物代谢酶的活性可被诱导或抑制制 第33页/共74页四、排泄四、排泄 (Excretion)肾脏（主要）肾脏（主要）消化道消化道肺肺皮肤皮肤唾液唾液乳汁等乳汁等途径途径第34页/共74页主动分泌主动分泌(Active Secretion) 被动重吸收被动重吸收(Passive reabsorption) 滤过滤过(Filtration) 肾脏排泄肾脏排泄第35页/共74页LiverGutFeces excretion胆汁排泄胆汁排泄(biliary excretion)&肝肠循环肝肠循环(enterohepatic recycling)Bile du

21、ct肝肠循环：某些药物经肝脏转化后，肝肠循环：某些药物经肝脏转化后，并自胆汁排入小肠，部分药物可再并自胆汁排入小肠，部分药物可再经小肠上皮细胞吸收经肝脏进入血经小肠上皮细胞吸收经肝脏进入血液循环，这种肝脏、胆汁、小肠间液循环，这种肝脏、胆汁、小肠间的循环称肠肝循环的循环称肠肝循环 洋地黄毒苷、地高辛等有明显肝洋地黄毒苷、地高辛等有明显肝肠循环，使肠循环，使t1/2t1/2延长。延长。第36页/共74页第第 三三 节节房室模型房室模型第37页/共74页一室模型（一室模型（one compartment open model）二室模型（二室模型（two compartment open model

22、）定义：以简化的数学模式图（房室空间）定义：以简化的数学模式图（房室空间） 来分析药物在体内的动态变化（分来分析药物在体内的动态变化（分 布与消除）。布与消除）。第38页/共74页一室模型：一室模型：假设条件假设条件 将机体视将机体视“匀一单元匀一单元” 均匀分布于血液及组织均匀分布于血液及组织体内药物总量体内药物总量血浆药浓血浆药浓 分布容积（分布容积（d）第39页/共74页假设条件假设条件中央室（血液、血流丰富组织中央室（血液、血流丰富组织)周边室（血流少、缓慢的组织周边室（血流少、缓慢的组织)药物先分布于中央室，后分布于周边室药物先分布于中央室，后分布于周边室药物从中央室消除药物从中央室

23、消除二室模型：二室模型：第40页/共74页动态特点动态特点 中央中央周边室转运可逆周边室转运可逆 分布相分布相(相相)消除相消除相( 相相 ) 分布相和消除相的交点处达平衡，分布相和消除相的交点处达平衡， 此后视为一室。此后视为一室。 双相双相第41页/共74页一室模型一室模型二室模型二室模型第42页/共74页第第 四四 节节药物消除动力学药物消除动力学Elimination Kinetics第43页/共74页 体内药物浓度因不断消除而随时间不断变化体内药物浓度因不断消除而随时间不断变化一级消除动力学一级消除动力学：定比消除：定比消除 (First order elimination kine

24、tics )： dC/dt = - keC零级消除动力学零级消除动力学 ：定量消除：定量消除(Zero order elimination kinetics) dC/dt = -k0dC/dt = - keCn消除速率常数消除速率常数(Rate constant for elimination)第44页/共74页消除消除 5单位单位/h2.5单位单位/h1.25单位单位/h消除消除2.5单位单位/h2.5单位单位/h2.5单位单位/hCt=C0e-ketCt=-k0t+C0第45页/共74页混合消除动力学混合消除动力学 某些药物在低浓度某些药物在低浓度( (低剂量低剂量) )时按一级动力时按一

25、级动力学消除学消除, ,当达到一定高浓度当达到一定高浓度( (高剂量高剂量) )时时, ,消除能消除能力饱和力饱和, ,单位时间内消除药量不变。单位时间内消除药量不变。 如苯妥英钠、乙醇、水杨酸等。如苯妥英钠、乙醇、水杨酸等。第46页/共74页混合速率（动力学）混合速率（动力学）低浓度低浓度 (10mg/L): 零级零级dC/dt=VmaxC/(km+C) Vmax：最大消除速率：最大消除速率Km：米曼常数，是在最大：米曼常数，是在最大消除速率时的药物浓度消除速率时的药物浓度第47页/共74页第第 五五 节节体内药物的时量关系体内药物的时量关系Time course of drug conce

26、ntration第48页/共74页一、一次给药一、一次给药时时 间间血浆药物浓度血浆药物浓度 (mg/L)口口 服服静脉注射静脉注射分分布布消消除除吸吸收收第49页/共74页hrsPlasma Plasma concentrationAUCArea under curve峰浓度（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（曲线下面积（AUC）单位：ngh/mL 反映药物体内相对量 达峰时间（达峰时间（Tmax）给药后达峰浓度的时间，多为2（1-3）hrs第50页/共74页 (Constant repeated administration of drugs)（1）稳态

27、血药浓度）稳态血药浓度 (Steady-state concentration) 目的：多次给药使血药浓度达有效范围。目的：多次给药使血药浓度达有效范围。Css-max MEC第51页/共74页稳态：稳态：约经约经4 4 5 5个半衰期个半衰期提高给药频率或增加给药剂量均不能提高给药频率或增加给药剂量均不能使稳态浓度提前到达使稳态浓度提前到达时间（半衰期）时间（半衰期）血药浓度血药浓度稳态浓稳态浓度度 与给药间隔和剂量相关与给药间隔和剂量相关 与生物利用度和清除率相关与生物利用度和清除率相关第52页/共74页第第 六六 节节药物代谢动力学重要参数药物代谢动力学重要参数Important Par

28、ameters in Pharmacokinetics 第53页/共74页一、一、消除半衰期消除半衰期（Half-life, t1/2） 定义：指血浆中药物浓度下降一半所需的时定义：指血浆中药物浓度下降一半所需的时间间,用用t1/2表示。表示。一般简称半衰期。一般简称半衰期。t1/2是反映药物在体内消除是反映药物在体内消除的一个重要的药动学参数。的一个重要的药动学参数。第54页/共74页12481632642468101214160T1/2T1/2T1/2Slope(斜率斜率) = -Ke2.303T1/2 =0.693KeHoursPlasma concentration一级消除动力学一级消

29、除动力学第55页/共74页 零级消除动力学零级消除动力学单位时间消除药量不变，单位时间消除药量不变，消除速度不再与药物浓度有关。消除速度不再与药物浓度有关。 T1/2 = 0.5 C0/k0 上式表明：零级消除动力学的血浆消上式表明：零级消除动力学的血浆消除半衰期和血浆药物初始浓度成正比，除半衰期和血浆药物初始浓度成正比，即给药剂量越大，半衰期越长。即给药剂量越大，半衰期越长。第56页/共74页确定给药的间隔时间确定给药的间隔时间预测按预测按t t1/21/2的间隔连续给药，血药浓度的间隔连续给药，血药浓度达到稳定状态所需时间为达到稳定状态所需时间为5 5个个t t1/2 1/2 预测病人治愈

30、停药后血中药物基本消除预测病人治愈停药后血中药物基本消除的时间为的时间为5 5个个t t1/2 1/2 半衰期的临床指导意义半衰期的临床指导意义第57页/共74页二、表观分布容积二、表观分布容积 (volume of distribution)体内药物总量和血浆药物浓度之比。体内药物总量和血浆药物浓度之比。 VdAC0 Vd非体内生理空间非体内生理空间第58页/共74页 临床意义：临床意义：l 推测药物在体内的分布范围。推测药物在体内的分布范围。 Vd大，分大，分布广，血药浓度低；反之，血药浓度高。布广，血药浓度低；反之，血药浓度高。地高辛：地高辛：0.5mg 0.78 ng/ml Vd =

31、641 L70kg的男子，总体液约为的男子，总体液约为42L。主要分布于肌肉（包括心肌，其浓度为主要分布于肌肉（包括心肌，其浓度为血浓血浓30倍）和脂肪组织。倍）和脂肪组织。l 估算用药剂量：估算用药剂量：Vd=D/C。第59页/共74页三、生物利用度三、生物利用度(bioavailability) 药物吸收进入血液循环的相对数量药物吸收进入血液循环的相对数量。 通常用吸收百分率表示，即给药量通常用吸收百分率表示，即给药量与吸收进入体循环的药量的比值。与吸收进入体循环的药量的比值。 F=A/D100% A为吸收进入体循环的药量，为吸收进入体循环的药量，D为给为给药剂量。药剂量。第60页/共74

32、页三、生物利用度三、生物利用度(bioavailability)l 绝对生物利用度：绝对生物利用度：F = 100% AUC血管外血管外AUC静静注注l l 相对生物利用度相对生物利用度：不同制剂：不同制剂AUC比较比较 F = (AUC受试制剂受试制剂 AUC标准制剂标准制剂) 100%第61页/共74页三个药厂生产的地高辛三个药厂生产的地高辛生物等效性生物等效性(Bioequivalence)第62页/共74页第第 七七 节节药物剂量的设计和优化药物剂量的设计和优化Dosage design and Optimization第63页/共74页一、靶浓度一、靶浓度（target concentration） 有效而不产生毒性反应的稳态血浆药物浓度（有效而不产生毒性反应的稳态血浆药物浓度（Css）。）。根据靶浓度计算给药剂量，制定给药方案。给药后根据靶浓度计算给药剂量，制定给药方案。给药后还应及时监测血药浓度，以进一步调整剂量，使药还应及时监测血药浓度，以进一步调整剂量，使药物浓度始终准确地维