药物代谢酶简介课件

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1前言2目的与用途3研究方法4实例说明5思考与讨论前言

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：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CYP4502D6，酮康唑抑制CYP4503A4）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CYP4503A4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CYP4501A2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

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CYP底物抑制剂诱导剂1A2茶碱、咖啡因氟伏沙明比较吸烟者与非吸烟者

2B6依法韦仑

利福平2C8瑞格列奈、罗格列酮吉非贝齐利福平2C9华法林、甲苯磺丁脲氟康唑、胺碘酮（比较PM与EM）利福平2C19奥美拉唑、埃索拉唑、兰索拉唑、泮托拉唑奥美拉唑、氟伏沙明、吗氯贝胺（比较PM与EM）利福平2D6地昔帕明、右美沙芬、阿托西汀帕罗西汀、奎尼丁、氟西汀（比较PM与EM）无2E1氯唑沙宗disulfirum乙醇3A4/3A5咪达唑仑、丁螺环酮、非洛地平、洛伐他汀、依来曲普坦、昔多芬、辛伐他汀、三唑仑阿扎那韦、克拉霉素、茚地那韦、伊曲康唑、酮康唑、奈法唑酮、那非那韦、利托那韦、沙奎那韦、泰利霉素利福平、卡马西平体内试验（口服给药）常用的CYP酶底物、抑制剂以及诱导剂研究方法—体内研究敏感底物治疗窗窄的底物CYP1A2度洛西汀、阿洛司琼茶碱、替扎尼定CYP2C8瑞格列奈紫杉醇CYP2C9华法林、苯妥英CYP2C19奥美拉唑S-美芬妥英CYP2D16地昔帕明硫利达嗪CYP3A布地奈德、丁螺环酮、依普利酮、依来曲普坦、非洛地平、氟替卡松、洛伐他汀、咪达唑仑、沙奎那韦、昔多芬、辛伐他汀、三唑仑、伐地那非阿芬太尼、阿司咪唑(a)、西沙必利(a)、环孢霉素A、diergotamine、麦角胺、芬太尼、匹莫齐特、奎尼丁、西罗莫司、他克莫司、特酚伪麻片(a)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<500μM时，能使催化活性增加2倍以上的诱导剂）可解释来源于不同个体的肝细胞其酶活性是否存在差异。布格呋喃对大鼠肝脏CYP450s的调控

实例说明混合探针法测定6种CYP同工酶活性方法的建立布格呋喃对CYP450同工酶的抑制作用布格呋喃多次给药对CYP450各同工酶活性影响

实例说明以往研究已证明，口服布格呋喃可不同程度诱导大鼠肝脏CYP同工酶的活性实验材料布格呋喃PVP制剂（含量5.62%）探针药物： 咪达唑仑 非那西丁 右美沙芬 双氯酚酸钠 美芬妥英 氯唑沙宗

实例说明1.混合探针法测定6种CYP同工酶活性方法的建立

大鼠肝微粒体制备

测定肝微粒体蛋白浓度和CYP450含量液相色谱串联质谱方法

液相色谱质谱联用仪配有电喷雾(ESI)和大气压化学电离(APCI)离子源肝微粒体体外温孵体系

微粒体温孵体系包括微粒体蛋白(1mg/ml)，NADPH-GS，Tris-Hcl缓冲液(50mM，pH=7.4)，混合探针底物

实例说明将布格呋喃加入微粒体中与CYP450同工酶探针药共同温孵,测定探针药代谢产物生成，反映布格呋喃对CYP450同工酶的抑制作用。布格呋喃浓度为:50μM，混合探针底物浓度为:非那西丁/美芬妥英50/100μM;右美沙芬/双氯酚酸钠15/20μM;氯哇沙宗/咪达哇仑100/20μM。实验结果如图：2.布格呋喃对CYP450同工酶的抑制作用

实例说明抑制抑制结果表明：

布格呋喃在1和10μg浓度下(胃肠道内可能达到的浓度)对CYP2C11和3A2同工酶有显著的抑制作用，但低浓度(0.5μg，血药峰浓度)布格呋喃对各同工酶均无显著抑制作用。由此可推断服用治疗剂量(4~8mg/kg)布格呋喃后可能会对胃肠道某些CYP有抑制作用，而在体内对肝脏CYP450则无强抑制作用。2.布格呋喃对CYP450同工酶的抑制作用

实例说明(1)给药和肝微粒体制备取雄性SD大鼠30只，随机分为对照组、布格呋喃给药组、地塞米松和乙醇组，每组5只动物。布格呋喃给药剂量为4、16、64mg/kg，每日一次，连续七日；地塞米松组动物，腹腔注射地塞米松100mg/kg，每日一次，连续四日；乙醇组口服20%乙醇，连续3日；对照组给同体积0.5%CMC。末次给药后24h将动物处死，取肝组织制备微粒体。肝微粒体蛋白浓度和细胞色素P450总量测定同前。3.布格呋喃多次给药对CYP450各同工酶活性影响

实例说明(2)CYP450各同工酶活性测定同前述混合探针法，观察布格呋喃多次口服给药对大鼠六种CYP同工酶活性影响。大鼠口服布格呋喃7天后，采用探针法测定布格呋喃多次给药对CYP450各同工酶活性的影响，结果见图3.布格呋喃多次给药对CYP450各同工酶活性影响

实例说明显著诱导显著诱导结果表明布格呋喃多次给药可显著诱导CYP1A2和CYP2E1活性(高剂量组分别为对照组的3和1.8倍)，并显示一定的剂量-效应关系；对CYP2C6和CYP2C11有不同程度的诱导作用(最高分别为对照组的1.6和1.65倍)；中剂量和高剂量对CYP2D2有轻度抑制作用(分别为对照组的76%和73%)；对CYP3A2活性无明显影响。该结果表明，布格呋喃多次给药对CYP450整体表现为诱导作用。

实例说明布格呋喃多次口服(4、16、64mg/kg)对大鼠肝CYP1A2和2E1有诱导作用，并显示一定的剂量-效应关系。体外抑制实验结果表明，布格呋喃在浓度为1-10μM时对CYP450同工酶存在不同程度抑制作用，但浓度降为0.5μM时对CYP450同工酶则无显著性抑制作用布格呋喃在与临床常用的治疗窗窄的药物合用时，应关注由于其对CYP45O调控而导致的潜在药物相互作用

实例说明布格呋喃是抗焦虑新药焦虑症患者常伴随复杂生活状态(如抑郁、酗酒以及滥用药物甚至毒品)，除服用除抗焦虑药之外也需服用其他药品因此，有必要研究并阐明布格呋喃对肝脏代谢酶的诱导和抑制，以深入研究其对药物代谢酶的影响和影响机制，为布格呋喃制剂的临床合理应用以及有关的药物间相互作用机制提供实验依据和科学解释。讨论与总结参与人类药物代谢的CYP45O同工酶主要包括CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E1、CYP3A4本部分研究选取上述主要六种CYP450同工酶目前公认的探针底物和相应的代谢产物，测定产物生成反映CYP450同工酶活性由于本方法以测定同工酶催化特定反应生成的相应产物，因此与测定底物减少的探针法相比，更为直观、灵敏、准确，适用于CYP450关键同工酶活性测定讨论与总结代谢研究和开发的许多重点一直集中在肝脏，因为这一器官总是被认为是药物代谢的主要部位在肝脏中参与药物代谢的酶中以CYP450酶最为重要因此，人微粒体也是筛查新药对常见CYP450途径的影响以及快速提供最初的有关药物-药物相互作用最有用的工具讨论与总结药物代谢转化可直接影响药物在体内的药效及毒性。药物的体内消除可经原型排泄或通过代谢为活性/无活性代谢产物而被清除。若某种药物主要以代谢方式清除，对其代谢途径的了解对于提高临床用药的安全性及有效性，以及设计符合临床需要的新剂型均具有重要意义。讨论与总结第二章节药物代谢酶的种属差异前言由于伦理道德方面的原因,临床前研究中,无法在人体内进行的相关实验,一般在动物体内进行国家食品药品监督管理局审议决定新药(化学药品)申报资料应包括动物的药理毒理资料,如主要药效学试验资料、药代动力学试验资料和毒性资料等,以推断药物在人体应用的安全范围。因此为了建立一个合适的人体毒性模型,就需要寻找药物代谢和人相似的动物种属或品系,作为预测人体代谢的模型。为了正确利用动物实验资料,或将动物实验结果外推至人,必须研究不同药物在人和动物之间种属差异性的表现形式及可能存在的规律.

在药物的发现和开发中，人们面临的基本挑战之一是将动物的代谢资料和风险评价外推人。

P450酶存在有明显的种属差异，药物在动物和人体内的代谢途径和代谢产物可能是不同的。

重要性：比较药物与代谢物在人类和动物之间的差异,发现种属差异将有助于指导药物临床研究和应用,减少药物对人的危险性。前言由于哺乳动物种属不同,药物代谢有很大的差别,不同的种属对同一药物可以有完全不同的代谢途径。从现象上看,种属差异可分为如下两类:一质的种属差异二量的种属差异某种动物身上出现的生理作用或毒性在其他动物身上不出现不同动物之间药物作用的持续时间或强度不同前言引起这种差异的主要原因如下

4药物代谢质的种属差异1药物代谢量的种属差异2动物肝外药物代谢酶的差异3药物代谢的底物立体选择性5酶的有无酶的活性差异细胞色素P450同工酶的种属差异1.药物代谢质的种属差异—————某些(或某种)酶的有无所致种属酶的有无差异猫肝微粒体中缺少葡萄糖醛酸转移酶不产生葡萄糖醛酸结合物代谢产物犬无乙酰化酶不能使芳香氨基和异烟胼乙酰化豚鼠及兔一些线粒体酶系统可将环乙烷羧酸转化为苯甲酸举例：抗癌药物环磷酰胺的酶水解速率次序为：

小鼠≈田鼠>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Clivopicacid。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