药物动力学生物利用度与生物等效性

狭义的生物利用度（吸取程度）的药动学定义有以下两种（一）确定生物利用度定义：血管外途径给药的待测制剂的AUC和该药物静注后的AUC两者之比值。

（4.1）因为以静注药物后的AUC代表100%的进入血液中的药物量，AUC与体内药量成正比关系，由于血管外途径给药，药物在给药部位有部分残留没有吸取进入血液。因此，血管外途径给药的AUC恒≤AUCi.v.（静脉给药后药时曲线下面积）。（二）相对生物利用度定义：指两个或两个以上处方配成相同制剂的药物相互间AUC之比值，以及两者吸取速率参数Ka，Cp，tp之比。探讨相对生物利用度可作为部分代替临床药效学的探讨，确定有效成分相同含量也相同的两个或多个药物处方是否在治疗上等效。

这样做可行的前提假设是，对于两个处方，若它们的有效成分被体循环利用的速度与程度差别不大时，则它们的治疗效果也不会有差异，相对生物利用度的数学定义：（4.2）其中AUCt为被检制剂的药时曲线下面积；AUCs为标准制剂药时曲线下面积。

血药浓度时间CpCptptp相对生物利用度探讨的问题是制剂的“等效”问题，即供试处方与标准品是否等效。例：同一药物二种不同制剂，虽然它们AUC相等，但它们的药效明显是不一样的。图4-1两种制剂相对生物利用度的比较

从图4-1左边图可知，制剂A的最高血药浓度Cp太高，超过了最小中毒浓度（MTC），会导致机体中毒；从图4-1右边图可知，制剂B的最高血药浓度Cp低于有效血药浓度（MEC），无治疗效果。部分药物的有效血药浓度见表4-1。部分药物的中毒血药浓度与致死血药浓度见表4-2。表4-1药物治疗有效血药浓度药物治疗浓度（μg/ml）度冷丁（Dolantin）0.6-0.75乙氯戍炔醇（Ethchlorcynol）4-6去甲替林（Nortriptyline）0.015-0.035吗啡（Morphine）0.01-0.1炔乙蚁胺（Ethinamate）5-10乙醚（Ethylether）900-1000噻吩甲吡胺（Methapriline）2-4甲乙哌啶酮（Methyprylone）10呋喃旦啶（Furadantin）1-2表4-2部分药物的中毒血药浓度与致死血药浓度药物中毒浓度（μg/ml）致死浓度（μg/ml）苯海拉明10—导眠能10-8030-100丙咪嗪0.72锂盐13.513.9-34.7哌替啶530眠尔通100200美散痛24噻吩甲吡胺30-5050四、生物利用度计算的校正药物动力学试验中，其试验结果表现出有明显的种属差异与个体差异性。且一个动物在接受两种不同处理时，必定存在着时间上的差异，这与动物机体生理生化的变更亲密相关，包括代谢酶的诱导与抑制。用单剂量给药法来测定药物的生物利用度是目前最常用的方法，其基本公式为

（4.34）

（4.35）其中Fs为确定生物利用度，Fr为相对生物利用度，和分别表示非血管途径给药和静注注射给药后从0-∞的药时曲线面积。目前较常用的是半衰期（t1/2）校正法，kwan-Till校正法和剂量校正法。（一）剂量校正法用基本公式求算生物利用度时，一个最基本的前提是要求两种处理的剂量一样。而有时特殊是在测定确定生物利用度时，由于某些药物在进行非静脉给药时，由于吸取很低，在药物分析时不灵敏或不便利，往往提高剂量，而静注较大的剂量时，可能引起动物机体发生中毒等一些不良反应，造成静注与非静注给药剂量不一样。此时，必需作剂量校正。

（4.36）其中Dv和Dnv分别表示静注给药剂量与非静注给药剂量。（二）半衰期校正法Dost面积律可用下面公式表示：AUC=FD/CLb（4.37）依据药物动力学参数总体清除率的计算公式可知

（4.38）

（4.39）因此，只有当标准品或静注给药的总体消退率（CLb）s与供试品（或血管外途径给药）的总体消退率（CLb）t相等及标准品的剂量和供试品的剂量相等时，才存在通常所习用的生物利用度基本公式。和在药物动力学生物利用度的测定时，其静注剂量和非血管给药途径剂量，或者受试制剂与标准制剂的剂量均可人为限制令其相等。但通常不行能保证两种处理后，其药物在体内的消退完全相等。即（CLb）t和（CLb）s可能因环境变更或时间变更而发生较大的变更。此时：

（4.40）其中k和V分别表示药时曲线尾端直线相斜率相关的最慢的消退速率常数和表观分布容积。若为多室模型时，k在双室和三室模型中表示β，V为分布达到平衡时的表观分布容积，即Vd，由于同一种药物在机体内的分布相对比较一样，制剂的变更对其在体内特殊是分布达到平衡的分布影响不大。因此，生物利用度可用下列公式表达。

（4.41）式中t1/2表示消退半衰期。其次节兽药生物等效性一、基本概念近年来，兽药生物等效性（Veterinarydrugbioequivalence）的评价已越来越引起全世界特殊是欧美等国的兽药管理和监测部门的关注。在美国药品管理法规中说明，两种药物产品或制剂的生物利用度（Bioavailability）相等时，即这两种药物制剂的生物等效性相同。欧共体有关兽医法规中将兽药生物等效性定义为：在相同的试验条件下，两种兽药制剂中的活性成份的生物利用度均值之差经统计检验差异不显著。欧共体有关医药法律中将药品生物等效性进行了更具体的定义，即药物的等效性是指一种药物的两种不同制剂，运用等克分子剂量后的生物利用度（包括吸取速率和吸取程度）相等。从药剂学上讲，两者是药剂等效剂（PharmaceuticalEquivalents），两者又是药剂替换剂（PharmaceuticalAlternatives）。药剂等效剂的定义为同一剂型中含有等量的同一活性组分的产品，并不要求有相同的非活性成分，它应符合该剂型的一般要求或其他质量标准如强度，纯度，匀整性，崩解时间或溶解速率。药剂替换剂是指含有相同的治疗活性药物分子或前体的不同剂型或制剂。药剂等效剂的定义为同一剂型中含有等量的同一活性组分的产品，并不要求有相同的非活性成分，它应符合该剂型的一般要求或其他质量标准如强度，纯度，匀整性，崩解时间或溶解速率。药剂替换剂是指含有相同的治疗活性药物分子或前体的不同剂型或制剂。对药物的生物等效性进行定义都是依据一个基本假设，假如药物的吸取速率和吸取程度相同，则药物在血浆中的浓度与时间的曲线也相同，则可以推论，生物利用度相同某种药物的两种不同制剂所产生的治疗作用或者是毒副作用的也必定相同。因此，生物等效性可以定义为：一种药物的两种不同的制剂（产品）在相同的试验条件下，无论是单剂量还是多剂量给药，在运用等克分子药物剂量时，其吸取速率和吸取程度相等。在实际工作中要求进行生物等效性探讨的状况有如下几种：治疗指数较窄的药物产品，即半数致死量与半数有效量的比值小于2，或者血液中最小中毒浓度与最小有效浓度之比小于2；依据药物的理化特性，对某些药物的不同剂型要求测定其生物等效性，其中包括在水中溶解度很小（<5mg/ml）的药物；应用法定方法测定药物的溶解速率，在30分钟内溶解小于50%的药物；有效组份的多晶型及溶剂化物药物；药物产品中的赋形剂较多，与主要有效成份间的比例大于5的药物；存在特殊吸取部位或者吸取部位被利用的药物少于50%的药物；在吸取时，药物在肠壁及肝脏中快速发生生物转化，或者肠道中不稳定，须要特地制成包衣或制成确定制剂或剂型的药物。二、确定药物的生物等效性的试验方法通常比较同一药物的两种不同制剂的生物等效性包括四种试验类型：①体外溶解试验；②确定原药或其活性代谢物血药浓度与时间函数关系的药物动力学试验；③确定原药或其活性代谢产物的作用强度与时间函数关系的药效动力学试验；④临床治疗结果试验（Clinialend-points）。（一）溶解试验假设药物溶解是一个限速过程，药物的吸取又非剂量依靠型，那么固体剂型特殊是片剂的溶解时间就是影响药物在胃肠道内吸取的主要因素。此时假如两种剂型的溶解时间有显著性差异，则表明它们不具有生物等效性。测定药剂溶解速率的方法有Levy’s烧杯法、篮架装置Pernarowski法及膜滤法。由美国药典（USP）提出的转篮法对有关药物规定了测定的温度、溶解的介质（如蒸馏水、人工胃液、人工肠液）、篮子的转速（60-150rpm）、终止时药物溶解的百分率，这些条件是依据药物的内在性质及溶解特性来确定的。凡是参照USP质量标准的产品也必需依据要求进行溶解试验，药物必需在规定的时间内溶解。如泼尼松龙片在100rpm时，10分钟内应溶解60%。

（二）药物动力学试验血药浓度在评价药品生物等效性中起着核心作用。因为同一药物的两种不同制剂，给动物机体用药后，表现有相同的血药浓度——时间曲线，则两者所产生的药效学、毒理学和临床效果将是相同的。在理论上和实践上，现今都是依靠于血浆中原药的药物动力学参数对药物的生物等效性进行比较和评价的。当存在对主要无活性代谢产物的分析测定方法而没有对母药的测定方法时，血浆中药物的代谢物浓度也可用于评价药品的生物等效性，这种方法只得到欧共体的许可，在美国不被运用。当母药是作为活性前体物质而在体内又能极快地较变成活性代谢物时，可通过测定血浆中的代谢物来评价药品的生物等效性，这一方法在欧洲和美国都得到许可。兽药的生物等效性多接受血药药物动力学探讨进行评价，极少接受尿药药物动力学探讨进行比较分析。（三）药效动力学试验生物等效性可通过比较被吸取进入到体内的药物与其所产生的药理效应的量效反应进行确定。但至目前为止，还没有提出通过量效反应的药效动力学参数表征生物等效性的具体方法。两种制剂某一个效应的一样性并不能保证其他效应也呈等量平行反应，在生物等效性探讨中，怎样选择适当的效应指标是特别困难的。某些药物作用的最大效应可能在极低的血药浓度下就表现出来，这样两种在吸取具有明显差异的制剂可能表现出相等的效应强度。（四）临床治疗试验从理论上讲，通过比较药物的临床治疗效果来评价药物的生物等效性，即临床治疗效果相等的药物其生物等效性相同是可行的。值得说明的是，临床治疗是确定药物制剂生物等效性试验中最不适当的方法。因为临床治疗试验所产生的试验误差较多，如动物个体发病的严峻程度，病程，动物的年龄，性别等都可能对一个药物的临床治疗效果产生极大的影响，由于试验结果所受的随机误差因素较多，作出一个正确的统计学检验模型特别困难。因此兽药生物等效性一般不用临床治疗试验评价。三、生物等效性参数评价兽药生物等效性常通过探讨其药物动力学进行评定。用来评价生物等效性的药物动力学参数主要是生物利用度（包括药物吸取的程度和吸取速率）。反应药物吸取的速度参数有到达峰值血药浓度的时间（tp）和峰值血药浓度（Cp）。反应药物吸取的程度的参数是吸取分数（F），可通过比较血药浓度—时间曲线下的面积（AUC）计算出来。1994年Midha等提出了以从给药到最终一次采血时的部分药时曲线下面积来估测药物吸取的速率和程度，这一方法是基于药物的吸取的差异性主要表现在药物的吸取相、在消退相药物的浓度—时间变更过程是一样的这一基础上提出来的。由于药物在6个吸取半衰期后吸取基本结束（相当于2倍tp）。因此只要比较用药后2个tp时间前的药时曲线下面积就可以评价药物的生物等效性。假如药物在体内属于线性一级动力学速率过程，则生物等效性既可以通过探讨单剂量药物动力学进行评价，又可以通过探讨多剂量药物动力学进行评价。多剂量给药血药浓度达到稳态时，在给药间隔时间（O-τ）内血药时间曲线下面积（）和单剂量给药后的药时曲线下面积（）相等：四、生物等效性试验设计动物：评价兽药生物等效性最常用的方法是药物动力学试验法，而且通常是通过探讨药物在健康动物体内的血药浓度与时间变更的函数关系来评价兽药生物等效性。因此要求试验动物是正常健康的，同时应尽可能使动物的年龄，体重，性别等因素保持一样。在平行设计试验中，保证动物的生理生化指标的一样性尤为重要。样本含量的确定：在设计试验样本含量（动物数）时，必需考虑如下几种指标：①生物等效性的范围，即确定两种制剂生物等效性的尺度；②生物等效性平均置信区间的置信水平（α）；③犯其次类错误的大小（β），即原来是生物等效性相同而判定为不同（有显著性差异）的概率；④用来评价生物等效性的药物动力学参数的方差（σ2）。标准制剂：在进行供试制剂的生物等效性评价时，供比较用的标准制剂必需是法定药物，其鉴定方法，质量、含量与纯度等各方面都必需符合药典所规定的质量标准。给药剂量：供试制剂和标准制剂的运用剂量应相同。当标准制剂有几个不同的法定剂量供选择时，则应选择最高剂量，假如运用最高剂量但不能获得可测的血药浓度数据时，才可选择次高剂量。采样时间：在生物等效性评价的交叉试验中，除了采集给药前的空白备查样作为分析比照之外，一般应在给药后不同时刻点共采集10个血样，而且在峰值血药浓度Cp后采样至少持续到3个血浆消退半衰期。在多剂量给药评价生物等效性试验中，在每一个给药间隔时间（τ）内至少须要采集4个血样。并且还要在Cp和Cmin时各采一次血样。无论是交叉试验设计还是平行试验设计，都必需进行预试以确定最适采样时间和次数。交叉试验设计：在确定一种药物的两种制剂的生物等效性时，最常用的试验设计是单一两期交叉试验设计（Asingletwo-periodcross–overdesign），即每个试验动物在两个不同的时间内随机接受标准制剂和供试制剂的两次不同的处理，为了防止第一次用药（处理）后药物在体内的残留对其次次用药（处理的）后血药浓度的影响，应用在两次用药处理之间有一个间隔时间（Washoutinterval）。其间隔时间必需通过预试确定。药物动力学原理告知我们，第一次用药后体内的药量99.9%的清除时间为10个半衰期。对于那些消退半衰期极长的药物，两次用药前后的间隔时间可能很长，这样，试验动物特殊是年青处于生长发育期的动物在两次用药期间，其生理生化方面可能发生较大的变更，这样就会变更交叉设计中前后两次用药的药物动力学特征。某些对体内药酶有诱导或激活作用的药物在其次次用药时，其药物动力学特征也可能发生明显的变更。为了避开上述因素对试验结果产生误差，可接受平行试验设计，即把试验动物随机分为两组，一组接受标准制剂处理，一组接受供试制剂处理。为了得到牢靠的统计学结论，平行试验设计所用的样本比交叉试验设计要大一些。五、生物等效性试验结果的统计分析（一）假设检验（Schuirman,1987）原假设为两种制剂的生物等效性不相等即无效假设：Ho：μT-μS≤Q1

μT-μS≥Q2两种制剂的生物等效性相等为备检假设：

HA：Q1<μT-μS＜Q2其中μT和μS分别代供试制剂和标准制剂的生物等效性参数，如AUC，Cp,tp,Cp/tp、MRT等的总体均值。Q1和Q2为标准制剂生物等效性参数区间宽度指标，定义为-Q1=Q2=0.2μS。检验的显著水平α=0.05。

其单侧t检验判别标准为：

（4.48）

则表明供试制剂的生物等效性参数μS差异没有显著性（P>0.05）。其中n为试验动物总数，为供试制剂和标准制剂有关生物利用度参数经对数转换后均值之差，df为自由度，S为误差方的平方根。1990年Steinijan和Hauschke，1992年Pidgen探讨表明，在评价药物制剂生物等效性时，对药物动力学参数AUC，Cp等进行对数转换后会使参数趋近正态分布，保持其方差的稳定性和保证其统计模型的可加性。由于上述假设检验条件0.2μS=-Q1=Q2中的标准制剂生物等效性参数（总体均值）μS难以确定，-Q1=Q2为未知参数，因此假设检验在生物等效性试验结果的统计分析中尚未得到真正的应用。（二）生物等效性置信区间判别法1981年Westlake证明白，假如通过上述假设检验表明供试制剂与标准制剂的生物等效性没有显著性差异，则供试制剂的生物等效性表征参数的均值确定分布在标准制剂生物等效性表征参数平均置信区间范围内（α=0.1）。1974年Metzler早就表明由于生物等效性试验所受的随时误差因素较多，其结果不宜接受假设检验进行判别。1982年Gibaldi和Perrier探讨了用平均置信区间来判定生物等效性的方法。即供试制剂的生物等效性表征参数F值、AUC或Cp在信度为0.05的平均置信区间落在标准制剂生物等效性表征参数F值、Cp或AUC的±20%的范围内，则表明供试制剂和标准制剂的生物等效性没有明显差异（P>0.05）。1987年Schuirmann接着指出在上述判别方法中，以达到峰浓度的时间tp来进行判定没有好用价值，并且证明白表征生物等效性的药物动力学参数AUC，Cp在进行统计处理时应当进行对数转换以AUCt/AUCs的比值进行判别时（对数转换后），其置信概率为95%的置信区间应在0.80-1.25范围之内，才认为两种制剂是生物等效的。Schuirmann还强调对于平安范围（Marginofsafety）较窄的药物，相对生物利用度AUCt/AUCs的95%置信概率的置信区间应在0.9-1.10（0.90-1.11对数转换后）之间，则可推断两种制剂具有相同的生物等效性。（三）生物等效性试验结果统计分析举例：

某药物的法定片剂（标准片剂）与供试片制以50mg/kg的剂量给动物口服后（交叉试验），测得药时曲线下面积AUCs（标准制剂）、AUCt1（供试制剂1）AUCt2（供试试剂2）以及峰值血药浓度Cps（标准制剂）、Cpt1（供试制剂1）、Cpt2（供试制剂2）的数据如下：

AUCt1(μg·ml-1·h)225.9235.4243.2205.1224.8235.4236.7232.2AUCt2(μg·ml-1·h)206.8220.4215.7190.3205.6208.3204.2220.0AUCS(μg·ml-1·h)243.9256.1256.2215.2243.1263.2275.7254.2Cpt1(μg·ml-1)5.76.85.06.26.87.18.06.5Cpt2(μg·ml-1)4.85.25.46.06.27.28.16.8Cpts(μg·ml-1)6.27.25.46.67.37.58.46.9试对供试制剂1和供试制剂2的生物等效性进行评价。从结果表中可以计算出供试制剂1的确定生物利用度的均值，标准差SF=0.03，t0.05（df=7）=2.365，则确定生物利用度置信概率为95%的置信区间为0.89-0.95，其上限和下限均在0.80-1.20范围之内。

同理从结果中可以计算出供试制剂1的峰时血药浓度的均值，95%的置信区间为

6.52(5.70-7.34)，标准制剂的峰值血药浓度均值，

为5.55-8.33，95%置信区间（5.70-7.34）上下限都落在范围之内。统计结果表明供试制剂1与标准制剂具有相同的生物等效性（P>0.05）。从结果表中可以计算出供试制剂2的确定生物利用度的均值，95%的置信区间为0.77-0.88，下限超出了0.80-1.20范围，说明供试制剂2的生物等效性与标准制剂的生物等效性不相等（P<0.05），不能代替标准制剂用于临床。（三）双向单侧t检验判别法Schuirman在1987年提出了生物等效性假设检验――t检验

式中的标准制剂生物等效性参数（总体均值）难以确定，-Q1=Q2为未知参数，因此假设检验在生物等效性试验结果的统计分析中在当时尚未得到真正的应用。双向单侧t检验中接受样本方差估计总体方差的方法确定试验误差，依据统计学原则，供试药数值应大于参比药的80％，经单侧t检验有统计学意义（P＜0.05）;同时要求供试药数值小于参比药的120％，经单侧t检验有统计学意义（P＜0.05）。即在两个方向的单侧t检验都能以95％的置信概率确认没有超出范围，才能确定生物等效，故称为双向单侧t检验。

孙卫民、孙瑞元提出的检验t统计量公式如下：（6.49）

T是供试药均数，RL及RU是参比药均数（R）的下限和上限（即R乘0.8或1.2），N是受试动物数，f是自由度，V是各组参比药与受试药之差求得的方差的均数。计算举例见表6-6。表6-6生物等效度双向单侧t检验计算

组别参比药r供试药td＝r－t

第一组14131（TOR）810-21312113121其次组13121（ROT）131211417－3981参比药r均数R＝12.125，供试药t均数T＝12；第一组d的总和d1＝1，方差v1＝2.25；其次组d的总和d2＝0，方差v2＝4；v＝（v1＋v2）/2＝3.125。受试动物数N＝8，自由度f＝6，单侧t0.05＝1.943。结论：等效性检验不合格（不能以95％的置信概率说明供试药不低于参比药的80％。生物等效度检验的对数值双向单侧t检验判别法：1998年常桂青等提出了生物等效性检验的对数值干脆计算法，公式如下：低向单侧T值TL=(0.09691+D′)/Sef＝N－2(6.50)高向单侧T值TH＝（0.09691-D′）/Sef＝N－2(6.51)

(6.52)

相对生物利用度F＝antilog（D′），D′是log（t/r）的平均值，V′是两组log（t/r）方差之和，N是受试动物数，f为自由度。举例计算见表6-7。表6－7生物等效性检验对数值计算组别供试药t参比药rd＝log（t/r）

第一组910－0.0458(TOR)860.12491012－0.0792860.1249其次组1012－0.0792(ROT)970.1092970.10921114-0.1047

第一组d的方差v1′＝s12＝0.01190d的总和d1′＝0.1248其次组d的方差v2′＝s22＝0.01360d的总和d2′＝0.0345v′=v1′+v2′=0.025