第二章 药物转运1(药物代谢动力学)

第二章药物体内转运主要内容：第一节概述第二节药物跨膜转运的影响因素第三节药物的吸收第四节药物的分布第五节药物的排泄第六节多药耐药与外排转运体第一节概述药物体内过程第二节药物跨膜转运的影响因素一、生物膜组成：主要由糖、脂肪、蛋白质组成特点：1、类脂（脂溶性成分易于通过）2、通道（小分子化合物）3、转运体（特殊化合物，营养物质）二、药物的跨膜转运方式1、被动扩散特点：

1）、顺浓度梯度转运2）、无选择性，与药物的油/水分配系数有关3）、无饱和现象

4）、无竞争性抑制作用

5）、不需要能量图2-2.不同的酸性药物的非离子型百分数与体系的pH值关系

2、孔道转运特点：1）、主要为水和电解质的转运2）、转运速率与所处组织及膜的性质有关3、特殊转运activetransport,carrier-mediatedtransport,receptor-mediatedtransport特点：1）、逆浓度梯度转运2）、常需要能量3）、有饱和现象

4）、有竞争性抑制作用

5）、有选择性其它转运方式易化扩散：facilitatediffusion类似于主动转运，但不需要能量胞饮：pinocytosis主要转运大分子化合物第三节药物吸收影响药物吸收的因素一、剂型因素：药物理化性质，剂型，赋形剂，制备工艺等。二、生理病理因素种族，年龄，性别，遗传，饮食，胃肠pH,肝功能，运动一、药物在胃肠道中的吸收胃肠道的生理特点

胃的生理特点药物停留时间较短较小的吸收表面积强酸性和蛋白酶的破坏作用肠道的生理学特点较大的表面积药物停留时间较长血流量丰富代谢酶的作用分泌功能2、药物胃肠转运转运机制药物通过不搅动水层药物通过肠上皮药物透过细胞间隙药物通过淋巴吸收3、影响药物胃肠吸收的因素1）药物和剂型的影响2）胃排空时间的影响3）首过效应4）肠上皮的外排5）疾病6）药物相互作用4、研究药物胃肠道吸收的常用方法1）整体动物实验法2）在体回肠灌流法3）离体肠外翻法4）Caco-2细胞模型Caco-2细胞模型的优点1)可用于大量、快速筛选2）可在细胞水平上对药物的吸收、转运、和代谢进行研究3）可同时研究药物对黏膜的毒性4）与人有同源性5）试验结果的重现性一般比在体法好不足：酶和转运蛋白的表达不完整，此外来源，培养代数，培养时间对结果有影响二、药物在其他部位的吸收1、药物在口腔粘膜的吸收特点：药物吸收快且可避免首过效应对药物性质及剂量有一定要求2、药物在直肠的吸收特点：可避免首过效应可避免药物对胃肠刺激性3、药物透皮吸收特点：适用于剂量小，脂溶性大的药物或局部作用的药物具有缓释作用，可减少给药次数，使用药更方便

药物在其他部位的吸收4、药物在肺部的吸收特点：表面积大吸收速度快避免酶的破坏5、药物的眼部吸收特点：优点：用药方便，避免首过效应，可用于大分子药物。缺点：易对眼部形成刺激，剂量易流失，药物停留时间较短，不符合用药习惯

药物在其他部位的吸收6、药物在鼻粘膜的吸收特点：有一定的吸收表面积，可避免首过效应，药物因停留时间较短而影响吸收量7、药物在肌肉中的吸收特点：过去较常用所以符合用药习惯，对注射容量有一定限制，肌肉的血流量影响药物的吸收速度8、皮下注射特点：适应于小剂量药物和疫苗等，因不存在消化酶所以可用于多肽与蛋白质类药物，吸收慢，作用时间长

第四节药物的分布一、药物的分布及其影响因素1、组织血流速率（灌注速率）

Kpt=

Q/Vt肝：t=1.94/(1580/1500)=1.8min脂肪：t=0.98/(260/12200)=46min2、膜扩散速率

血脑屏障胎盘屏障被动转运的药物的膜扩散速度取决于油/水分配系数3、药物与血浆蛋白或组织成分的结合

蛋白种类：血浆蛋白（包括：白蛋白（与酸性、碱性、中性药物均可结合），

α-酸性糖蛋白（可与碱性药物结合），脂蛋白（可与中性药物结合））组织蛋白（包括：

Y蛋白）4、药物的再分布血浆游离药物

组织1

组织2消除二、血浆蛋白结合率及常用的测定方法1、平衡透析法2、超过滤法血浆蛋白结合与药物分布相关计算公式（1）式中，[D]表示血浆游离药物浓度，[P]表示游离血浆蛋白浓度，[DP]表示药物血浆蛋白复合物的浓度，K1和K2分别表示结合速率常数和解离速率常数。（2）式中Ka是药物与血浆蛋白的结合常数，Kd表示解离常数，两者都反应药物与血浆蛋白结合亲和力的大小。假设每个血浆蛋白分子上含有N个相互独立，且亲和力相当(Ka)的药物结合位点，根据配体与大分子表面之间的Langmuir吸附等温式，则有

（3）式中，r表示每摩尔血浆蛋白所能结合的药物分子数，（4）式中，[Pt]表示总蛋白浓度。根据（3）式可以推导得（5）式，如下

计算方法(1)直接法直接以（3）式中r为纵坐标，以[D]为横坐标作图，当r=N/2时，[D]=1/Ka，当[D]>>1/Ka时，r≈N，如图a。

(2)双倒数法对（3）式两边取倒数得

在（6）式中，以1/r为纵坐标，以1/[D]为横坐标作图，则斜率为1/(NKa)，纵坐标截距为1/N，如图b(3)Scatchard法将（3）式整理得，

以（7）式中r/[D]为纵坐标，r为横坐标作图，则斜率为-Ka，纵坐标截距为NK。如图c。（二）与药物结合的血浆蛋白种类及结合位点

人血浆中蛋白质种类繁多，达60多种，但是与药物结合有关的主要有三种蛋白，为白蛋白（albumin），α-酸性糖蛋白（AGP）及脂蛋白（lipoproteins）。表？列举了一些药物的蛋白结合情况。（1）白蛋白（与酸性、碱性、中性药物均可结合）人血浆白蛋白(HSA)是人血浆含量最多的蛋白质，约45g/L，占血浆总蛋白的60%。HSA为水溶性蛋白质，其等电点大约为pH5，在人生理pH值下荷负电，与酸性药物的结合常在其N-末端基团。HSA主要由肝脏合成，占肝脏分泌蛋白的50%，半衰期大约为19天。HSA基因位于第4号染色体上，其初级翻译产物为前白蛋白原(preproalbumin)。在分泌过程中切除信号肽，生成白蛋白原(proalbumis)。继而在高尔基氏体经组织蛋白酶B切除N末端的一个6肽片断(精－甘－缬－苯丙－精－精)，成为成熟的白蛋白。白蛋白结合位点HSA是由585个氨基酸残基组成的一条多肽链，含有35个半胱氨酸残基(Cys),除Cys34外,其余形成17对二硫键。根据X-晶体衍射分析，白蛋白多肽链形成一个类似心型的形状。HSA的二级结构包括I、II、III三个α-螺旋的结构域(domain)(如图)，其中每个结构域又分为A和B两个亚结构域(subdomain)，即IA，IB，IIA，IIB，IIIA和IIIB。Sudlow等人根据荧光探针置换法的结果认为大多数药物的结合位点主要集中在两大位点：siteI（华法林结合位点）和siteII（地西绊/吲哚结合位点），分别位于亚结构域的IIA和IIIA上。

siteI是位于IIA上的一个“袋装”结构，内壁为氨基酸疏水侧链，“袋口”由带负电荷的氨基酸残基包绕。与siteI结合的药物多为二羟酸或中心带负电荷的杂环分子。据文献报道，siteI含有多个结合位点，且结合位点之间有所重复。另外，siteI与药物分子结合具有“柔性”的特征，其空间构象是可变的，因此能够结合较大的药物分子。（2）α-酸性糖蛋白（可与碱性药物结合）人血浆α-酸性糖蛋白（AGP）是由183个氨基酸残基组成的单链，2-个二硫键（5-147和72-165），5个多聚糖链（占总重的42%）通过N-糖苷键于蛋白质上的天冬酰胺残基相连接，如图。AGP分子偏酸性，等电点约为pH3，主要肝脏合成和代谢，半衰期约为6天。因为分子内部带负电，因此AGP多与碱性药物结合。AGP是主要的急性时相反应蛋白，在急性炎症时增高，可能与免疫防御功能有关。根据大分子结构分析技术，如圆二色柱、X-晶体衍射分析表明，AGP构象绝大多数为β折叠，

（3）脂蛋白（可与中性药物结合）

血浆脂蛋白（Lipoprotein）是由蛋白质（载脂蛋白）和脂类组成的，脂类主要包括甘油三酯、胆固醇及其酯、磷脂等。载脂蛋白主要有apoA、B、C、D、E、J及apo（a）等类，每类载脂蛋白又可分为若干亚类，如apoA又分为AⅠ、AⅡ、AⅣ；apoB又分为B48及B100；apoC为CⅠ、CⅡ、CⅢ。几种主要载脂蛋白的一级结构已确定，多数载脂蛋白与脂类结合的部位都在氨基酸链羧基末端的片段上。脂蛋白的分类方法很多，根据超速离心法分类，血浆脂蛋白可分为乳糜微粒(CM)，极低密度脂蛋白(VLDL)，低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。血浆脂蛋白一般为球状，其基本结构类似。脂蛋白的表面覆盖极性分子或亲水基团，如载脂蛋白（pr）、磷脂（pL）和游离胆固醇（C）的亲水性基团朝向表面，使脂蛋白得以在血液中运输。疏水分子或疏水基团构成脂蛋白的核心部分，如甘油三酯（TG）、胆固醇酯（ChE）、磷脂的脂肪酸链等。以下为HDL的结构模式图。

药物间血浆蛋白结合的相互作用

血浆结合率≥90%的药物，须做药物间相互作用实验（∵其他药物会与该药物竞争结合血浆蛋白，就把该药物替换下来了，该药被替换下来后（即游离药浓度升高后），毒性会升高）。临床上许多疾病治疗需要联合用药(combinedtreatment)时，须考虑有可能会发生药物间相互作用，从药动学角度考虑，相互作用可发生在体内过程的各个环节(吸收、分布、代谢及排泄)，而发生在分布环节的药物间相互作用主要是指药物与血浆蛋白结合的相互作用。当两种或两种以上药物同时结合血浆蛋白上的同一结合位点时，可能会发生“竞争置换”(competitivedisplacement)现象。药物间发生“竞争置换”一般须满足两个条件，一是“置换药”(displacingdrug)与该血浆蛋白共同结合位点的亲和力要高于“被置换药”(displaceddrug)；二是发生“竞争置换”作用的药物与该血浆蛋白比要有较高的摩尔浓度。“竞争置换”作用多发生在酸性药物之间(见下表)，其原因可能就是碱性药物较酸性药物有较大的分布容积和较低的血浆摩尔浓度。被置换药(displaceddrug)置换药(displacingdrug)被置换药(displaceddrug)置换药(displacingdrug)利多卡因(Lidocaine)布比卡因(Bupicaine)

苯妥英(Phenytoin)

水杨酸(Salicylicacid)卡马西平(Carbamaepine)丙戊酸(Valproicacid)甲糖宁(Tolbutamide)地西泮(Diazepam)丙戊酸(Valproicacid)保泰松(Phenylbutazone)丙戊酸(Valproicacid)水杨酸(Salicylicacid)丙戊酸(Valproicacid)华法林(Warfarin)保泰松(Phenylbutazone)甲胺碟呤(Methotrexate)水杨酸(Salicylicacid)青霉素(Penicillin)阿司匹林(Aspirin)丙磺舒(Probenecid)邻二氮杂苯(Pyridazine)硫代异唑(Sulfisoxazole)第二节药物的血浆蛋白结合率的测定方法

（一）平衡透析法1．原理平衡透析法是国内外血浆蛋白结合率测定最常用、最经典的一种方法。此方法主要是利用与血浆蛋白结合的药物不能通过半透膜这一原理，将蛋白置于一个隔室内，用半透膜将它与另外一个隔室隔开，游离药物可以自由从半透膜自由透过，而与血浆蛋白结合的药物却不能自由透过半透膜，待平衡后，半透膜两侧隔室的游离药物浓度相等。如图所示。示意图平衡透析法1．方法（1）

缓冲液通常用与血浆侧等渗的缓冲液，调定其pH值为7.4，有时加入适量的中性盐如NaCl，以消除道南（Donnan）效应。（2）

血浆蛋白一般情况下是根据需要选择拟研究的人或动物的血浆。若要研究结合率常数等可采用市售血浆白蛋白，其白蛋白含量一般为95%，α-球蛋白是其主要杂质。另外在白蛋白制备过程中可能带入氯仿、甲苯等杂质，可用透析、电泳、凝胶过滤等方法将其去除。白蛋白应首先100℃真空脱水，然后用含有五氧化二磷的干燥器干燥。在配制白蛋白溶液前，最好是先加少许水将其膨胀，以便再配成溶液。不要剧烈振摇，因为白蛋白表面可能被泡沫影响而变性，通常置于4℃环境中避免污染，最好是使用前新鲜配制。（3）

半透膜最常用的是醋酸纤维膜，具有不同的孔径和厚度。市售的透析膜在使用前应进行预处理，以除去水和甘油等杂质，如进行一般的结合试验，仅将膜在水或缓冲液中浸泡数小时即可。通常根据所要研究的药物分子量不同而选择不同孔径和型号的半透膜。（4）

透析仪器:最简单的可行的方法就是取一段透析袋，广口瓶或平底试管，也有很多形式的透析用仪器可供选购，但原理都大同小异。过程：将处理后的透析袋一端折叠后结扎,将定量的血浆蛋白溶液或血浆加入透析袋中,透析袋内留有一小空气泡,将多余空气排出,并将透析袋的另一端折叠后用扎紧,放置悬浮于盛有透析