药物代谢动力学—药物跨膜转运方式的特点和原理课件.ppt
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- 药物 代谢 动力学 转运 方式 特点 原理 课件
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1、药物代谢动力学药物跨膜转运方式的特点和原理 学习目标o 在本次课程结束时,每位同学能n 列举三种药物跨膜转运方式的各自特点;分析pH值对药物简单扩散的影响。n 描述药物的体内过程;首过消除n 说出药物消除动力学一级和零级的特点;n 列出药代动力学参数F、Vd的计算公式及参数意义;说出参数t1/2、AUC、Css的含义和意义;n 分析临床维持量和负荷量给药方法的适用条件,并说出两者的关系。用药用药药物在体循环药物在体循环中的浓度中的浓度药物在组织药物在组织中分布中分布药物代谢、药物代谢、排泄排泄药物在靶点的浓度药物在靶点的浓度药理作用药理作用临床反应临床反应毒副作用毒副作用药效药效药物代谢动力学
2、药物代谢动力学 剂量剂量-浓度浓度药物效应动力学药物效应动力学 浓度浓度-效应效应分布消除吸收为什么要知道药代动力学?o 合理用药以达最佳疗效!1. 药物的选择2. 用量3. 给药间隔4. 疗程药动学内容I.药物体内处置(ADME) 定性吸收 (Absorption)分布 (Distribution)代谢 (Metabolism)排泄 (Excretion)II.体内药物浓度随时间变化的动力学规律 定量Elimination(消除消除): 代谢与排泄代谢与排泄Disposition(处置处置): 转运与转化转运与转化药物的跨膜转运药物的跨膜转运(Drug Transport)Section 1
3、转运模式1. 滤过(Filtration)2. 简单扩散(Simple diffusion)3. 载体转运(Carrier-mediated transport) 易化扩散(Facilitated diffusion) 主动转运(Active transport)4. 内吞(Endocytosis) & 胞吐(Exocytosis)5. 胞饮(Pinocytosis)被动转运被动转运(Passive transport )Mechanisms of drug permeation. Drugs may diffuse passively through aqueous channels in
4、the intercellular junctions (eg, tight junctions, A), or through lipid cell membranes (B). Drugs with the appropriate characteristics may be transported by carriers into or out of cells (C). Very impermeant drugs may also bind to cell surface receptors (dark binding sites), be engulfed by the cell m
5、embrane (endocytosis), and then released inside the cell or expelled via the membrane-limited vesicles out of the cell into the extracellular space (exocytosis, D).滤过o 水溶性扩散,水性通道(水性孔道);n上皮细胞膜的水性通道小: 48 (=10-10m), MW100150n毛细血管上皮间的空隙较大: 40 (60120), MW=2000030000o 药物分子结合大分子血浆蛋白 (eg, 白蛋白) 不能通过这些水性孔道。简单
6、扩散, 被动扩散o 脂溶性扩散o 药物最重要的转运方式,因为体内主要是脂质屏障。o 转运速度与膜两侧药物浓度差和药物脂溶性成正比。o 离子障(Ion trapping):n 分子 极性低,疏水,溶于脂,可通过膜n 离子 极性高,亲水,不溶于脂,不通过Ionization of weak acid and weak baseso A weak acid is best defined as a neutral molecule that can reversibly dissociate into an anion and a proton. C8H7O2COOH C8H7O2COO- +H+N
7、eutral aspirinAspirin anionprotonIonization of weak acid and weak baseso A drug that is a weak base can be defined as a neutral molecule that can form cation by combining with a proton. C12H11CIN3NH3 + C12H11CIN3NH2+H+Pyrimethamine cationNeutral pyrimethamineProton10loglogHAAHAApKapHHAApHpKaHAAHKaAH
8、HApKapH弱酸弱酸弱碱弱碱10loglogBHBBHBpKapHBHBpHpKaBHBHKaBHHBpKapHpH和pKa决定药物分子解离多少o Henderson-Hasselbalch公式:o 药物的pKa与药物本身属于弱酸性或弱碱性无关. n弱酸性药物的pKa可以7n弱碱性药物的pKa可以7pHpKa)()(log非质子化的质子化的Question1. 某人过量服用苯巴比妥(酸性药)中毒,有何办法加速脑内药物排至外周,并从尿内排出?Question2. 一弱酸性药物pKa值为6.4,通过肾脏排泄。为加速其排泄,用NaHCO3碱化尿液,使其pH值为9.4。现已知血液pH值为7.4,请问
9、尿液中药物浓度为血液中药物浓度的多少倍?A. 100 B. 1000 C. 91 D. 99载体转运o 跨膜蛋白n 选择性n 饱和性n 竞争性抑制o 类型n 易化扩散o 顺浓度梯度,不消耗能量o 两边浓度相等,保持动态平衡n 主动转运o 逆浓度梯度,消耗能量o 可全部转运至另一侧影响药物通透细胞膜的因素o 转运模式转运模式: :n 被动扩散(滤过简单扩散):被动扩散(滤过简单扩散): Fick Fick扩散定律扩散定律n 简单扩散:离子化简单扩散:离子化 & pH& pHo 血流量血流量n 改变药物浓度差改变药物浓度差被动转运(Passive transport)o 顺浓度差转运,不消耗能量o
10、 不需要载体,无饱和性,无竞争性o 当两边浓度相等,保持动态平衡Fick扩散定律o 通透量通透量 (单位时间分子数)(单位时间分子数) =厚度通透系数面积21CC简单扩散滤过载体介导l主动转运l易化扩散药物体内过程药物体内过程:吸收,分布,代谢,排泄吸收,分布,代谢,排泄Section 2一、吸收(Absorption)o 药物自用药部位进入体循环的过程.o 有不需要吸收的给药方式吗? n i.v.n 局部用药:皮肤、粘膜的局部用药 & 吸入吸收速度o 腹腔注射 (i.p., injectio intra-peritonaeum)o 吸入(inhalation)o 舌下(sublingual)
11、o 灌肠 (p.r., per rectum)o 肌注 (i.m., injectio muscularis)o 皮下注射(i.h., injectio hypodermica, subcutaneous injection)o 口服 (p.o., per os)o 经皮给药(transdermal)1. 口服 (Oral Ingestion, p.o.)o转运: n简单扩散o主要吸收部位: n小肠o缺点: n吸收慢而不完全; n有些药物不适合口服:o在胃肠道会破坏的药物o对胃刺激性大的药物o首过消除性高的药物 o不能主动吞咽的患者:如昏迷患者或婴儿等影响因素1. 药物 & 制剂:离解程度,脂
12、溶性2. 食物:pH,脂肪,纤维素 3. 胃肠道的功能状态:胃肠道激惹、腹泻4. 药物的相互作用:形成络合物 5. 药物被胃酸和酶或肠道菌群破坏:胃酸破坏青霉素V;多肽激素在肠道水解。影响吸收的胃肠道因素胃酸stomach Acid微生物群microflora蠕动度motility消化酶digestive enzymes稀释dilution上腔静脉上腔静脉药物经肝静脉药物经肝静脉入体循环入体循环药物经门静脉药物经门静脉入肝脏入肝脏小肠药物吸收小肠药物吸收First pass elimination (first pass effect, first pass metabolism)o 胃肠道吸
13、收的药物进入大循环前先进入肝脏o 在肝脏代谢2. 舌下含化o 通过口腔粘膜吸收 n buccal = cheekn sublingual (SL) = under tongue舌下含化o 起效快速 n 直接吸收进入体循环o 有首过效应吗?3. 直肠给药o 部分首过消除效应:50%4. 吸入(Inhalation)o 全身用药:吸收入血n吸收非常快n气体和挥发性药物:如全麻药乙醚n气雾剂可将药液雾化为5m左右的微粒o 局部用药:作用与呼吸道、肺组织n药物微粒 10m ,在小支气管沉积,e.g. 异丙肾上腺素n较大微粒的喷雾剂 30m,只能用于鼻咽部的局部治疗5. 经皮给药(Transdermal
14、)o 亲脂药物o 吸收慢,常一天以上Example: 硝酸甘油(Nitroglycerin)RouteOnseti.v.immediateSL1-3 minTransdermal40-60 min6.肌注&皮下注射(i.m. & i.h.)o 简单扩散简单扩散 + 滤过滤过,吸收快而完全o 药物吸收速率与药物的水溶性和注射部位的局部血流量有关,局部热敷或按摩可加速吸收.o 血管收缩剂可延长药物的吸收.o 油性制剂可减慢药物吸收.o 吸收速度:i.m.i.h.o i.h.吸收慢些而变异大,更痛.7. 动脉内 & 鞘内注射o 特殊给药途径o 在特定的靶器官产生较高的药物浓度.二、分布(Distri
15、bution)o 通过血循环到达机体各个部位和组织的过程影响分布的因素o 血浆蛋白结合率o 组织器官血流量o 毛细血管通透性o 脂溶性o 药物pKa &体液pHo 载体的数量和功能状态o 屏障1. 血浆蛋白结合率o 游离型药物结合型药物 thenprotein, plasma ofamount totalis Ifdrug bound is DP drug free is DKDPDPPKDPPDDDPPDDTTD,o 结合型药物 n不能跨膜转运,血液中的临时储库n限制、延长了药物的作用o 游离型药物 = 活性形式 o 可逆性平衡o 饱和性:白蛋白o 非特异性 & 竞争性n药物之间(尤其,血浆
16、蛋白结合率高的药物)n药物与内源性物质之间 +B药:98%Free A drug: 1%A药:99%血浆血浆蛋白蛋白Free A drug: 2%药效增强,药效增强,甚至毒性甚至毒性2. 组织器官血流量o 药物通过循环首先迅速向血流量大的组织器官分布;o 然后向血流量少的组织器官转移,称为再分布(redistribution)。o 一段时间后,血液和组织器官中药物浓度达到相对平衡(假平衡,pseudoequilibrium),血药浓度可以间接反映靶器官的药物浓度水平,后者决定药效强度。3. 组织细胞结合o 选择性n Iodine(碘) thyroid gland(甲状腺)n Chloroqui
17、ne(氯喹) livern Gentamicin(庆大霉素) cornifin(角质蛋白)o 可逆结合o 有些药物与组织结合牢固而不可逆n 四环素(tetracycline) calcium of teeth and bone in infant4. 体液pH & 药物pKao pH: n 细胞内液(约7.2) 细胞外液(约7.4)o 弱碱性药物: n 细胞内 细胞外.5. 体内屏障o 血脑屏障血脑屏障n 致密的毛细血管内皮层 + 神经胶质鞘n 限制通透 o esp. 离子化和结合型药物 n 新生儿和炎症时 通透性增高.血脑屏障血脑屏障 (Blood-brain barrier, BBB)由毛
18、细血管壁和N胶质细胞构成脑部疾病用药时脑部疾病用药时如何使药物到达如何使药物到达脑内脑内胎盘屏障o 胎盘绒毛与子宫血窦之间的内皮细胞层屏障 n其通透性与一般毛细管无显著差别,只是到达胎盘的母体血流量少,进入胎儿循环慢一些罢了。o fetus exposed to same drug level as mothero 转运方式:简单扩散三、代谢/生物转化 (Metabolism / Biotransformation)o 药物代谢部位n肝: 最主要n其它: o小肠,肾,脑,血浆o 药物代谢结果 n分子大小 n脂溶性,电荷,极性n药理作用: Drug Inactive metabolite(s);
19、 Drug Active metabolite(s); Pro-drug Drug. 代谢步骤o 相相 (Phase )(Phase )n氧化、还原或水解,使药物分子结构中引入或暴露出极性集团;Q 微粒体代谢Q细胞色素P450同工酶 (CYP450):细胞光面内质网Q主要是肝(肝药酶)Q还包括胃肠道、肺、肾Q 非微粒体代谢Q水解: 酯酶、酰胺酶Q单胺氧化酶: Q乙醇代谢: 脱氢酶o 相相 (Phase )(Phase ) n结合内源性葡萄糖醛酸、硫酸、醋酸等,生成易溶于水且极性高的代谢物排出体外。代代 谢谢I I期期II II期期药物药物结合结合药物药物无活性无活性 活性活性 或或 结合结合结
20、合结合药物药物亲脂亲脂 亲水亲水 排泄Relative contributions of various cytochrome P450 isoforms (A) and different phase II pathways (B) to metabolism of drugs inclinical useMany drugs are metabolized by two or more of these pathways. Note that two pathways, CYP3A4/5 and UGT, are involved in the metabolism of more tha
21、n 75% of drugs in use. DPYD, dihydropyrimidine dehydrogenase; GST, glutathione-S-transferase; NAT, N-acetyltransferase; SULT, sulfotransferase; TPMT, thiopurine methyltransferase; UGT, UDP-glucuronosyltransferase. 药物代谢酶o 肝药酶特点:n 选择性低n 变异性大n 酶活性易受外界因素影响o 酶诱导剂:苯巴比妥(phenobarbital)n自身耐受& 交叉耐受o 酶抑制剂:西咪替丁
22、(cimetidine)芳香烃受体孕烷X受体雄烷氟喹诺酮异烟肼氟西汀环孢素环孢素伊曲康唑伊曲康唑利福平利福平麦芽汁麦芽汁四、排泄(Excretion)o 药物或代谢物 排泄器官 or 分泌器官 体外o 排泄器官: n肾 n胆道 n肠道 n唾液腺 n乳腺 n汗腺n肺1. 肾脏o 最重要排泄器官o 只有非结合型药物 (MW20000) 才能被肾小球滤过肾小管分泌(Renal tubule secretion)o 在近曲小管通过载体分泌o 两类非选择性主动分泌通道: n anion passage (阴离子(酸类)通道)n cation passage (阳离子(碱类)通道)o 竞争性抑制: n e
23、g,丙磺舒(probenecid) 抑制青霉素(penicillin)、吲哚美辛(indomethacin)的分泌排泄.o 不受血浆蛋白结合的影响.肾小管主动分泌的药物肾小管重吸收(Renal tubule reabsorption)o 远曲小管o 脂溶性药物被动重吸收o 改变尿液pH: n 酸性尿 = o 碱性药物排出 o 酸性药物重吸收n 碱性尿 = o 酸性药物排出o 碱性药物重吸收2. 胃肠道:胆汁-粪便途径LiverGutFeces excretionPortal veinBile duct胆汁排泄(biliary excretion)和肝肠循环(Enterohepatic recy
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