第三节 药动学
一、药物的体内过程
药物从进入机体至离开机体,可分为四个过程:
(一)药物的跨膜转运:
※药物在体内的主要转运方式是被动转运中的简单扩散!
Ⅰ、被动转运——简单扩散
1.概念:指药物由浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散,
以浓度梯度为动力。
2.特点:①不消耗能量
②不需要载体
③转运时无饱和现象
④不同药物同时转运时无竞争性抑制现象
⑤当膜两侧浓度达到平衡时转运即停止
3.影响简单扩散的药物理化性质(影响跨膜转运的因素)
(1)分子量 分子量小的药物易扩散;
(2)溶解性 指药物具有的脂溶性和水溶性
脂溶性大,极性小的物质易扩散
(3)解离性 非离子型药物可以自由穿透,
离子障是指离子型药物被限制在膜的一侧的现象。
※ 药物的解离程度受体液PH值的影响
4.体液PH值对弱酸或弱碱药物的解离的影响:
即:解离型=非解离型
※pKa(解离常数)的含义:
当解离和不解离的药物相等时,即药物解离一半时溶液pH值。
每一种药物都有自己的pKa。
即:解离型 = 非解离型
※总结:体液PH值对药物解离度的影响规律:
◇酸性药物在酸性环境中解离少,容易跨膜转运。
达到扩散平衡时,主要分布在碱侧。
◇碱性药物在碱性环境中解离少,容易跨膜转运。
达到扩散平衡时,主要分布在酸侧。
同性相斥、异性相吸
或“酸酸碱碱促吸收;酸碱碱酸促排泄”
某弱酸性药物pKa=3.4,若已知胃液,血液和碱性尿液的pH 值分别是1.4,7.4和8.4。问该药物在理论上达到平衡时,哪里的浓度高?
A.碱性尿液>血液>胃液
B.胃液>血液碱性>尿液
C.血液>胃液>碱性尿液
D.碱性>尿液>胃液血液
E.血液碱性>尿液>胃液
【正确答案】A
【正确解析】酸性药物在酸性环境中解离减少,非离子型药物增多,容易跨膜,因此分布少。
在碱性尿液中弱碱性药物
A.解离多,重吸收少,排泄快
B.解离少,重吸收多,排泄快
C.解离多,重吸收多,排泄快
D.解离少,重吸收多,排泄慢
E.解离多,重吸收少,排泄慢
【正确答案】D
【正确解析】碱性药物在碱性环境中解离减少,非离子型药物增多,容易跨膜,因此重吸收增加,排泄减慢。
Ⅱ、主动转运
特点:①需要载体,有特异性和选择性;
②消耗能量;
③有饱和现象;
④不同药物同时转运时有竞争性抑制现象;
如:青霉素与丙磺舒
⑤与膜两侧的浓度无关
※ 主动转运可使药物集中于某一器官或组织。
Ⅲ、膜动转运
1.胞饮
2.胞吐
(二)药物的吸收和影响因素
1.概念:药物从用药部位进入血液循环的过程。
方式:多数药物的吸收属于被动转运过程。
iV不存在吸收过程。
吸收快——显效快;
吸收多——作用强;
2.影响吸收的因素:
(1)消化道吸收:
① 吸收方式:被动转运(脂溶扩散)
② 口服给药:
1〉主要吸收部位:小肠(面积大、血流量大、肠腔内pH 4.8~8.2);
2〉吸收途径:肠道内吸收→毛细血管→肝门静脉→肝 →肝静脉→体循环;
3〉首过效应:首关效应。口服药物在胃肠道吸收后,首先进入肝门静脉系统,某些药物在通过肠黏膜及肝脏时,部分可被代谢灭活而使进入体循环的药量减少,药效降低。如硝酸甘油(首关效应明显,舌下给药)。
③ 舌下给药:经口腔粘膜吸收
特点:速度快,无首过效应;
④ 直肠给药:经痔(上/中/下)静脉吸收入血
特点:血流较丰富,首过消除 <口服(痔上静脉经肝脏入血);
缺点:吸收不规则、不完全;药物可对直肠粘膜有刺激;
⑤ 吸收环境的影响:胃内的pH值(影响药物的解离);胃排空、肠蠕动速度(影响吸收的时间);肠内容物多少(影响吸收面积)。
(2)注射给药的吸收
1〉特点:吸收迅速、完全
2〉吸收方式:简单扩散,滤过
3〉影响因素:
*注射部位血流量越丰富,吸收越快且完全;
*疾病状态影响注射部位血流,影响药物吸收;
*药物剂型:水溶液吸收迅速;油剂、混悬剂等可在局部滞留,吸收慢。
(3)呼吸道吸收:经肺泡上皮细胞或呼吸道粘膜吸收
特点:速度快(似静脉给药),无首过效应;
缺点:剂量难控制,药物可能对肺泡上皮有刺激性;
适用的物质:小分子脂溶性、挥发性药物或气体。
如异丙肾上腺素气雾剂,有机磷酸酯类等。
(4)皮肤和黏膜吸收:黏膜>皮肤
经皮给药:完整皮肤与破损皮肤;
经皮给药的局部作用与吸收作用(透皮吸收),如硝苯地平贴皮剂、硝酸甘油缓释贴皮剂等。
鼻腔给药:
特点:吸收面积大,血管丰富,吸收迅速,无首过效应;
(三)药物的分布及影响因素
1.分布
概念:药物吸收后从血液向组织器官转运的过程;
药物自血浆消除的方式之一;
药物分布不均匀,不同步;
大多数以被动转运方式分布,如果以主动转运方式转运,则药物可集中于某一组织器官
2.影响分布的因素
(1)与血浆蛋白的结合
血浆蛋白有:清蛋白(白蛋白)、β-球蛋白、酸性白蛋白等;
一般规律:酸性药物多与白蛋白结合;碱性药物多与α1-糖蛋白结合;
特点:可逆性:饱和性;竞争性(竞争排挤,浓度增加);
如:华发林、非甾体类抗炎药、磺胺类药物、氯丙嗪主要与白蛋白结合。
(2)体内的特殊屏障:
■ 血脑屏障——是一种选择性阻止各种物质由血液进入脑的屏障,有利于维持中枢NS内环境相对稳定;
特点:致密,通透性差;病理状态下通透性可增加;
◇分子小,脂溶性高,极性小的物质易于通过
■胎盘屏障——特点:通透性高。
妊娠用药禁忌!!
■血眼屏障——局部给药。
(3)组织的亲和力:
碘——甲状腺
但不一定是作用的靶器官:硫喷妥钠——脂肪组织;四环素与钙络合沉积于骨骼及牙齿中;
(4)局部器官血流量(再分布)
人体脏器的血流量以肝最多,肾、脑、心次之。这些器官血流丰富、血流量大,药物吸收后往往在这些器官迅速达到较高浓度。药物从血流丰富的器官到其他组织器官的过程叫再分布。如:硫喷妥钠。
(5)体液的pH和药物的理化性质
弱酸性药物主要分布在细胞外液(pH约7.4);弱碱性药物在细胞内(pH约7.0)浓度较高。
举例:口服碳酸氢钠抢救巴比妥类药物中毒。
同性相斥、异性相吸
(四)药物的代谢
1.代谢:是指药物在体内发生的结构变化,或称生物转化;
2.代谢部位:主要是肝脏;
3.药物代谢过程:
Ⅰ相反应:氧化、还原、水解;
Ⅱ相反应:结合(与葡萄糖醛酸或乙酰基、甘氨酸、硫酸等结合)
4.转归
①失活:药理活性下降或消失,极性增加,易于排出;
②活化:前体激活(无活性→有活性);
代谢激活(母体和转化物均有活性)
③仍保持活性,强度改变
5.药物代谢酶:
◆ 专一性酶:
AChE COMT MAO
◆ 非专一性酶:肝药酶
肝脏微粒体混合功能酶系统,主要为细胞色素P450(CYP)
6.肝药酶的特性
(1)选择性低:针对各种药物均有作用;
(2)变异性较大:个体差异大,先天,年龄,营养状态,机体功能状态,疾病等均可影响其含量及活性;
(3)易受外界因素诱导或抑制
◇肝药酶诱导剂,使药酶的数量增加,或活性提高。
如:苯巴比妥、苯妥英钠、利福平、地塞米松等。
举例:孕妇在产前两周服用苯巴比妥60mg/d,可诱导新生儿肝微粒体酶,促进血中游离胆红素与葡萄糖醛酸结合后从胆汁排出,可用于预防新生儿的核黄疸。
◇肝药酶抑制剂,使药酶的数量减少,或活性降低。
如:氯霉素、对氨水杨酸、异烟肼、保泰松、西咪替丁等。
举例:氯霉素与苯妥英钠合用,可使苯妥英钠在肝内的生物转化减慢,血药浓度升高,甚至可引起毒性反应。
【例题】口服苯妥英钠几周后又加服氯霉素,测得苯妥英钠血浓度明显升高,这现象是因为
A.氯霉素使苯妥英钠吸收增加
B.氯霉素增加苯妥英钠的生物利用度
C.氯霉素与苯妥英钠竞争与血红蛋白结合,使苯妥英钠游离增加
D.氯霉素抑制肝药酶使苯妥英钠代谢减少
E.氯霉素诱导肝药酶使苯妥英钠代谢增加
【正确答案】D
(五)药物的排泄
1.概念:排泄是指药物以原形或代谢产物经不同排泄器官排出体外的过程,是药物作用彻底清除的过程。
2.排泄器官:肾脏(主要)、肺(挥发性药物及气体)、胆汁、腺体(乳腺,汗腺,唾液腺汁)。
3.肾排泄过程及影响因素
(1)肾小球滤过
→受肾功能的影响,肾功能下降使药物排泄减慢,
易引起蓄积中毒;
(2)肾小管分泌(主动转运)
→竞争分泌通道,举例:丙磺舒与青霉素
(3)肾小管重吸收(被动转运)
→受尿液pH与药物解离度的影响;
“酸碱碱酸促排泄”
4.胆汁排泄
(1)途径:肝脏——胆汁——肠腔——粪便。
(2)自胆汁排进十二指肠的结体型药物在肠中经水解后再吸收,形成肝肠循环,使药物作用时间延长。药时曲线有双峰现象。
举例:洋地黄毒苷的肝肠循环比例25%,T1/2:5~7天,作用消 失需2~3周。
5.其他途径
乳汁、经肺呼出、粪便、唾液等。
二、药动学的基本概念及相关参数
(一)药物时量关系和时效关系
给药后药物随时间迁移发生变化,这种变化以药物浓度(或对数浓度)为纵坐标,以时间为横坐标绘出曲线图,为时-量曲线;药效为纵坐标,时间为横坐标为时-效曲线。
1.峰浓度(Cmax)和达峰时间( Tmax):
指血管外给药后药物在血浆中的最高浓度值及其出现的时间。
2.血管外途径给药的3期:
①潜伏期:用药后到开始出现疗效的一段时间。
②持续期:药物维持有效浓度的时间,其长短与药物的吸收及消除速率有关。
③残留期:药物已降到有效浓度以下,但尚未从体内完全消除。
(二)药动学参数计算及其临床意义
1.表观分布容积;
2.曲线下面积;
3.生物利用度;
4.消除速率常数;
5.半衰期;
6.清除率;
1.表观分布容积(Vd)
Vd是理论上或计算所得的表示药物应占有体液容积,以L或L/kg表示,而并非药物在体内真正占有的体液容积,故称“表观”分布容积。
Vd的意义:
① 进行血药浓度与药量的换算;
② 可推测药物在体内的分布情况:
③ Vd越大,药物排泄越慢;Vd越小,药物排泄越快。
例如:一60kg体重的人,体液总量约为42L。
2.曲线下面积(AUC):
——反映一次给药后一段时间药物在体内的总量
3.生物利用度(F)
指血管外给药后其中能被吸收进入体循环的药物相对分量及速度。公式为:
(1)绝对生物利用度
意义:评价吸收程度和速度。
AUCpo:AUC(血管外给药),AUCiv :AUC(血管内给药)
(2)相对生物利用度意义:比较2种制剂的吸收情况评价制剂质量。
4、消除速率常数( K )——指单位时间内消除药物的分数,如K为 0.17h-1即每小时消除剩余量的17%。
5、消除半衰期(t1/2) ——指血药浓度降低一半所需要的时间。
6.清除率——是指单位时间内机体能将多少容积血浆中的药物清除
◇反映肝肾功能 单位:L/h或ml/min
CL = CL肾脏 + CL肝脏 + CL其他
【例题】
A.达峰时间
B.曲线下面积
C.半衰期
D.清除率
E.表观分布容积
1.可反映药物吸收快慢的指标是
【正确答案】A
2.可衡量药物吸收程度的指标是
【正确答案】B
3.可反映药物在体内基本分布情况的指标是
【正确答案】E
4.可用于确定给药间隔的参考指标是
【正确答案】C
(三)房-室模型
(四)药物消除动力学
(1)一级消除动力学的特点:
① 消除速度(单位时间消除药量)与当时药量成正比。故又称定(恒)比消除。即单位时间消除药物比例固定;
◇先快后慢
② t1/2(半衰期)恒定,与给药剂量和药物浓度无关;
③ 是绝大多数药物在治疗量时的消除方式;
④ 单次给药经5个t1/2基本消除;
一级动力学消除的时量曲线
【例题】某药在体内按一级动力学消除,在其吸收达高峰后抽血两次,测其血浆浓度分别为150μg/ml及18.75μg/ml,两次抽血间隔9小时,该药的血浆半衰期是
A.1小时
B.1.5小时
C.2小时
D.3小时
E.4小时
【正确答案】D
【答案解析】一级消除动力学的半衰期是固定的,则第一个半衰期后血药浓度是150÷2=75;第二个半衰期后血药浓度是75÷2=37.5;第三个半衰期后血药浓度是37.5÷2=18.75。
证明经过3个半衰期血药浓度从150降到了18.75。时间间隔是9小时,9÷3=3,故半衰期是3个小时。
(2)零级消除动力学的特点:
1.消除速率与血药浓度无关,是固定的值,故又称恒量消除;
2.这个恒定的速率就是最大消除速率;
3.只有极少数药物,或当机体消除功能低下,或用药量超过机体最大消除能力的时候,药物按恒量消除;
4.没有固定的半衰期。
零级动力学消除的时量曲线
(五)多次给药的特点:
1.连续给药5个t1/2血浆中药物浓度达到稳态浓度(CSS )——又称坪值。
2.达到CSS时,给药速度与消除速度相等。
静脉注射和血管外多次给药时的稳态血药浓度
3.坪值高低与单位时间内(每日)药量成正比。药量越大,坪值越高;药量越小,坪值越低。
4.血药浓度的波动幅度取决于给药间隔。给药间隔越短,血药浓度的波动越小;反之波动越大。
5.单位时间内给药量不变,则坪值不变。给药间隔越小,波动越小;间隔越大,波动越大。
如:静脉给药的血药浓度波动最小。
6.首剂加倍(负荷剂量):是指第一次用药量是常规剂量的两倍
特点:可使血药浓度迅速达到坪值;
例如:洋地黄毒苷半衰期为36个小时,达坪需一周时间。
【例题】
A.经2~3个t1/2后可达稳态浓度。
B.稳态浓度水平提高,但达稳态浓度时间不变
C.波动度减少
D.时量曲线呈脉冲式变化,药物浓度无累积现象
E.用药后立即达到稳态浓度
1.重复给药,给药间隔小于1个t1/2,增加每次给药剂量而不改变给药间隔时间
【正确答案】B
2.重复给药,给药间隔大于1个t1/2,不改变给药剂量时
【正确答案】D
3.重复给药,给药间隔等于1个t1/2,首次给予负荷量
【正确答案】E
4.重复给药,不改变给药剂量,缩短给药间隔时间
【正确答案】C