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第三章药物的蛋白结合Drug-ProteinBinding一、概述•含义：血液通常分为红细胞和血浆两部分•狭义的概念：血浆中含有6～8％的蛋白质，其构成如下：清（白）蛋白(分子量最小，69000。占血浆总蛋白量的50～60％，药物蛋白结合以此为主),球蛋白,纤维蛋白元,α－酸性糖蛋白,脂蛋白•广义的概念：药物与血浆蛋白、组织蛋白、其它大分子（如黑素和DNA）形成的药物－大分子复合物•特点：是可逆或不可逆的过程（1）不可逆过程：一般是化学反应的结果，药物通过共价键与蛋白大分子牢固结合，这种结合可以解释药物的毒性，化学致癌的毒性持久，而活性化学中间体的毒理反应则时间较短，例如，大剂量扑热息痛的肝中毒，是由于其生成了中间代谢物，它的活性很强，极易和肝蛋白相互作用。（2）可逆过程：对大多数药物而言。这种可逆药物蛋白结合是由于药物以较弱的化学键（氢键or范德华力）和蛋白结合，组成蛋白链的AA有－OH、－COOH、或其它基团，可和药物发生可逆的相互作用。３蛋白结合药物的特点：•不易通过细胞膜，所以分布受到限制，相反游离或未结合药物能通过膜，因此有治疗活性。•无药理活性，不能发挥治疗作用，活性受限制4.研究蛋白结合的方法•通常用纯化的蛋白（如清蛋白即白蛋白）进行体外研究，以此评价药物蛋白结合•主要有平衡透析和超过滤的方法5.影响药物蛋白结合的因素•药物a.药物的理化性质b.体内药物总浓度•蛋白ａ．用于药物蛋白结合的蛋白数量ｂ．合成蛋白的质量或理化性质•药物与蛋白间的亲和力，包括结合常数的大小•药物相互作用ａ．其他物质在蛋白结合部位与药物的竞争ｂ．其他药物使蛋白发生变化，从而改变药物和蛋白的亲和力。例如，阿斯匹林可使清蛋白上的赖氨酸乙酰化。•患者病理生理状况例如，肾患者和肝患者的药物蛋白结合可能减少。年龄差异，新生婴儿蛋白浓度低。二．血浆中药物蛋白结合与分布及消除的关系•血浆中药物可以和蛋白可逆结合，也有部分游离穿过细胞膜，分布到各种组织（包括肾和肝等与药物消除有关的组织）。•肾主动分泌是一个载体传递系统，与血浆蛋白相比，载体系统和游离药物分子有更大的亲和力，所以，主动肾排泄不管药物是否和蛋白结合，都能迅速将药物排出。•如果药物被取代后离开血浆蛋白，游离药物可分布于组织并和有关受体相互作用产生药效，游离药物也可被清除。三.药物蛋白结合对表观分布容积的影响•表观分布容积（Vd,apparentvolumeofdistribution）是指药物在体内充分分布的假设前提下，体内全部药物按血中同样浓度溶解时所需要的体液总体积。•Vd与药物的蛋白结合及药物在组织中的分布密切相关，可用来评价体内药物分布的程度。•总分布容积是指体内药物所分布的所有容积的总和，就解剖学意义而言，药物分布于血液容积（血管内）和组织容积（血管外）之中。•表观分布容积受药物血浆蛋白结合分数的影响，游离药物分数的增加将导致表观分布容积的增加。它们有如下关系：V=VB+(fB/fT)VT（1.1）•上式中，V：总分布容积；VB：血液表观分布容积；fB：血液中游离药物分数；VT：组织表观分布容积；fT：组织中游离药物分数。•例题：血液表观分布容积等于体重的8%，对于70Kg受试者则为5.6L，组织表观分布容积等于36.4L。由于血液蛋白结合,药物突然游离，其结合率从97%降为95%。试计算药物总分布容积的变化。假设组织游离药物浓度等于开始时血液游离药物浓度。•对于高度血浆蛋白结合的药物，游离药物的微小变化会引起总分布容积的显著变化。•对于血浆蛋白结合不高的药物，有游离药浓度的小量增加所引起的总分布容积的增加在临床通常是不重要的。四.蛋白结合的动力学•可逆药物-蛋白结合的动力学可用质量作用定律表达如下：蛋白+药物≒药物-蛋白复合物〔P〕+〔D〕≒〔PD〕(1.2)•根据方程1.2和质量作用定律，结合常数Ka可表示为产物摩尔浓度之比。Ka=[PD]/[P][D](1.3)•药物蛋白形成复合物的程度由结合常数Ka决定。Ka大小反映药物蛋白结合的程度。与蛋白牢固结合的药物有很大的Ka值，并且绝大部分以药物-蛋白复合物存在，对于这样的药物，要得到适当的游离药物治疗浓度，需要很大的剂量。•由于清蛋白是血浆药物蛋白结合的主要蛋白，因而体外研究大多利用清蛋白作为标准蛋白的来源。•为研究药物的结合行为，定义可测定的量r如下：r=结合药物的mol数／总蛋白mol数=[PD]/[PD]+[D]（1.4）•根据方程1.3，[PD]=Ka[P][D]；代入方程1.4得:r=Ka[P][D]/Ka[P][D]+[P](1.5)•上述方程描述了最简单的情况，即1moldrug与1molPr结合成1:1complex。•这种情况假定药物分子只有一个独立的结合部位，如果每个Pr分子有n个相同的独立结合部位，则上式变为：r=nKa[D]/1+Ka[D](1.6)•与药物分子相比，Pr分子相当大，可有一个以上药物结合类型，此时，药物以它自己的结合常数独立结合于每一结合部位，则1.6可用下式表示：r=n1Ka1[D]/1+Ka1[D]+n2Ka2[D]/1+Ka2[D]+…（１.7)上式中，下标数字表示不同类型的结合部位，K表示结合常数；n表示每个清蛋白分子的结合部位数目五结合常数和结合部位数目的求法1.体外法（倒数法）将1.6方程倒置可得如下方程：1/r=1+Ka[D]/nKa[D]1/r=1/nKa[D]+1/n（1.8）1/r对1/[D]的图象叫做双倒数图，在y轴上的截距为1/n，斜率为1/nKa。∴从截距可知n,然后从斜率可求得Ka。1•体内法：常用药物结合百分数表示血浆中药物蛋白结合的程度。可用实验方法测定药物结合分数:β=结合药物浓度/血浆中总药浓度即：β=[D]B/[D]T(1.9)由于r=结合药物浓度／总蛋白浓度=[D]B/[P]T=nKa[D]/1+Ka[D](1.10)•将上式重排如下：[D]B/[D]=nKa[P]T-Ka[D]B(1.10)[D]B为结合药物；[D]为游离药物，可由试验测定。以[D]B/D~[D]B作图得一直线，直线的斜率即为结合常数ka。七.药物蛋白结合的临床意义•从血浆蛋白浓度的变化推测游离药物浓度药物结合分数可以随血药浓度和给药剂量而变化，此外，还应考虑患者的血浆蛋白浓度。如患者的血浆蛋白浓度降低，对于任何给予的药物剂量，游离活性药物可能高于预期值。血浆蛋白浓度受许多变量控制，即•蛋白因素蛋白的合成；蛋白的分解代谢；清蛋白在血管内和血管外的分布；血浆蛋白，尤其是清蛋白清除。降低血浆蛋白浓度的因素（疾病因素）•肝脏疾病•创伤、手术•烧伤•肾脏疾病•降低蛋白合成•增加蛋白分解、代谢•清蛋白分布于血管外•过多的蛋白清除相互作用与药物蛋白结合•对于血浆蛋白结合程度不高的药物•药物取代血浆蛋白上的内源性物质如胆红素药物蛋白结合与药物作用持续时间•药物有强且可逆的蛋白结合强力霉素和血清蛋白结合率为93%，清除t1/2是15.2h;土霉素和血清蛋白结合率为35.4%，清除t1/2是9.2h.表2.四环素类似物iv.后它们的血清蛋白结合、t1/2、肾清除率和尿复得率四环素类似物血清结合t1/2(h)肾清除率尿复得率（ml/min）（％）土霉素35.49.298.670四环素64.68.573.560去甲金霉素90.812.736.545强力霉素93.015.116.045•结合强、主动分泌的药物，t1/2短当血液流经肾脏时，主动分泌可将药物从蛋白中移去或脱离。