药代动力学

药代动力学北京大学临床药理研究所魏敏吉电话：82802538药代动力学（Pharmacokinetics）：应用动力学原理与数学处理方法，研究药物在体内吸收、分布、代谢、排泄等过程的速度规律。l研究药物在体内的动态规律（时间过程）。l研究体内对药物的作用（药代与药效学的区别）范围：ADME过程中存在的量时变化规律的描述l吸收（Absorption）、l分布(Distribution)、l代谢或生物转化(Metabolismorbiotransformation)、l排泄(Excretion)、l蛋白结合率(proteinbindingrates)。处置（disposition）包括分布、排泄、代谢消除（elimination）包括代谢消除、排泄消除。概念：药物动力学和药代动力学•群体药代动力学(populationpharmacokinetics,PPK)－利用稀疏数据研究群体的特征、变异和各种因素对药代动力学影响的药代动力学方法。主要用于个体化给药方案设计•临床药代动力学(clinicalpharmacokinetics)－在人体中进行的药代动力学研究。•相关学科：药理学→临床药理学→临床药代动力学。药代动力学研究的意义：l指导前期药物开发研究ADME（T）l指导选择合适的给药途径p.o.i.v.i.ml对药效学研究的指导PK/PDl指导药物的注册Registrationl确定药物的给药方案dose&intervall研究药物剂型的影响dosageformsl指导临床合理用药rationaluseofdrugsl研究种属差异Racel研究不同人群的差异populationl研究不同影响因素的影响physiological&pathogenicfactorsl研究药物之间相互作用druginteraction生物等效性：bioequivalanece：一种药物的不同剂型(或不同产地)在相同的试验条件下，给以相同的剂量，其吸收速度和程度没有明显的差异。生物利用度（bioavailability）：剂型中药物被吸收进入血液的速度和程度。分相对生物利用度和绝对生物利用度。对口服药物它描述药物由胃肠道吸收经过肝脏而到达体循环血液中的药量占口服剂量的百分数。生物利用度是反映药物内在质量的重要指标。生物等效性是保证含有同一药物不同制剂质量一致性的主要依据。•生物等效性研究的目的：评价同一药物的质量一致性，用于注册目的和临床应用。–医生在使用2种或以上品牌或不同口服制剂的药物时，如果药物之间存在生物等效性，两种药物可以互相代替，而不导致药效和不良反应的变化。如通用药物代替专利药物，国产药物代替进口药物•评价药物是否具有临床意义上的等效的方法–化学等效：含量、溶出度测定等。–生物等效：用药代动力学的研究证实。–疗效等效：药效学研究、临床试验证实药代动力学－吸收吸收部位l胃肠道l口腔l皮肤l肺l粘膜l注射部位•首过效应：胃、小肠、大肠吸收的药物经过门静脉进入肝脏，在肝脏代谢酶的作用下，某些药物在进入大循环时受到较大的损失•吸收原理：跨膜转运。被动扩散、主动转运（载体转运）、胞饮作用、P-糖蛋白(Coca-2细胞)组织分布影响组织分布的因素•组织血流量、细胞膜通透性、蛋白结合率、药物与组织的亲合性等•血脑屏障•母体胎盘屏障•肝肠循环代谢药物在体内经历化学结构的变化分:•1相反应（功能基团导入）•2相反应（结合反应）•代谢器官：肝脏、胃肠道代谢反应的酶：特异性酶和非特异性酶•P450酶：肝微粒体中的一种色素，在还原状态下与CO结合在450nm处有明显吸收。分许多亚型•酶的诱导与抑制•药物相互作用（同一P450酶代谢的药物）影响药物代谢的因素•年龄•基础病•性别•种族•个体•联合用药•食物排泄：排泄器官：肾脏、肠道、皮肤、呼吸、乳汁•胆汁排泄•肾脏排泄：1.肾小球滤过2.肾小管分泌：主动转运药代动力学模型•用数学的方法模拟药物在体内的吸收、分布和消除（排泄和代谢）的速度过程。•确定合适反应药物在体内动态规律的数学模型后，可以确定药物的一些参数，利用这些参数指导新药的研发、临床合理用药等。•目前有：房室模型、非房室模型、生理药代动力学模型房室模型•房室：开放、浓度均一性、房室之间转运、与解剖生理的关系•单室模型（中央室）•多室模型（中央室和至少一个周边室）•药物在中央室与周边室之间分布，药物从中央室消除药物在体内的消除•一级速率消除=dc/dt=-kc•零级速率消除=dc/dt=-k•受酶促限制的速率过程（非线性速度过程）：与米氏方程类似，低浓度时呈现为一级速率方程，高浓度时呈现零级速率过程单室模型•静脉推注•静脉滴注•血管外给药二室模型•静脉推注•静脉滴注•血管外给药多室模型•静脉推注•静脉滴注•血管外给药单剂量给药和多剂量给药模型的确定：判断标准：•图解判断•残差平方判断•用r2进行判断•AIC判断法•F检验药代动力学计算•原理：吸收、分布、消除是三个同时进行的过程，1.吸收初期：吸收+分布+消除2.分布期：分布+消除3.消除期：消除计算方法：•消除相非线形回归，求出消除相参数•分布期中扣除消除的影响，得分布相参数•吸收相中扣除分布、消除过程得影响得吸收相参数•WinNolin,Nonmen,NDST-21,3P97,3P87程序药代动力学参数及其意义1.生物半衰期(biologicalhalflife)t1/2hrt1/2=0.693/k吸收半衰期t1/2()消除半衰期t1/2()半衰期数体内残留药量（％）被消除的药量1505022575312.587.546.2593.7553.1396.8761.5698.4470.7899.2280.3999.6190.2099.80100.1099.90.Cmaxmg/Ltmaxhrormin表观分布容积(apperentvolumeofdistribution)VdL人体体液约为40L，细胞外液约为10－20L，血浆约为5L。Vd=D/CKel1/hrt1/2=0.693/Kel单室模型Kel=K二室模型Kel=清除率(clearance)ClL/hr单位时间内药物被从中消除体液的体积。有Clr,Clh之分曲线下面积AUC(Areaundercurve)mg/L.hr生物利用度F(Bioavailability)无单位绝对生物利用度相对生物利用度F=(AUCtest/AUCreference)*100%AUC0=AUC0t+Ct/K波动系数：长效、控释制剂需进行多剂量给药达稳态后研究血药浓度的波动性FI=2(Cmax-Cmin)/(Cmax+Cmin)PK参数的意义T1/2：反映药物在体内消除的快慢，常用来决定给药间隔Cmax：反映药物在体内达到峰值时的浓度，决定药物是否产生药效或带来不良反应。Tmax：反映药物达到最高浓度时的时间，决定药物产生药效或不良反应的快慢Vd：反映药物在体内的分布大小Ke（）：消除速率常数，反映药物在体内消除的快慢。CL：清除率，反映药物从体内消除的快慢。AUC：反映药物吸收的大小F：试验药的AUC相对于对照药的AUC大小，反映药物的吸收相对比（生物等效性）生物等效性（生物利用度）和药代动力学的区别1．研究目的不同2．对照药的设立3．给药途径。生物等效性仅适应于口服给药的药物4．剂量的不同5报告的结果不同生物等效性研究与药代动力学研究的共同点选择受试者、采集标本、建立方法、标本测定、药代动力学计算。生物样品及其测定•生物样品(标本)的种类–血液：血清(不加抗凝剂)。1ml全血可出大约0.5ml血清；血浆(加抗凝剂如肝素、草酸钠等)，1ml全血可出大约0.6ml血清。血浆可以立即离心，血清需要室温放置（药物稳定性？）–尿液：按照时间间隔取样。一般按照人体的生理特点以2个小时或以上的时间段取样，留样前样品需要均匀化处理，计体积后留样–唾液：口腔内刺激后收集–粪便：均匀化，称重后留样–胆汁或腹水：仅适合手术的病人–其它：如呼气、汗水、前列腺液、痰液、脓水，乳汁、毛发、指甲等生物标本的特点•药物浓度低：ug/ml(GC,HPLC,EC),ng/ml(LC-MS),pg/ml(放免)。•干扰产物多：蛋白结合药物，游离药物，代谢产物（活性），内源性物质，联合用药。•随时间变化：•受量的限制：生物样品及其测定•标本的代表性–血液：可以反映药物即刻的变化与药物的疗效、不良反应紧密相关。–尿液：反映药物经过肾脏排泄的量–粪便：反映药物经过肠道排泄的量–其它：组织分布的浓度和量生物样品及其测定•标本的保存(经过保存目的的处理后)–低温保存•－20°C保存•－40°C保存•－70°C保存–保存时的添加剂：酶抑制剂、抗氧剂等药物浓度的测定•游离部分（与药物疗效直接相关）•药物与血浆蛋白的结合部分（结合型与游离型药物呈动态平衡，注意与结合性代谢产物的区别）•目前分析方法测定的是药物总体浓度，为游离和结合部分之和•蛋白结合率生物样品及其测定•标本的处理方法：依据所选择的测定方法进行。–去微粒后直接进样或稀释进样：离心处理，5000r/min的离心去不溶微粒；10000r/min的离心结合滤膜去除部分生物大分子。–去除蛋白：沉淀处理。常用的方法有(1)与水互溶的有机溶剂沉淀如甲醇、乙腈等，用量为血浆用量的1.5倍以上。灵敏度降低;(2)有机酸如三氯乙酸、高氯酸等沉淀。特点是用量少(0.5倍)、沉淀完全，缺点为药物在酸性环境中可能被破坏。(3)超滤或透析法。萃取处理。–结合物水解：酸水解、酶水解生物样品及其测定–萃取处理：样品浓缩，灵敏度提高，回收率低、数据的精密度有时不如沉淀法•液－液萃取：萃取溶剂正己烷、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇等。毒性，与水溶解，标本的酸化或碱化(药物在分子状态易被萃取)•液固萃取(固相萃取)SPE(solidphaseextraction)，商品化的萃取短柱和自动萃取仪生物样品及其测定–萃取处理：•回提处理•吹干处理•衍生化生物样品及其测定标本主要处理方法血浆或血清离心、超滤蛋白沉淀萃取尿液或唾液离心稀释萃取粪便离心萃取胆汁离心稀释萃取方法的建立•待测标本的特点：–药物浓度低，浓度为g/ml,ng/ml,pg/ml–干扰组分多，游离和结合的药物、内源性物质、代谢产物。–标本的量少–不易获得–标本的分解方法的建立•仪器的选择(分离和定量能力)–色谱法：气相色谱法GC、液相色谱法HPLC–毛细管电泳：CE(CE-UV,CE-FL,CE-MS)–光谱法：少用–生测法：–免疫法：放射免疫、酶免疫等，专一性强、灵敏度高，干扰少，局限于试剂盒方法的建立•对测定灵敏度的要求–一般要求可以测定峰值浓度的1/10~1/20。–低浓度时的定量误差在20％以内方法的考核(validation)•（一）特异性(specificity)•须证明所测定物质是受试药品的原形药物或特定活性代谢物。生物样品所含内源性物质或代谢物不得干扰对样品所测物质的分析。根据药物结构特性，首选色谱法，如HPLC、GC、GC-MS或LC-MS等方法，并确定保证分析方法特异性的最佳条件。色谱法应提供空白生物样品、标准品、空白生物样品加入标准品及用药后生物样品的色谱图，以反映分析方法的特异性。•6份空白样品的测定方法的考核(validation)•（二）标准曲线与线性范围(regressionlineandrange)•所测定物质的浓度与响应的相关性，用回归分析方法（如用加权最小二乘法）所得的回归方程来评价。标准曲线高低浓度范围为线性范围，在线性范围内浓度测定结果应可达到试验要求的精密度和准确度。•必须用至少5个浓度建立标准曲线，应使用与待测样品相同生物介质，线性范围要能覆盖全部待测浓度，不得用线性范围外推的方法求算未知样品的浓度。标准曲线不包括零点。•R0.99，6-7点线性的高低浓度比为50－500方法的考核(validation)•（三）精密度与准确度(precisionandaccuracy)•要求选择三个浓度的质控样品同时进行方法的精密度和准确度考察，低浓度选择在最低量限（LOQ）