執(zhí)業(yè)西藥師綜合輔導(dǎo):藥物體內(nèi)過程

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藥物代謝動(dòng)力學(xué),簡(jiǎn)稱為藥動(dòng)學(xué),研究藥物體內(nèi)過程及體內(nèi)藥物濃度隨時(shí)間變化的規(guī)律。藥物在體內(nèi)雖然不一定集中分布于靶器官,但在分布達(dá)到平衡后藥理效應(yīng)強(qiáng)弱與藥物血漿濃度成比例。醫(yī)生可以利用藥動(dòng)學(xué)規(guī)律科學(xué)地計(jì)算藥物劑量以達(dá)到所需的血藥濃度并掌握藥效的強(qiáng)弱久暫。這樣可以比單憑經(jīng)驗(yàn)處方取得較好的臨床療效。
    第一節(jié) 藥物體內(nèi)過程
    一、吸收
    藥物的吸收(absorption)是指藥物自體外或給藥部位經(jīng)過細(xì)胞組成的屏蔽膜進(jìn)入血液循環(huán)的過程。多數(shù)藥物按簡(jiǎn)單擴(kuò)散(simple diffusion)物理機(jī)制進(jìn)入體內(nèi)。擴(kuò)散速度除取決于膜的性質(zhì),面積及膜兩側(cè)的濃度梯度外,還與藥物的性質(zhì)有關(guān)。分子量小的(200D以下),脂溶性大的(油水分布系數(shù)大的),極性小的(不易離子化的)藥物較易通過。藥物多是弱酸性或弱堿性有機(jī)化合物,其離子化程度受其pKa(酸性藥物解離常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)值)及其所在溶液的pH而定,這是影響藥物跨膜被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn),吸收分布排泄的一個(gè)可變因素。按Handerson-Hasselbalch公式:
    由此可見不論弱酸性或弱堿性藥物的pKa都是該藥在溶液中50%離子化時(shí)的pH值,各藥有其固定的pKa值。當(dāng)Pka與pH的差值以數(shù)學(xué)值增減時(shí),藥物的離子型與非離子型濃度比值以指數(shù)值相應(yīng)變化。非離子型藥物可以自由穿透,而離子型藥物就被限制在膜的一側(cè),這種現(xiàn)象稱為離子障(ion trapping)。例如弱酸性藥物在胃液中非離子型多,在胃中即可被吸收。弱堿性藥物在酸性胃液中離子型多,主要在小腸吸收。堿性較強(qiáng)的藥物如胍乙啶(pKa=11.4)及酸性較強(qiáng)的藥物如色甘酸鈉(pKa=2.0)在胃腸道基本都已離子化,由于離子障原因,吸收均較難。pKa小于4的弱堿性藥物如安定(pKa=3.3)及pKa大于7.5的弱酸性藥物如異戊巴比妥(pKa=7.9)在胃腸道pH范圍內(nèi)基本都是非離子型,吸收都快而完全。
    少數(shù)與正常代謝物相似的藥物,如5-氟尿嘧啶、甲基多巴等的吸收是靠細(xì)胞中的載體主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(active transport)而吸收的,這一主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制對(duì)藥物在體內(nèi)分布及腎排泄關(guān)系比較密切。易化擴(kuò)散(facilitated diffusion)是靠載體順濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式,如葡萄糖的吸收,吸收速度較快。固體藥物不能吸收,片劑、膠囊劑在胃腸道必須先崩解(disintegration)、溶解(dissolution)后才可能被吸收。
    1.胃腸道給藥 口服(per os)給藥是最常用的給藥途徑。小腸內(nèi)pH接近中性,粘膜吸收面廣,緩慢蠕動(dòng)增加藥物與粘膜接觸機(jī)會(huì),是主要吸收部位。藥物吸收后通過門靜脈進(jìn)入肝臟。有些藥物首次通過肝臟就發(fā)生轉(zhuǎn)化,減少進(jìn)入體循環(huán)量,叫做首關(guān)消除(first pass elimination)。多數(shù)藥物口服雖然方便有效,但其缺點(diǎn)是吸收較慢,欠完全,不適用于在胃腸破壞的,對(duì)胃刺激大的,首關(guān)消除多的藥物,也不適用于昏迷及嬰兒等不能口服的病人。舌下(sublingual)及直腸(per rectum)給藥雖可避免首關(guān)消除,吸收也較迅速,但吸收不規(guī)則,較少應(yīng)用。
    2.注射給藥 靜脈注射(intravenous,iv)可使藥物迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)入體循環(huán),沒有吸收過程。肌肉注射(intramuscular,im)及皮下注射(subcutaneous,sc)藥物也可全部吸收,一般較口服快。吸收速度取決于局部循環(huán),局部熱敷或按摩可加速吸收,注射液中加入少量縮血管藥則可延長(zhǎng)藥物的局部作用。動(dòng)脈注射(intra-arterial,ia)可將藥物輸送至該動(dòng)脈分布部位發(fā)揮局部療效以減少全身反應(yīng)。例如將溶纖藥直接用導(dǎo)管注入冠狀動(dòng)脈以治療心肌梗塞。注射給藥還可將藥物注射至身體任何部位發(fā)揮作用,如局部麻醉。注射給藥需要醫(yī)護(hù)進(jìn)行,不方便,如果計(jì)算劑量有誤,過量注入將無法回收。
    3.呼吸道給藥 肺泡表面積大(達(dá)200m2),與血液只隔肺泡上皮及毛細(xì)管內(nèi)皮各一層,而且血流量大,藥物只要能到達(dá)肺泡,吸收極其迅速,氣體及揮發(fā)性藥物(如全身麻醉藥)可直接進(jìn)入肺泡。藥物溶液需要經(jīng)噴霧器分散為微粒,氣霧劑(aerosol)可將藥液霧化為直徑達(dá)5μm左右微粒,可以達(dá)到肺泡而迅速吸收,如在霧化器及口鼻罩間加用一個(gè)氣室則效果更好。2~5μm直徑以下的微??芍乇缓舫觯?0μm直徑微??稍谛≈夤艹练e。后者可用于異丙腎上腺素治療支氣管哮喘。較大霧粒的噴霧劑(nebula)只能用于鼻咽部的局部治療,如抗菌、消炎、祛痰、通鼻塞等。
    4.經(jīng)皮(transdermal)給藥 除汗腺外,皮膚不透水,但脂溶性藥物可以緩慢通透。許多殺蟲藥可以經(jīng)皮吸收中毒。利用這一原理可以經(jīng)皮給藥以達(dá)到局部或全身藥效,近年來有許多促皮吸收劑加氮酮(azone),可與藥物制成貼皮劑,如硝苯地平貼皮劑以達(dá)到持久的全身療效,對(duì)于容易經(jīng)皮吸收的硝酸甘油也可制成緩釋貼皮劑預(yù)防心絞痛發(fā)作,每日只貼一次。
    二、分布
    藥物進(jìn)入循環(huán)后首先與血漿蛋白結(jié)合(plasma protein binding)。酸性藥物多與清蛋白結(jié)合,堿性藥物多與α1酸性糖蛋白結(jié)合,還有少數(shù)藥物與球蛋白結(jié)合。這種結(jié)合和藥物與受體蛋白結(jié)合情況相似:
    可見藥物的血漿蛋白結(jié)合量([DP])受藥物濃度([D]),血漿蛋白(P)的質(zhì)和量及解離常數(shù)(KD)影響,各藥不同而且結(jié)合率(血中與蛋白結(jié)合的藥物與總藥量的比值)隨劑量增大而減少。藥理學(xué)書籍收載藥物的血漿蛋白結(jié)合率是在常用劑量范圍內(nèi)對(duì)正常人測(cè)定的數(shù)值。藥物與血漿蛋白的結(jié)合是可逆性的,結(jié)合后藥理活性暫時(shí)消失,結(jié)合物分子變大不能通過毛細(xì)管壁暫時(shí)“儲(chǔ)存”于血液中。上述反應(yīng)式中縱向虛線代表毛細(xì)管壁,在吸收過程中游離藥物穿透毛細(xì)管壁進(jìn)血液后與血漿蛋白結(jié)合,反應(yīng)平衡向右移,有利于吸收。在消除過程中(如肝攝取及腎小管分泌),血中游離藥物被除去,反應(yīng)平衡左移,有利于消除。藥物與血漿蛋白結(jié)合特異性低,而血漿蛋白結(jié)合點(diǎn)有限,兩個(gè)藥物可能競(jìng)爭(zhēng)與同一蛋白結(jié)合而發(fā)生置換現(xiàn)象。如某藥結(jié)合率達(dá)99%,當(dāng)被另藥置換而下降1%時(shí),則游離型(具有藥理活性)藥物濃度在理論上將增加100%,可能導(dǎo)致中毒。但一般藥物在被置換過程中,游離型藥物會(huì)加速被消除,血漿中游離型藥物濃度難以持續(xù)增高。藥物也可能與內(nèi)源性代謝物競(jìng)爭(zhēng)與血漿蛋白結(jié)合,例如磺胺藥置換膽紅素與血漿蛋白結(jié)合,在新生兒可能導(dǎo)致核黃疸癥。血漿蛋白過少(如肝硬化)或變質(zhì)(如尿毒癥)時(shí)藥物血漿蛋白結(jié)合率下降,也容易發(fā)生毒性反應(yīng)。
    吸收的藥物通過循環(huán)迅速向全身組織輸送,首先向血流量大的器官分布(distribution),然后向血流量小的組織轉(zhuǎn)移,這種現(xiàn)象稱為再分布(redistribution),如硫噴妥先在血流量大的腦中發(fā)揮麻醉效應(yīng),然后向脂肪等組織轉(zhuǎn)移,效應(yīng)很快消失。經(jīng)過一段時(shí)間后血藥濃度趨向“穩(wěn)定”,分布達(dá)到“平衡”,但各組織中藥物并不均等,血漿藥物濃度與組織內(nèi)濃度也不相等。這是由于藥物與組織蛋白親和力不同所致。因此這種“平衡”稱為假平衡(pseudoequilibrium),這時(shí)血漿藥物濃度高低可以反映靶器官藥物結(jié)合量多少。藥物在靶器官濃度決定藥物效應(yīng)強(qiáng)弱,故測(cè)定血漿藥物濃度可以估算藥物效應(yīng)強(qiáng)度。某些藥物可以分布至脂肪、骨質(zhì)等無生理活性組織形成儲(chǔ)庫(kù),或結(jié)合于毛發(fā)指(趾)甲組織。藥物的pKa及體液pH是決定藥物分布的另一因素,細(xì)胞內(nèi)液pH(約為7.0)略低于細(xì)胞外液(約7.4),弱堿性藥物在細(xì)胞內(nèi)濃度略高,弱酸性藥物在細(xì)胞外液濃度略高,根據(jù)這一原理,弱酸性藥物苯巴比妥中毒時(shí)用碳酸氫鈉堿化血液及尿液可使腦細(xì)胞中藥物向血漿轉(zhuǎn)移并加速自尿排泄,是重要救治措施之一。
    血腦屏障(blood-brain barrier)腦是血流量較大的器官,但藥物在腦組織濃度一般較低,這是由于血腦屏障所致。在組織學(xué)上血腦屏障是由血-腦、血-腦脊液及腦脊液-腦三種屏障的總稱,實(shí)際上能阻礙藥物穿透的主要是前二者。腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞間緊密聯(lián)接,基底膜外還有一層星狀細(xì)胞包圍,藥物較難穿透。腦脊液不含蛋白質(zhì),即使少量未與血漿蛋白結(jié)合的脂溶性藥物可以穿透進(jìn)入腦脊液,其后藥物進(jìn)入靜脈的速度較快,故腦脊液中藥物濃度總是低于血漿濃度,這是大腦自我保護(hù)機(jī)制。治療腦病可以選用極性低的脂溶性藥物,例如磺胺藥中的磺胺嘧啶。為了減少中樞神經(jīng)不良反應(yīng),對(duì)于生物堿可將之季銨化以增加其極性,例如將阿托品季銨化變?yōu)榧谆⑼衅泛蟛荒芡ㄟ^血腦屏障,即不致發(fā)生中樞興奮反應(yīng)。
    胎盤屏障(placenta barrier)是胎盤絨毛與子宮血竇間的屏障,由于母親與胎兒間交換營(yíng)養(yǎng)成分與代謝廢物的需要,其通透性與一般毛細(xì)管無顯著差別,只是到達(dá)胎盤的母體血流量少,進(jìn)入胎兒循環(huán)慢一些罷了。例如母親注射磺胺嘧啶2小時(shí)后才能與胎兒達(dá)到平衡。利用這一原理可以在預(yù)期胎兒娩出前短時(shí)內(nèi)注射鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛藥,新生兒不致遭受影響。應(yīng)該注意的是幾乎所有藥物都能穿透胎盤屏障進(jìn)入胚胎循環(huán),在妊娠期間應(yīng)禁用對(duì)胎兒發(fā)育有影響的藥物。
    三、生物轉(zhuǎn)化
    藥物,作為外來活性物質(zhì)(xenobiotic),機(jī)體首先要將之滅活,同時(shí)還要促其自體內(nèi)消除。能大量吸收進(jìn)入體內(nèi)的藥物多是極性低的脂溶性藥物,在排泄過程中易被再吸收,不易消除。體內(nèi)藥物主要在肝臟生物轉(zhuǎn)化(biotransformation)而失去藥理活性,并轉(zhuǎn)化為極性高的水溶性代謝物而利于排出體外。生物轉(zhuǎn)化與排泄統(tǒng)稱為消除(elimination)。
    生物轉(zhuǎn)化分兩步進(jìn)行,第一步為氧化、還原或水解,第二步為結(jié)合。第一步反應(yīng)使多數(shù)藥物滅活,但少數(shù)例外反而活化,故生物轉(zhuǎn)化不能稱為解毒過程。第二步與體內(nèi)物質(zhì)結(jié)合后總是使藥物活性降低或滅活并使極性增加。各藥在體內(nèi)轉(zhuǎn)化過程不同,有的只經(jīng)一步轉(zhuǎn)化,有的完全不變自腎排出,有的經(jīng)多步轉(zhuǎn)化生成多個(gè)代謝產(chǎn)物。
    肝臟微粒體的細(xì)胞色素P-450酶系統(tǒng)是促進(jìn)藥物生物轉(zhuǎn)化的主要酶系統(tǒng),故又簡(jiǎn)稱肝藥酶,現(xiàn)已分離出70余種。此酶系統(tǒng)的基本作用是從輔酶Ⅱ及細(xì)胞色素b5 獲得兩個(gè)H+,另外接受一個(gè)氧分子,其中一個(gè)氧原子使藥物羥化,另一個(gè)氧原子與兩個(gè)H+結(jié)合成水(RH+NADPH+O2+2H+→ROH+NADP+ +H2O),沒有相應(yīng)的還原產(chǎn)物,故又名單加氧酶,能對(duì)數(shù)百種藥物起反應(yīng)。此酶系統(tǒng)活性有限,在藥物間容易發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性抑制。它又不穩(wěn)定,個(gè)體差異大,且易受藥物的誘導(dǎo)或抑制。例如苯巴比妥能促進(jìn)光面肌漿網(wǎng)增生,其中P-450酶系統(tǒng)活性增加,加速藥物生物轉(zhuǎn)化,這是其自身耐受性及與其他藥物交叉耐受性的原因。西米替丁抑制P-450酶系統(tǒng)活性,可使其他藥物效應(yīng)敏化。該酶系統(tǒng)在缺氧條件下可對(duì)偶氮及芳香硝基化合物產(chǎn)生還原反應(yīng),生成胺基。微粒體內(nèi)還存在水解酶及葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶。
    生物轉(zhuǎn)化的第二步反應(yīng)是結(jié)合。多數(shù)經(jīng)過氧化反應(yīng)的藥物再經(jīng)肝微粒體的葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶作用與葡萄糖醛酸結(jié)合。有些藥物還能和乙?;?、甘氨酸、硫酸等結(jié)合。這些結(jié)合反應(yīng)都需要供體參加,例如二磷酸尿嘧啶是葡萄糖醛酸的供體。
    四、排 泄
    藥物在體內(nèi)最后的過程是排泄(excretion),腎臟是主要排泄器官。游離的藥物能通過腎小球過濾進(jìn)入腎小管。隨著原尿水分的回收,藥物濃度上升。當(dāng)超過血漿濃度時(shí),那些極性低、脂溶性大的藥物反向血漿擴(kuò)散(再吸收),排泄較少也較慢。只有那些經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化的極性高、水溶性代謝物不被再吸收而順利排出。有些藥物在近曲小管由載體主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)入腎小管,排泄較快。在該處有兩個(gè)主動(dòng)分泌通道,一是弱酸類通道,另一是弱堿類通道,分別由兩類載體轉(zhuǎn)運(yùn),同類藥物間可能有競(jìng)爭(zhēng)性抑制。例如丙磺舒抑制青霉素主動(dòng)分泌,使后者排泄減慢,藥效延長(zhǎng)并增強(qiáng)。堿化尿液使酸性藥物在尿中離子化,酸化尿液使堿性藥物在尿中離子化,利用離子障原理阻止藥物再吸收,加速其排泄,這是藥物中毒常用的解毒方法。
    藥物可自膽汁排泄,原理與腎排泄相似,但不是藥物排泄的主要途徑。藥物自膽排泄有酸性、堿性及中性三個(gè)主動(dòng)排泄通道。有些藥物在肝細(xì)胞與葡萄糖醛酸等結(jié)合后排入膽中,隨膽汁到達(dá)小腸后被水解,游離藥物被重吸收,稱為肝腸循環(huán)(hepato-enteral circulation)。在膽道引流病人,藥物的血漿半衰期將顯著縮短,如氯霉素、洋地黃等。乳汁pH略低于血漿,堿性藥物可以自乳汁排泄,哺乳嬰兒可能受累。胃液酸度更高,某些生物堿(如嗎啡等)注射給藥也可向胃液擴(kuò)散,洗胃是中毒治療和診斷的措施。藥物也可自唾液及汗液排泄。糞中藥物多數(shù)是口服未被吸收的藥物。
    肺臟是某些揮發(fā)性藥物的主要排泄途徑,檢測(cè)呼出氣中的乙醇量是診斷酒后駕車的快速簡(jiǎn)便的方法。