2022年醫(yī)學(xué)專題-協(xié)和-新藥藥代動(dòng)力學(xué)研究

新藥(xīnyào)藥代動(dòng)力學(xué)研究中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)藥物(yàowù)研究所李燕第一頁，共八十八頁。內(nèi)容(nèiróng)提綱一.藥代動(dòng)力學(xué)研究內(nèi)容及意義二.藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室(fánɡshì)模型分析三.藥物的吸收、分布和排泄四.藥代動(dòng)力學(xué)和藥效動(dòng)力學(xué)五.藥代動(dòng)力學(xué)與臨床用藥六.藥代動(dòng)力學(xué)在新藥開發(fā)中的應(yīng)用七.藥代動(dòng)力學(xué)研究原則及方法八.

研究實(shí)例第二頁，共八十八頁。一.藥代動(dòng)力學(xué)研究(yánjiū)內(nèi)容及意義1.定義：機(jī)體對(duì)藥物的處置

(Drugmetabolismanddisposition) 用數(shù)學(xué)公式定量地描述藥物在體內(nèi)的吸收,分布,排泄,生物轉(zhuǎn)化(ADME)的動(dòng)態(tài)過程。2.意義：指導(dǎo)新藥設(shè)計(jì),預(yù)示(yùshì)人體內(nèi)規(guī)律，改進(jìn)藥物劑型,優(yōu)選給藥方案。3.研究歷史1924年—Widmark和Tandberg提出藥代動(dòng)力學(xué)的分室概念和開放式室模型。1937年---Teorell提出開放式二室模型第三頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室(fánɡshì)模型分析

生物半衰期（Halflife,t1/2）:

藥物(血漿)在體內(nèi)消除半量所需的時(shí)間 0.693

t1/2= kel（消除速率常數(shù)）

意義：反映藥物自體內(nèi)的消除（生物轉(zhuǎn)化和排泄）的速度

反映消除器官的功能(gōngnéng)（肝、腎）

臨床確定給藥次數(shù)和間隔的依據(jù)

第四頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室模型(móxíng)分析表觀分布容積(Apparentvolumeofdistribution,Vd)

體內(nèi)藥量與血漿藥物濃度間相互關(guān)系的比例常數(shù)(chángshù),即藥物分布在相等于其在血漿中的濃度時(shí)所占體液的體積,

不具備直接的生理意義，但可反映藥物分布的廣泛程度和組織的結(jié)合程度。A(體內(nèi)藥量)=Vd.C(血漿濃度)第五頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室模型(móxíng)分析體內(nèi)總清除率(Totalbodyclearance,TBCL)

單位時(shí)間內(nèi)從體內(nèi)清除的表觀分布容積部分,與模型無關(guān)。TBCL=代謝清除率+腎清除率(對(duì)藥物清除率得出正確估算的唯一(wéiyī)常數(shù))

A(體內(nèi)藥量）

TBCL= AUC（藥時(shí)曲線面積）第六頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室模型(móxíng)分析血藥濃度-時(shí)間曲線下面積（AUC）

血藥濃度數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間作圖，所得曲線下的面積，用于絕對(duì)（F）和相對(duì)(xiāngduì)（Fr）生物利用度以及其他動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算。

第七頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室模型(móxíng)分析生物利用度（bioavailability）

藥物以活性形式進(jìn)入血液循環(huán)(xuèyèxúnhuán)的速度和相對(duì)量，反映藥物的吸收程度。比較靜脈和口服給藥后血藥和尿藥濃度。

AUCoral

如靜脈和口服給藥劑量相同，F(xiàn)= X100%

AUCiv

DivxAUCoral如靜脈和口服給藥劑量不相同，F(xiàn)= X100%

DoralxAUCiv

第八頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室模型(móxíng)分析平均(píngjūn)穩(wěn)態(tài)血藥濃度(SteadyState,SS)

在恒定給藥間隔重復(fù)給藥時(shí)，體內(nèi)藥物濃度和血藥濃度達(dá)到穩(wěn)態(tài)，即任一劑量間隔內(nèi)的藥時(shí)曲線都相同（4-6個(gè)半衰期）。如服藥時(shí)間間隔短于半衰期，藥物易產(chǎn)生蓄積。 AUCCss= τ(兩次給藥相隔時(shí)間)當(dāng)藥物全部吸收時(shí)，如τ<t1/2的1.4倍，產(chǎn)生蓄積

1.4t1/2 AUC

Ra=理想τ值= τ Css

第九頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室模型(móxíng)分析首過效應(yīng)

口服給藥時(shí)，部分藥物被肝組織代謝或與肝蛋白(dànbái)結(jié)合，進(jìn)入體循環(huán)的藥量少于吸收量，口服給藥的AUC小于靜脈給藥的AUC.

靜脈給藥劑量 R=口服AUC和靜脈AUC之比R=1-靜脈給藥AUCxQ Q=血液通過肝臟的流速

第十頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室(fánɡshì)模型分析速率過程（Rateprocess）

藥物通過生物膜的運(yùn)動(dòng)，即吸收，擴(kuò)散，消除的過程。一級(jí)速率過程：藥物從膜的A側(cè)轉(zhuǎn)到B側(cè)，或從房室1轉(zhuǎn)到房室2,與A側(cè)或 房室1的濃度(nóngdù)成正比。藥物的吸收、擴(kuò)散、代謝及腎清除率，靜脈給藥

一級(jí)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：T1/2與劑量無關(guān)排泄代謝物的成分與劑量無關(guān)AUC與單劑量成正比尿中藥物的量與單劑量的總量成正比在劑量較寬的范圍內(nèi),平均穩(wěn)態(tài)血漿濃度與所給劑量成正比服用單劑量后,尿排藥量隨AUC的改變而改變

第十一頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室(fánɡshì)模型分析零級(jí)速率過程：藥物從房室1到房室2的轉(zhuǎn)運(yùn)在任何時(shí)候?yàn)楹愣ㄇ遗c藥物濃度無關(guān)。如以恒定的速度靜脈滴注受酶活力限制的速率過程：藥物濃度過高而出現(xiàn)飽和現(xiàn)象時(shí)（Michaelis-Menten）高濃度----零級(jí)速率過程

降解酶飽和低濃度-----一級(jí)速率過程

膜載體飽和特點(diǎn)：體內(nèi)藥物濃度下降(xiàjiàng)不呈指數(shù)關(guān)系排除劑量的50%所需的時(shí)間隨劑量的增加而增加AUC與藥物吸收量不呈正比排泄物的組成受劑量劑型的影響其他藥物的競爭性抑制維持劑量的增加可引起穩(wěn)態(tài)濃度的幾倍增加第十二頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室模型(móxíng)分析房室模型

1.藥物在其中均勻分布的身體體腔的理論體積(tǐjī),體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制相似的部位可歸于同一房室，不代表具體器官和組織。2.不受生理功能限制，同一房室的各組織藥量也不等。3.房室劃分與器官的血流量,膜的通透性,藥物與組織的親和力有關(guān)。第十三頁，共八十八頁。二．藥代動(dòng)力學(xué)基本參數(shù)及房室(fánɡshì)模型分析一室模型(móxíng)

二室模型

三室模型

一室中央(zhōngyāng)室外周室外周室中央室外周室一室模型：藥物進(jìn)入體循環(huán)，瞬即形成均一單元，多分析口服和肌注后 血藥和尿藥的分析二室模型：藥物瞬間均勻地分配到中央室和較慢地分配到周邊室。中央室-----血供充盈，易于轉(zhuǎn)運(yùn)的組織（心，肝，腎，腺體）周邊室------脂肪，皮膚，靜止?fàn)顟B(tài)的肌肉等三室模型：中央室連接兩個(gè)外周室（淺表和深部）

第十四頁，共八十八頁。三.藥物(yàowù)的吸收、分布和排泄1.藥物吸收：藥物（原型藥）從給藥部位進(jìn)入血液的過程。(1)消化道:胃（面積1m2,血流150ml/min,pH1-2) 小腸（面積200m2,血流1000ml/min)

影響因素藥物劑型：解離度、脂溶性、溶解度、晶型等。血流：灌注速率（ml/min?ml組織）狀況：胃排空、食物（成分、量、時(shí)間）腸蠕動(dòng)（促進(jìn)崩解、影響吸收）轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：P-糖蛋白代謝轉(zhuǎn)化：首過效應(yīng)疾?。毫〖玻ㄎ眨?，庫欣?。c壁增厚，吸收減少）藥物相互作用：金屬離子與藥物形成復(fù)合物，氫氧化鋁吸附藥物。種屬差異：腸道菌類型和量，膽汁流量(liúliàng)和膽酸生成，組織pH,首過效應(yīng)。年齡和遺傳：發(fā)育-代謝酶、胃pH，血漿蛋白結(jié)合,衰老-疾病、肝腎功能、生活方式和環(huán)境第十五頁，共八十八頁。三.藥物(yàowù)的吸收、分布和排泄（2）呼吸道（鼻腔、喉、氣管(qìguǎn)、支氣管(qìguǎn)、肺） 表面積大，血供豐富，吸收快、無首過效應(yīng)，要求特殊劑型。（3）舌下及直腸 無首過效應(yīng)。避免胃腸反應(yīng)和小兒服藥困難。第十六頁，共八十八頁。三.藥物的吸收(xīshōu)、分布和排泄2.藥物分布：藥物由血液運(yùn)送到機(jī)體各組織器官的過程。（1）組織血流量和親和力-灌注速率(sùlǜ)是限速因素，多少取 決于親和力。（2）屏障：血腦（脂溶性）、血-腦脊液、胎盤。（3）血漿蛋白結(jié)合：失活，有效運(yùn)輸

K1 D+PDP

K2（4）蓄積：連續(xù)用藥在末梢器官藥物濃度逐漸上升。第十七頁，共八十八頁。三.藥物的吸收(xīshōu)、分布和排泄3.

藥物代謝：藥物經(jīng)過酶促反應(yīng)，發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，生成代 謝產(chǎn)物。反應(yīng)類型氧化：脂肪族、芳香烴、N-氧化，O-脫烴，S-氧化還原：偶氮、硝基、羰基(tānɡjī)、還原脫鹵水解：羧酸酯、氨基甲酸酯、酰胺和酰肼結(jié)合：UDPGA,PAPS,氨基酸，GSH。第十八頁，共八十八頁。藥物(yàowù)代謝酶類型細(xì)胞色素P450

(cytochromeP450)藥物代謝轉(zhuǎn)移酶

N-乙?；D(zhuǎn)移酶 (N-acetyltransferase) 甲基轉(zhuǎn)移酶 (methyltransferase) 尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucuronosyltransferase) 磺基轉(zhuǎn)移酶 (sulfotransferase) 谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶 (glutathioneS-transferase)酯酶

乙酰膽堿酯酶(cholinesterase)

對(duì)氧磷酸/芳香酯酶 (A-esterases)脫氫酶

乙醇(yǐchún)脫氫酶 (alcoholdehydrogenase)

乙醛脫氫酶 (aldehydedehydrogenase)氧化還原酶

單胺還原酶 (monoamineoxidase)

超氧化物歧化酶 (superoxidase)

過氧化氫酶 (catalase)

第十九頁，共八十八頁。藥物體內(nèi)生物轉(zhuǎn)化(shēnɡwùzhuǎnhuà)過程

Conjugate Conjugatingagent

Conjugatingagent PhaseII(GST,UDPGT)

PhaseII(GSH,UDPGA,SO42-)

Xenobiotics

Metabolite

Excreted

PhaseI(P450)

Oxidation

Cytotoxicity ReductionMutagenicity HydrolysisCarcinogenecity

第二十頁，共八十八頁。CYP450的組成(zǔchénɡ)及分類 CytochromeP450底物和分子氧的結(jié)合部位，決定底物和產(chǎn)物的特異性。

Cytochromeb5 NADPH-cytochromeP450reductase Cytochromeb5reductase

參與CYP450催化反應(yīng)的電子傳遞Phospholipid可加速(jiāsù)電子傳遞，提高CYP450的氧化作用第二十一頁，共八十八頁。CYP450的分布(fēnbù)分布： 哺乳動(dòng)物：肝臟為主（微粒體、線粒體、核）、肺、皮膚、小腸黏膜、結(jié)腸、腎上腺、腎臟、睪丸、卵巢、腦、淋巴細(xì)胞、前列腺等。

非哺乳動(dòng)物：植物、細(xì)菌、昆蟲、真菌等。 分布的選擇性與外源物進(jìn)入機(jī)體的途徑和代謝轉(zhuǎn)化、排泄密切相關(guān)，利于CYP450生理功能的發(fā)揮。肝外組織

腦P450:表達(dá)低（為肝臟1-10%），參與神經(jīng)遞質(zhì)和類固醇的合成降解（性發(fā)育和功能(gōngnéng)）小腸P450:含量高，對(duì)誘導(dǎo)劑敏感，參與藥物的生物轉(zhuǎn)化催化反應(yīng)及機(jī)制:RH+NADPH+H++O2ROH+NADP+H2O反應(yīng)類型：

氧化（羥化、環(huán)氧化、脫烴、脫氨、脫硫、脫鹵）還原（硝基、偶氮、鹵代）內(nèi)源性底物：類固醇激素、脂肪酸、膽酸、花生四烯酸、維生素類、前列腺素等外源性底物：藥物、致癌物、致突變物、抗氧化劑、農(nóng)藥、有機(jī)溶劑、生物毒素等

第二十二頁，共八十八頁。四.藥代動(dòng)力學(xué)和藥效(yàoxiào)動(dòng)力學(xué)

藥代動(dòng)力學(xué)（PK）：闡明藥物在體內(nèi)的吸收，分布和排泄 和生物轉(zhuǎn)化。藥效動(dòng)力學(xué)（PD）：描述藥物濃度和效應(yīng)的關(guān)系。研究意義：1.藥物在體內(nèi)過程的處置特性（藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)）2.推論產(chǎn)生效應(yīng)的受體或作用部位的藥物濃度3.制訂臨床合理用藥方案的參考(cānkǎo)（年齡，疾病，合并用藥，長期用藥的療效異常）第二十三頁，共八十八頁。四.藥代動(dòng)力學(xué)和藥效(yàoxiào)動(dòng)力學(xué)研究內(nèi)容主要研究受體部位的藥物濃度和效應(yīng)的關(guān)系（血藥濃度和效應(yīng)）藥效動(dòng)力學(xué)模型藥效動(dòng)力學(xué)模型線形模型（直線關(guān)系）：

E=S·C+E0

E=效應(yīng)強(qiáng)度，C=藥物濃度，S=直線斜率(xiélǜ)，E0=給藥前效應(yīng)值可預(yù)報(bào)給藥前藥物效應(yīng)是否為0，但不能預(yù)報(bào)最大效應(yīng)對(duì)數(shù)線形模型：

E=S·logC+1(經(jīng)驗(yàn)常數(shù)) 可預(yù)報(bào)最大效應(yīng)的20%-80%之間的藥物效應(yīng)，但不能預(yù)報(bào)藥物為0時(shí)間和最大效應(yīng)。最大效應(yīng)Emax模型：較寬范圍內(nèi)的濃度效應(yīng)的關(guān)系。適應(yīng)藥物效應(yīng)隨濃度呈拋物線增加，可預(yù)報(bào)最大效應(yīng)和無效應(yīng)，較為符合臨床觀察結(jié)果。

第二十四頁，共八十八頁。四.藥代動(dòng)力學(xué)和藥效(yàoxiào)動(dòng)力學(xué)結(jié)合(jiéhé)模型（PK-PDmodels）k12K21 K1e K13K31Ke0K10K11

藥效動(dòng)力學(xué) 藥代動(dòng)力學(xué) X1＝中央室Xe=效應(yīng)室XeX1X2X3X0第二十五頁，共八十八頁。

五.藥代動(dòng)力學(xué)與臨床(línchuánɡ)用藥

研究目的

為選擇最佳藥物劑量、給藥途徑、間隔時(shí)間、劑型提供依據(jù)(yījù)，以達(dá)到安全、有效的用藥。

第二十六頁，共八十八頁。五.藥代動(dòng)力學(xué)與臨床(línchuánɡ)用藥1.藥物劑量年齡：兒童（代謝酶的同功酶類型、水平以及排泄機(jī)能）、老人病理狀態(tài)：肝腎功能下降（半衰期延長、排泄速率下降），敏感性增高（甲亢對(duì)腎上腺素高度敏感）低蛋白血癥（游離型藥物增多）遺傳：種屬和個(gè)體差異與藥物代謝酶遺傳多態(tài)性（基因多態(tài)性）合并(hébìng)用藥及重復(fù)用藥(藥酶誘導(dǎo)和抑制)第二十七頁，共八十八頁。五.藥代動(dòng)力學(xué)與臨床(línchuánɡ)用藥2.給藥間隔時(shí)間 血漿半衰期可作為確定給藥次數(shù)，預(yù)計(jì)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)間以及停藥后消除時(shí)間的重要參考(cānkǎo)。常用藥物按半衰期長短可分為四類：超快消除類：t1/２≤１hr，給藥次數(shù)較頻繁，治療指數(shù)大的藥物以靜脈給藥為宜快速消除類：t1/２＝１－４hr，給藥次數(shù)較頻繁，治療指數(shù)大的藥物以靜脈給藥為宜中等消除類：t1/２＝４－８hr，可取半衰期作給藥間隔消除慢或極慢類：t1/２>８－２４hr，可按每日給藥一次。

第二十八頁，共八十八頁。五.藥代動(dòng)力學(xué)與臨床(línchuánɡ)用藥3.給藥途徑和劑型與吸收速率、生物利用度密切相關(guān)(1)口服：肝首過效應(yīng)、腸破壞（胰島素、催產(chǎn)素）、不吸收、吸收緩慢不規(guī)則，胃腸道局部用藥（抗酸藥、瀉藥、驅(qū)蟲藥），CytochromeP4503A與P糖蛋白（glucoprotein）相互作用*藥物被動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入吸收細(xì)胞后的細(xì)胞-腸腔循環(huán)a.被P糖蛋白泵回腸道b.被吸收細(xì)胞中CYP3A代謝c.吸收進(jìn)入門靜脈結(jié)果(jiēguǒ)：代謝增加，原型藥排出機(jī)率增加第二十九頁，共八十八頁。五.藥代動(dòng)力學(xué)與臨床(línchuánɡ)用藥P-gp屬于(shǔyú)ABC（ATP-bindingcassettetransporter）轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族。主要功能為依賴ATP提供能量，將細(xì)胞內(nèi)的有毒物質(zhì)（包括藥物）轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外，底物范圍較廣。體內(nèi)分布廣泛，腸道細(xì)胞高表達(dá)。P4503A為含量最高的同工酶，參與80％臨床藥物代謝，易被誘導(dǎo)。P-gp和P4503A對(duì)腸道吸收(xīshōu)的聯(lián)合作用第三十頁，共八十八頁。五.藥代動(dòng)力學(xué)與臨床(línchuánɡ)用藥第三十一頁，共八十八頁。五.藥代動(dòng)力學(xué)與臨床(línchuánɡ)用藥(2)舌下給藥：黏膜吸收快，避免消化酶和酸鹼的破壞以及肝代謝的影響（硝酸甘油）。(3)直腸給藥：避免胃腸破壞和消化道反應(yīng)（抗菌素、復(fù)方咳喘寧）(4)注射給藥（皮下、肌內(nèi)、靜脈）：吸收迅速，避免胃腸破壞。(5)吸入給藥：氣體、氣霧、揮發(fā)性藥物肺部吸收快（肺泡總面積90m2）,吸收速率僅次于靜脈注射(jìnɡm(xù)àizhùshè)。(6)局部用藥：皮膚黏膜、離子透入、椎管內(nèi)等。(7)劑型：藥物的制劑可因配方和制造工藝不同而影響其生物利用度(片劑的崩解度、溶解度等)，同一藥物的不同劑型在給藥途徑、吸收速度、穩(wěn)定性也不同。第三十二頁，共八十八頁。五.藥代動(dòng)力學(xué)與臨床(línchuánɡ)用藥4.臨床用藥個(gè)體化

由于個(gè)體差異或病理狀態(tài)需根據(jù)血藥濃度指導(dǎo)用藥，結(jié)合臨床觀察制訂合理的給藥方案。(1)治療指數(shù)低（安全范圍(fànwéi)窄）的藥物：如強(qiáng)心甙、抗心率失常藥(2)胃腸道或心、肝、腎功能損害(3)長期用藥或合并用藥者(4)藥物的中毒癥狀容易與疾病本身癥狀相混淆者(5)臨床效果不宜很快被察覺者(6)藥物屬于零級(jí)動(dòng)力學(xué)(7)診斷和處理過量中毒者(8)新藥的合理給藥方案第三十三頁，共八十八頁。六.在新藥開發(fā)(kāifā)中的作用

(DiscoveryandDevelopment)

新藥(xīnyào)研究藥物(yàowù)設(shè)計(jì)新藥開發(fā)設(shè)計(jì)先導(dǎo)物和結(jié)構(gòu)改造侯選物藥效和毒性評(píng)價(jià)第三十四頁，共八十八頁。（一）先導(dǎo)(xiāndǎo)物藥代特性評(píng)價(jià)的意義

1.滿足臨床醫(yī)療的特殊需要 2.具備藥理活性和/或安全性的優(yōu)勢(yōushì) （明顯提高作用強(qiáng)度和選擇性或作用機(jī)制新穎） 3.理想的藥代動(dòng)力學(xué)和/或代謝特性理想新藥(xīnyào)的特點(diǎn)第三十五頁，共八十八頁。（一）先導(dǎo)物藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)的意義新藥(xīnyào)開發(fā)現(xiàn)狀第三十六頁，共八十八頁。（一）先導(dǎo)物藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)的意義

失敗原因(yuányīn) 發(fā)生率（％） 藥代動(dòng)力學(xué) 40(18) 療效弱/無 30(14) 動(dòng)物毒性 11(36) 臨床不良反應(yīng) 10(7) 商業(yè)原因 5(12) 其他 4(13)

PMA/FDAPreclinicalMeeting1991/MRL1992-2001新藥(xīnyào)開發(fā)失敗原因第三十七頁，共八十八頁。（一）先導(dǎo)物藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)的意義藥物－藥物相互作用個(gè)體差異P450基因多態(tài)性對(duì)代謝的影響(yǐngxiǎng)依賴P450生成的活性代謝產(chǎn)物安全性和審批(shěnpī)要求市場競爭避免治療藥物的監(jiān)測和基因分型和特殊警告第三十八頁，共八十八頁。（一）先導(dǎo)物藥代特性評(píng)價(jià)(píngjià)的意義AbsorptionDistributionMetabolismExcretionHumandosingregimenEfficacy/safteyDrug-druginteraction第三十九頁，共八十八頁。（一）先導(dǎo)物藥代特性評(píng)價(jià)(píngjià)的意義水溶性好（注射液劑型/口服吸收）符合預(yù)計(jì)給藥途徑和次數(shù)的線性藥代動(dòng)力學(xué)（PK）均衡清除（原型藥的腎臟和膽汁分泌，數(shù)目有限的代謝產(chǎn)物－無活性/最小種屬差異）經(jīng)多個(gè)藥物代謝酶催化的氧化代謝氧化代謝不主要依賴P450表達(dá)的多態(tài)性無化學(xué)活性代謝產(chǎn)物（毒性?)最小CYP/P-gP的抑制作用（可逆、作用機(jī)制要求）最小藥物代謝酶的誘導(dǎo)作用一定的首過效應(yīng)（最佳(zuìjiā)口服生物利用度）適當(dāng)?shù)难獫{蛋白結(jié)合（<90％）較寬的治療指數(shù)（劑量小，作用強(qiáng)）理想(lǐxiǎng)的藥代特性第四十頁，共八十八頁。（一）先導(dǎo)(xiāndǎo)物藥代特性評(píng)價(jià)的意義藥物(yàowù)設(shè)計(jì)針對(duì)特定靶點(diǎn)設(shè)計(jì)先導(dǎo)物對(duì)先導(dǎo)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造*針對(duì)先導(dǎo)物的代謝特性進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造(過快，或生成毒性代謝物)*合成有效代謝物或模擬有效代謝物合成新侯選物新藥開發(fā)侯選物藥效和毒性評(píng)價(jià)*體外侯選物代謝特性(tèxìng)快速評(píng)價(jià)*

體內(nèi)代謝以推斷人體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化模式第四十一頁，共八十八頁。（一）先導(dǎo)(xiāndǎo)物藥代特性評(píng)價(jià)的意義1.對(duì)先導(dǎo)藥物進(jìn)行化學(xué)改造，改善藥理作用，降低毒性

(1)在體內(nèi)不代謝或僅經(jīng)水解酶代謝的藥物設(shè)計(jì)P-C-P代替P-O-P骨吸收抑制劑焦磷酸雙磷酸鹽(bisphosphonates)

(到達(dá)病變(bìngbiàn)部位前水解失活)（活性相似，

但不代謝，經(jīng)腎排泄）特點(diǎn):

*不經(jīng)P450進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化，

避免活性代謝物生成以降低毒性。*安全，

無顯著的系統(tǒng)毒性。*藥酶種類繁多，

底物廣泛，

化合物難找。第四十二頁，共八十八頁。

(2)對(duì)藥物分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，防止其失活 巰基保護(hù)6-

巰基嘌呤(6-mercaptopurine)

巰唑嘌呤(azathioprin)

（氧化脫硫而失效）

（保持療效）

2.合成有效代謝物或模擬有效代謝物，

以獲得新的侯選物

O-deethylation

Phenacetin

Paracetamol（高鐵血紅蛋白血癥）

（作用更強(qiáng)，規(guī)定劑量內(nèi)安全）

glucoronidation

Morphine

Morphine-6-glucuronnide特點(diǎn)：*代謝物有活性*與II相酶結(jié)合(jiéhé)排出體外，安全性比原型藥高。（一）先導(dǎo)(xiāndǎo)物藥代特性評(píng)價(jià)的意義第四十三頁，共八十八頁。（一）先導(dǎo)物藥代特性評(píng)價(jià)(píngjià)的意義

組合化學(xué)+計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)+天然產(chǎn)物的快速分離

樣品庫體外藥物(yàowù)篩選靶點(diǎn)－HTS自動(dòng)化微量分析技術(shù)（GC/LC-MS/NMR、熒光、同位素標(biāo)記等)第四十四頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)藥物吸收(xīshōu)和轉(zhuǎn)運(yùn)－溶解度和滲透性 A.Caco-2單層細(xì)胞培養(yǎng)（攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)）HBSScontainingdrugandP-gpinhibitorAPMonolayerCaco-2cellsBL第四十五頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)BicycloluptakeninCaco-2cellsinthepresenceandabsenceofverapamilandCsAUnit:ng/mgprotein(*P<0.05,***P<0.001comparedwithcontrol)第四十六頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)B.人工磷脂雙層膜（96孔板）2.藥物分布－血腦屏障原代牛腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)（BMEC，P-gP高表達(dá))/MDCK評(píng)價(jià)中樞神經(jīng)(zhōngshūshénjīng)系統(tǒng)藥的作用特點(diǎn)評(píng)價(jià)非中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥的潛在不良反應(yīng)第四十七頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)

CellSpecies/tissueoriginCelltypeCaco-2HT-29T-84MDCK－IILLC-PK1Human/colonHuman/colonHuman/colonCanine/kidneyPorcine/kidneyepithelialepithelialepithelialepithelialepithelial常用評(píng)價(jià)腸道轉(zhuǎn)運(yùn)(zhuǎnyùn)細(xì)胞模型(Hoetal.,2000)第四十八頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)3.參與代謝的藥酶類型細(xì)胞色素P450

(cytochromeP450)藥物代謝轉(zhuǎn)移酶 N-乙?；D(zhuǎn)移酶 (N-acetyltransferase)

甲基轉(zhuǎn)移酶 (methyltransferase)尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UDPGT) 磺基轉(zhuǎn)移酶 (sulfotransferase) 谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶(GST)酯酶

乙酰膽堿酯酶 (cholinesterase)

對(duì)氧磷酸/芳香酯酶 (A-esterases)脫氫酶

乙醇脫氫酶 (ALD)

乙醛脫氫酶 (ALDH))氧化還原酶

單胺還原酶 (monoamineoxidase)超氧化物(chāoyǎnɡhuàwù)歧化酶 (superoxidase)過氧化氫酶 (catalase)

第四十九頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)CytochromeP450s的分類(fēnlèi)和命名

Family Subfamily Speciestrivialname(ref)

P4501 2 1A1,1A2(Man,mouse,rabbit,fish)

P4502 8 2A1-3,2B1-10,2C1-15,2D1-9,2E1-22F1,2G1,2H1(Rat,human,mouse,chicken)

P4503 1 3A1-6(Rat,human,rabbit)

P4504 2 4A1-7,4B1(Rat,rabbit,human)

第五十頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)目的：確定藥物(yàowù)代謝途徑及相關(guān)酶 CYP3A4

特非那定(terfenadine)

C-脫烷基化

N-羥基化

4-羥基化

美芬妥英(mephenytoin)

R-美芬妥英

CYP2C11S-美芬妥英CYP3A1/2

CYP1A2

米帕明(mipramine)甲基化反應(yīng)

CYP3A4

*在代謝過程中,一種酶催化多種反應(yīng),多種酶催化一種反應(yīng)

第五十一頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)體外模型

肝細(xì)胞原代培養(yǎng)（動(dòng)物和人）HepG2細(xì)胞（人肝癌細(xì)胞）肝切片(接近(jiējìn)整體器官）亞細(xì)胞組分(微粒體、胞漿）P450s高表達(dá)系統(tǒng)（人源）P450s體外重組系統(tǒng)

第五十二頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)CorrelationofBicyclolmetabolicrateswithcytochromeP4503Aactivitiesinuntreatedandinducedratlivermicrosomes第五十三頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)KineticparametersofBicyclolmetabolisminrats(untreated,DEXinduced)andhumanslivermicrosomes第五十四頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)4.藥酶的誘導(dǎo)和抑制(1)藥酶抑制作用(CYP1A,2C9,2C19,2D6,2E1,3A)

藥物相互作用的主要原因，是評(píng)價(jià)新藥進(jìn)入開發(fā)的重要指標(biāo)。

－對(duì)單個(gè)酶的影響（熒光法，LC-MS-MS等) －判斷直接抑制/代謝后產(chǎn)生、可逆/不可逆共價(jià)(ɡònɡjià)結(jié)合。

（CYP450s酶促動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析，增加反應(yīng)時(shí)間、稀釋底物等）

強(qiáng)抑制劑 IC50<1um 中等抑制劑 1um<IC50<10um 弱抑制劑 IC50<10um 第五十五頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)PredictionofclinicalrelevanceofcompetitiveP450inhibition[I]/KiPredictionCmax/Ki﹥11﹥Cmax/Ki﹥0.10.1﹥Cmax/KiLikelyPossibleRemote(2)藥酶誘導(dǎo)作用(zuòyòng)肝腫瘤、藥物相互作用人源肝細(xì)胞和轉(zhuǎn)基因細(xì)胞（誘導(dǎo)2-3天，酶蛋白和活性）第五十六頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)Enzymesimplicatedindrugbiotransformation/clearance

ClearancemechanismPossibleenzymes/proteinsinvolvedOxidativemetabolismHydrolyticmetabolismConjugativemetabolismExcretionofunchangeddrugP450,FMO,MAO,Mo-CO,PeroxidasesEsterases,amidases,epoxidehydrolasesUGT,ST,methyltransferase,acetyltransferasesTransporters第五十七頁，共八十八頁。（二）體外藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)5.藥物生物轉(zhuǎn)化和代謝產(chǎn)物鑒定（生物利用度、整體消除、毒副作用）

藥物代謝速率（Km,Vmax)－微粒體、肝細(xì)胞和高表達(dá)細(xì)胞

代謝產(chǎn)物鑒定+LC-MS-MS 底物、輔助因子、酶活性是影響結(jié)果客觀性的因素(yīnsù)。6.確定藥物間相互作用 人CYP2C19

奧美拉唑(Omeprazole)

地西半血藥濃度升高

地西半(Diazepam)與酶親和力的差別

不良反應(yīng) (Extensivemetabolizers)

第五十八頁，共八十八頁。（三）體內(nèi)(tǐnèi)藥代特性評(píng)價(jià)1.體內(nèi)組合給藥(雞尾酒方法） 單個(gè)動(dòng)物接受多個(gè)（5－10）低劑量(mg/kg)化學(xué)結(jié)構(gòu)類似的混合物(mg/kg)，同時(shí)測定多個(gè)藥物血藥濃度(LC-MS-MS)。2.快速體內(nèi)篩選 給藥后縮短常規(guī)血樣收集時(shí)間(shíjiān)（6-8小時(shí)）或合并同一/不同時(shí)間(shíjiān)點(diǎn)的樣品進(jìn)行測定。（適合口服系列化合物）優(yōu)點(diǎn)： 提高體內(nèi)給藥的研究速度，避免體內(nèi)外相關(guān)性差異。影響因素：不同代謝產(chǎn)物相互干擾、藥酶調(diào)控導(dǎo)致藥物相互作用、多個(gè)藥物的藥效和毒性對(duì)藥代的影響。第五十九頁，共八十八頁。（四）藥代特性虛擬(xūnǐ)評(píng)價(jià)1.藥物吸收的評(píng)價(jià)藥物分子量>500，結(jié)構(gòu)中羥基和/或氨基的總數(shù)>5,氧和氮原子數(shù)>10LopP>5特點(diǎn)：不需生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，但需要龐大的結(jié)構(gòu)分析的信息庫工作軟件。2.底物作用部位 CYP4502B,2C9,2C19,2D6,3A的分子(fēnzǐ)模型，主要用于藥物設(shè)計(jì)。第六十頁，共八十八頁。先導(dǎo)物藥代特性(tèxìng)評(píng)價(jià)進(jìn)展

DrugMetabolismCoreTechnologiesAutomationBiologicalToolsInsilicomethodsLabeledcompoundsAssay(LC-MS,UV,FluorescenceEnzymes/receptors(native/mutated)AntibodiesCellandsubcellularmodelsAnimalmodels(transgenic)Models(homology/pharmacophoreProteincrystalstructure(2C5)Radiolabels(C-14,H-3,S-35)Deuterium(N15,C-13)Metabolitesandparentdrug第六十一頁，共八十八頁。七.藥代動(dòng)力學(xué)研究原則(yuánzé)及方法（化學(xué)藥品）

1.生物藥品(yàopǐn)檢測方法學(xué)的建立特異性好，

靈敏度高(1)化學(xué)分析：HPLC,GC,GC-MS,LC-MS(2)同位素分析：同位素標(biāo)記物（放射性和穩(wěn)定性）(3)生物學(xué)分析：微生物法，盡可能用色譜法平行檢查第六十二頁，共八十八頁。七.藥代動(dòng)力學(xué)研究原則(yuánzé)及方法（化學(xué)藥品）基本要求：靈敏度（sensitivity）用最低檢測限或定量限表示(Limitofquantitation),標(biāo)準(zhǔn)曲線上的最低濃度，3-5個(gè)消除半衰期后或Cmax的1/10-1/20的血藥濃度。特異性（specificity）證明所測物質(zhì)是原型藥或代謝產(chǎn)物，可消除內(nèi)源性物質(zhì)、其他代謝物和雜質(zhì)的干擾。（如標(biāo)準(zhǔn)、空白、外加樣品(yàngpǐn)和用藥后樣品(yàngpǐn)的色譜圖）精密度(precision)用日間和日內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（relativestandarddeivation,RSD%）表示。標(biāo)準(zhǔn)曲線內(nèi)的高（上限）、中、低（接近LOQ）三個(gè)濃度（5個(gè)/每個(gè)濃度），求出各自的RSD%（ng/ml>15%,ug/ml>15%）準(zhǔn)確度（accuracy）用相對(duì)回收率（recovery）表示。標(biāo)準(zhǔn)曲線內(nèi)高、中、低三個(gè)濃度，n=5標(biāo)準(zhǔn)曲線（standardcurve）在不同生物樣品中的標(biāo)準(zhǔn)曲線。每條曲線五個(gè)濃度，覆蓋整個(gè)生物樣品的測定范圍，提供線形方程和相關(guān)系數(shù)（色譜法γ>0.99,生物學(xué)γ>0.99）第六十三頁，共八十八頁。七.藥代動(dòng)力學(xué)研究原則(yuánzé)及方法（化學(xué)藥品）研究內(nèi)容1.血藥濃度-時(shí)間曲線取樣點(diǎn)：9-13個(gè)，兼顧吸收相（2-3）、達(dá)峰濃度（2-3）、分布相（2-3）、消除相（3-4）采樣時(shí)間：持續(xù)3-5個(gè)半衰期或Cmax的1/10–1/20動(dòng)物：連續(xù)采樣至少3只，非連續(xù)至少5只，口服給藥應(yīng)禁食12小時(shí)以上。給藥途徑：盡可能與臨床用藥一致實(shí)驗(yàn)劑量：三個(gè)劑量組，其中一個(gè)劑量相當(dāng)于藥效學(xué)有效劑量，高劑量接近于最大耐受劑量藥代參數(shù)(cānshù)：（3P97）靜脈給藥---t1/2,Vd,AUC,CL等血管外給藥---Cmax,Tmax,t1/2,AUC等水溶性藥物---應(yīng)提供血管外給藥的絕對(duì)生物利用度第六十四頁，共八十八頁。七.藥代動(dòng)力學(xué)研究原則(yuánzé)及方法（化學(xué)藥品）2.組織分布 了解藥物在體內(nèi)的主要分布組織，尤其(yóuqí)是靶器官和毒性靶器官的分布。動(dòng)物：小鼠或大鼠，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)5只動(dòng)物。劑量：選擇一個(gè)有效劑量時(shí)間點(diǎn)：吸收相、分布相、消除相各選一個(gè)時(shí)間點(diǎn)取樣器官：心、肝、脾、肺、腎、腦、胃、腸、子宮或睪丸、肌肉、脂肪等第六十五頁，共八十八頁。七.藥代動(dòng)力學(xué)研究(yánjiū)原則及方法（化學(xué)藥品）3.血漿蛋白結(jié)合方法：平衡透析、超濾、分配平衡等濃度：3個(gè)（包括有效濃度），每個(gè)濃度重復(fù)三次。4.排泄確定藥物的排泄途徑、排泄速率和各途徑的排泄量動(dòng)物：小鼠或大鼠，至少5只動(dòng)物數(shù)據(jù)劑量：選擇一個(gè)有效劑量樣品(yàngpǐn)收集：分段收集尿液，糞便、膽汁，記錄體積或重量，測定排泄量。5.結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化創(chuàng)新藥要了解體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化，闡明主要代謝物的結(jié)構(gòu)和代謝途徑、轉(zhuǎn)化量，活性代謝產(chǎn)物（藥理或毒理）要作動(dòng)力學(xué)分析。

第六十六頁，共八十八頁。實(shí)例(shílì)1－TPA藥代動(dòng)力學(xué)研究（iv)第六十七頁，共八十八頁。實(shí)例(shílì)1-TPA藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)第六十八頁，共八十八頁。實(shí)例1－TPA組織(zǔzhī)分布第六十九頁，共八十八頁。實(shí)例(shílì)1－TPA排泄第七十頁，共八十八頁。實(shí)例(shílì)2－XLF-343藥代動(dòng)力學(xué)研究（po)第七十一頁，共八十八頁。實(shí)例(shílì)2－XLF-343藥代動(dòng)力學(xué)研究（po)第七十二頁，共八十八頁。Pharmacokineticparametersofnicousamideinmaleandfemaleratsafterasingleintravenousdoseof10mg/kgCompartmentmodelNon-compartmentmodelParameterUnitFemaleMaleParameterUnitFemaleMaleAUC(0-t)

mg/L*h31.53183.96AUC(0-t)

mg/L*h34.02181.50AUC(0-∞)

mg/L*h37.58191.47AUC(0-∞)

mg/L*h34.41183.45CLL/h/kg0.270.05CLzL/h/kg0.290.06VL/kg0.090.06VzL/kg1.040.15T1/2βh2.752.07MRT(0-t)

h1.282.39第七十三頁，共八十八頁。Plasmaconcentration-timeprofilesofnicousamideinmale

and

femaledogsafterasingleoraldosing(300mg/kg).第七十四頁，共八十八頁。PharmacokineticparametersofnicousamideinmaleandfemaledogsaftersingleoraldosingParameterUnitFemaleMale30mg/kg100mg/kg300mg/kg30mg/kg100mg/kg300mg/kgAUC(0-t)ug/L*h46.7355.11176.4107.6430.71130.5MRT(0-t)

h1.63.212.81.44.312.1Tmaxh0.60.70.60.31.81.6Cmaxug/L33.5158.3110.2123.5151.6136.7第七十五頁，共八十八頁。Comparisononpharmacokineticparametersofnicousamideinmaleandfemaledogsafterasingleandmultipledoseof100mg/kgParameterUnitFemaleMaleSingleMultipleSingleMultipleAUC(0-t)ug/L*h355.11916.8430.71874.3MRT(0-t)

h3.210.24.310.2Tmaxh0.70.51.80.7Cmaxug/L158.3205.4151.6184.0Cmultiple/single-1.