药物开发中的药物代谢和药物代谢动力学
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药物的代谢和药代动力学研究药物是指任何一种可以治疗疾病、缓解症状或预防疾病的物质。
药物的作用机理是通过干预生命体的代谢过程,以达到治疗的目的。
当药物进入人体后,会通过口服、注射、吸入等方式被吸收到血液中,分布到不同的器官和组织中,然后被代谢成代谢产物并排出体外。
药物代谢和药代动力学研究是一项旨在探究这个过程的科学研究。
本文将介绍药物的代谢和药代动力学研究的相关内容。
一、药物代谢药物代谢是指药物在组织和细胞内转化成代谢产物的过程。
药物代谢的主要目的是将具有毒性或非活性的药物转化成活性代谢产物,或者是将药物转化成易排泄的代谢产物,以降低药物对身体的毒副作用和剂量。
在药物代谢过程中,绝大部分药物经过肝脏代谢酶CYP代谢,少数通过肺、肾等器官进行代谢和排泄。
药物代谢可分为两个阶段:第一阶段:氧化反应氧化反应指将药物转化为代谢产物的一种过程,其中药物的电子从它们的原子轨道中移动到代表氧的还原剂中。
氧化反应通常由三种酶介导:细胞质中的乙醛脱氢酶、线粒体中的甘油三磷酸脱氢酶和内质网中的CYP450酶。
在这个过程中,药物的代谢产物通常比原始药物更活性,也可能是更毒性的。
第二阶段:结合反应结合反应是将药物代谢产物与其他分子结合的过程。
这是一个非常重要的代谢阶段,因为它使药物代谢产物更易于排出体外。
结合反应通常由肝细胞中的运输蛋白介导,它们可以将代谢产物与特定的小分子,如葡萄糖、硫酸盐、甘氨酸和游离氨基酸结合。
结合产物通常比药物本身更容易被排出体外。
二、药代动力学药代动力学是指研究药物在人体内转化和清除的能力。
药物代动力学研究的主要内容包括药物的吸收、分布、代谢和排出。
药代动力学可以帮助药物研究者了解药物的活性、毒性、耐受性和药效。
在药物开发和治疗方面,药代动力学研究是非常重要的。
1. 药物吸收药物吸收是指药物从外部环境进入体内的过程。
口服是最常见的药物吸收方式,此外还有鼻吸、直肠给药、口腔给药等多种途径。
口服药物的吸收,主要发生在肠道上部,由于肠道壁上有大量的毛细血管,从而将药物快速吸收到血液中。
新药研发中药物动力学研究的重要性药物动力学是指药物在机体内的吸收、分布、代谢、排泄过程及其相互关系的研究。
它是药物研发中不可或缺的一环,其研究结果不仅可以为药物的设计和剂量制定提供重要依据,更能有效保证药物在临床应用中的安全性和有效性。
一、药物动力学在新药研发中的作用在新药研发过程中,药物动力学的作用主要体现在以下几个方面:1、确定药物的药代动力学特征药代动力学是指药物在机体内代谢和排泄的一系列动力学过程。
药物代谢和排泄的速率及其相互关系会影响药物的体内半衰期、剂量、给药频率等,因此,药代动力学研究的结果可以为药物的设计和剂量制定提供依据。
2、评价药物的安全性药物安全性是任何新药研发中最重要的一个方面。
药物的毒性和副作用直接影响着药物的临床应用。
通过药物动力学研究,可以评估药物的毒性和副作用,确定药物的最大耐受剂量,从而为药物的临床安全性评价提供重要依据。
3、评价药物的疗效药物的疗效是新药研发的终极目标。
药物动力学研究可以为药物疗效的评价提供重要指标,比如药物的血药浓度、药物的组织分布等等。
二、药物动力学研究中的主要内容药物动力学研究内容主要包括药物的吸收、分布、代谢、排泄四个方面。
1、药物吸收动力学研究药物吸收是指药物进入机体的过程。
药物吸收动力学研究主要包括药物的口服吸收、注射吸收、经皮吸收等方面的研究。
2、药物分布动力学研究药物分布是指药物在机体内分布的过程。
药物分布动力学研究主要包括药物在血液和组织中的分布规律及其影响因素。
3、药物代谢动力学研究药物代谢是指药物在机体内代谢的过程。
药物代谢动力学研究主要涉及药物的生物转化、代谢酶谱、代谢产物的性质等方面的研究。
4、药物排泄动力学研究药物排泄是指药物在机体内的排泄过程,主要包括肾排泄、肝排泄以及胆汁排泄等。
药物排泄动力学研究主要涉及药物的排泄速率及其影响因素等。
三、药物动力学研究中的挑战药物动力学研究对于药物研发的重要作用不言而喻。
然而,药物动力学研究也面临着不少挑战。
中药材的药物代谢与药动学中药材,作为传统中医药的珍贵资源,具有独特的药物代谢和药动学特点。
药物代谢是指药物在体内经一系列转化作用,最终转化成代谢产物并被排出体外的过程。
而药物动力学则是研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄的过程。
本文将就中药材的药物代谢与药动学特点进行探讨。
1. 药物代谢中药材的药物代谢主要发生在生物体内的代谢酶系统中,其中最重要的是细胞色素P450酶系统。
这个酶系统对中药材的代谢起到关键作用。
通过对中药材中活性成分的代谢作用,细胞色素P450酶可以将其转化为更易排出体外的代谢产物,提高中药的药效。
而且,细胞色素P450酶还可以通过催化反应来增加药物的溶解度,提高其生物利用度。
2. 药物动力学中药材的药物动力学特点主要体现在其吸收、分布、代谢和排泄过程中。
首先,中药材的吸收速度相对较慢,这是由于中药材中存在多种组分和成分的相互作用所致。
其次,中药材在体内的分布较为广泛,可以通过血液循环进入到各个组织和器官中。
然后,中药材的代谢速度较快,主要通过细胞色素P450酶系统进行转化。
最后,中药材的排泄主要通过肾脏和胆道系统,以及其他排泄通路完成。
3. 影响因素中药材的药物代谢和药动学受多种因素的影响。
其中,遗传因素是重要的影响因素之一。
不同的个体存在基因差异,这些差异可以导致中药材的药效和药动学特征的差异。
此外,环境因素也会对中药材的药代和药动学产生一定的影响。
例如,饮食结构、药物相互作用和肝肾功能等都可以引起中药材的代谢和药效的变化。
4. 临床应用中药材的药物代谢和药动学特点对于临床应用具有重要意义。
研究中药材的药物代谢和药动学,可以优化药物的给药方案,提高药物的疗效和安全性。
同时,了解中药材的药动学特点,有助于指导合理的用药和药物监测。
综上所述,中药材的药物代谢与药动学是研究中药药效的重要方面。
中药材经过细胞色素P450酶系统的代谢,能够转化为更易排出体外的代谢产物,提高中药的药效。
药物的代谢动力学名词解释
药物的代谢动力学是研究药物在体内代谢过程的一门学科,涉及到一系列特定的名词和概念。
以下是一些常见的药物代谢动力学名词解释:
1. 代谢:药物代谢是指药物在体内发生的化学转化过程,通过代谢作用,药物可以被转化为活性代谢产物或无活性代谢产物,以及被清除出体外。
2. 代谢酶:代谢酶是参与药物代谢反应的酶类蛋白,负责催化药物分子的转化。
常见的代谢酶包括细胞色素P450酶(CYP450酶)和UDP-葡萄糖转移酶(UGT)等。
3. 代谢途径:代谢途径是药物在体内发生代谢反应的不同路径。
代谢途径可以是氧化、还原、水解、酯化、葡萄糖苷化等。
4. 代谢产物:代谢产物是药物代谢反应的终产物。
代谢产物可以是活性代谢产物,具有药理活性或毒性;也可以是无活性代谢产物,无药理作用或低药效。
5. 半衰期:药物的半衰期是指体内的半数药物浓度消失所需的时间。
半衰期可以反映药物在体内的代谢速率,通常用于衡量药物的清除速度和给药间隔。
6. 受体饱和:当药物在体内代谢酶的催化下发生代谢反应时,代谢酶可能会达到其最大催化能力。
当药物浓度超过代谢酶的饱和点时,药物的代谢速率将不再线性增加,而是逐渐趋于饱和。
这些名词和概念是药物代谢动力学中的重要内容,对于理解药物在体内的代谢过程和药物效应具有重要意义。
药物的药代动力学与药效动力学药物的药代动力学与药效动力学是药物研发和应用的重要概念和原理。
药代动力学研究药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程,而药效动力学研究药物对生物体产生的药理效应。
一、药代动力学1. 药物吸收药物吸收是指药物从给药部位进入血液循环的过程。
吸收速度和程度直接影响药物的药效。
吸收途径包括口服、注射、吸入等。
药物在吸收过程中受到许多因素的影响,如溶解度、pH值、渗透性等。
2. 药物分布药物分布是指药物在体内分布到各组织器官的过程。
药物与血浆蛋白结合率、脂溶性、离子化程度等因素都会影响药物的分布。
此外,血液供应充足的组织器官吸收药物更多,而脂溶性较高的药物则更容易穿过细胞膜。
3. 药物代谢药物代谢是指药物在体内被酶系统代谢为代谢产物的过程。
主要发生在肝脏中的肝酶系统。
药物代谢会影响药物的活性和持续时间,也是药物相互作用的重要因素。
代谢产物可能具有药理活性,也可能是毒性产物。
4. 药物排泄药物排泄是指将代谢产物从体内排出的过程。
主要通过肾脏排泄尿液,也可以通过粪便、呼吸、汗液等途径。
药物的排泄速度与药物的解离速度、肾小管分泌速率等因素有关。
二、药效动力学药效动力学是研究药物对生物体产生的药理效应的学科。
它可以描述药物的剂量-效应关系、治疗窗口、作用机制等。
药物的药效动力学特性是影响临床应用的重要因素。
1. 剂量-效应关系剂量-效应关系研究药物剂量与产生的效应之间的关系。
通常可以分为线性和非线性关系。
线性关系表示药物剂量增加或减少,效应也相应等比例增加或减少。
非线性关系则表示剂量增加或减少,效应并不等比例变化。
2. 治疗窗口治疗窗口是指药物在体内能够产生治疗效果的浓度范围。
在治疗窗口内,药物能够发挥治疗作用;而超出治疗窗口,剂量过高或过低都可能导致药物的不良反应或治疗失败。
3. 作用机制药效动力学也研究药物的作用机制,即药物与靶点结合后产生的药理效应的分子机制。
药物的作用机制研究对于合理用药、药物研发和药物治疗具有重要意义。
药物的药物代谢动力学与药效动力学研究药物代谢动力学(Pharmacokinetics,简称PK)和药效动力学(Pharmacodynamics,简称PD)是药物研究中的重要分支,用于评估药物在体内的代谢过程以及对生理系统产生的效应。
药物代谢动力学研究药物在体内的转化和消除过程,而药效动力学则关注药物与生理系统之间的相互作用。
一、药物代谢动力学药物代谢动力学是研究药物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄(ADME)过程的科学。
它对于理解药物在体内的行为和作用机制至关重要。
1. 药物吸收药物的吸收过程是指药物进入机体循环系统的过程。
吸收方式有经口、经肠道、经皮肤、经肺等多种途径。
药物的溶解性、脂溶性和分子大小等因素会影响其吸收速度和程度。
2. 药物分布药物分布过程是指药物通过血液循环系统进入不同组织和器官的过程。
药物在体内的分布受到血流动力学、药物亲和性和生物膜透过性等因素的影响。
3. 药物代谢药物代谢是指药物在体内经过化学反应转化成代谢产物的过程。
大部分药物在肝脏中发生代谢,药物代谢酶如细胞色素P450系统则起到关键作用。
药物代谢会影响药物的活性、毒性和药物与其他物质之间的相互作用。
4. 药物排泄药物排泄是指药物及其代谢产物通过肾脏、肝脏、肠道、肺等途径离开机体的过程。
主要排泄方式有尿液排泄、胆汁排泄、呼气排泄等。
二、药效动力学药效动力学研究药物与生理系统之间的相互作用,包括药物对受体的结合、信号传导和引起的生理反应等过程。
药效动力学研究可帮助我们理解药物的药理作用和临床应用。
1. 药物作用机制药物作用机制是指药物与受体相互作用引起药物效应的过程。
药物可以通过与受体结合、抑制或激活受体的信号通路等方式产生作用。
2. 药物剂量-效应关系药物剂量-效应关系研究药物剂量与生理效应之间的关系。
通过研究药物的剂量-效应曲线可以确定药物的剂量范围、给药频率以及最佳剂量等。
3. 药物相互作用药物相互作用是指两种或多种药物在体内同时存在时,彼此相互影响或改变对生理系统的作用的现象。
药物动力学的研究及其应用药物动力学是研究在体内药物作用的变化规律和药物消除过程的动力学过程。
药物动力学的研究不仅有助于解析药物在体内的动力学变化规律,也能为探讨药物的安全性和疗效提供科学依据。
以下将详细介绍药物动力学的相关内容和应用。
I. 药物在体内的代谢和消除过程药物在体内的代谢和消除过程是药物动力学研究的关键点。
这些过程涉及到药物的生物转化、药物作用靶点、药物的分布等方面。
1. 药物的生物转化药物的生物转化通常包括药物代谢和药物分解两个方面。
药物代谢是指药物和生体内化学反应所形成的代谢产物,通常经过肝脏的代谢。
药物分解则是指药物被水解或酸解,产生分解产物。
2. 药物作用的靶点药物在体内的作用靶点通常与体内分子的特异性结合有关。
药物的作用靶点范围广泛,包括细胞表面受体、酶、离子通道、细胞膜以及细胞核等。
3. 药物的分布药物在体内的分布通常受到以下多种因素的影响:药物的溶解度、分子量、药物的蛋白结合率和各个器官的血流速度。
II. 药物动力学的应用药物动力学不仅是药物的研究和开发的重要手段,还可以为药物疗效评价、安全评价以及药物的现代化管理提供科学的依据。
1. 临床药物开发药物动力学研究是临床药物开发中的重要一环。
通过分析药物在体内的代谢过程,可以了解药物在体内的转化和消除规律。
同时通过分析药物在体内的药效学特性,可以为药物疗效评价和药物治疗方案的制定提供科学依据,从而提高药物的疗效和安全性。
2. 药物疗效及安全性评价药物动力学研究可以评估药物的疗效和安全性。
药物的生物利用度、药物的代谢代谢以及药物在体内的分布情况等因素,都会影响药物的疗效和安全性。
通过药物动力学研究,可以评估药物的疗效并寻找副作用的原因,为药物的治疗方案和安全评价提供依据。
3. 药物现代化管理药物动力学与药物现代化管理密切相关。
药物在临床应用中的安全性和有效性往往是药物上市管理审批的重要标准。
药物动力学研究可以为药物安全性评价和治疗效果评价提供科学依据,有助于提高药物现代化管理水平,促进医学领域的持续发展。
药物开发中的药物代谢途径研究药物代谢途径是指药物在人体内经过一系列化学反应转变为其他化合物的过程。
了解药物的代谢途径对于药物开发、药物治疗和药物安全性评估都具有重要意义。
本文将介绍药物开发中的药物代谢途径研究的意义、方法以及在临床应用中的应用。
一、药物代谢途径研究的意义药物代谢途径研究可以帮助我们了解药物在人体内如何转化和排出,从而为药物开发提供重要的信息。
药物代谢途径的研究可以帮助我们预测药物的药效、药代动力学和不良反应,进一步指导药物的设计和优化。
1. 预测药物的药效药物代谢途径研究可以帮助我们了解药物转化产物的药理活性。
通过研究药物在体内的代谢途径,我们可以预测药物是否具有良好的药效,从而选择更具潜力的候选药物。
2. 预测药物的药代动力学药物代谢途径研究可以帮助我们了解药物在体内的消除率和半衰期等药代动力学参数。
这些参数对于药物的合理给药剂量和给药频率等方面具有指导意义。
3. 预测药物的不良反应药物代谢途径研究可以帮助我们了解药物代谢产物的毒性和潜在不良反应。
通过研究代谢途径中的不良反应产物,我们可以预测药物的安全性,并及早发现潜在的毒性问题。
二、药物代谢途径研究的方法药物代谢途径研究主要依赖于实验室中的体外和体内实验方法。
下面将介绍几种常用的方法。
1. 体外实验方法体外实验方法主要包括体外代谢实验和药物代谢酶筛选实验。
体外代谢实验通常使用人类或动物肝脏组织或细胞进行,通过观察药物的代谢转化情况来推断药物的代谢途径。
药物代谢酶筛选实验则通过检测药物在体外体系中与药物代谢酶的相互作用来判断药物的代谢途径。
2. 体内实验方法体内实验方法主要包括体内代谢实验和药物代谢动力学研究。
体内代谢实验通常使用活体动物模型,通过给予动物一定剂量的药物,然后观察药物的转化产物和排泄情况来推断药物的代谢途径。
药物代谢动力学研究则通过给予动物不同剂量的药物,然后测定药物在体内的浓度-时间曲线,从而推断药物的消除率和半衰期等动力学参数。
药剂学中的药物代谢动力学模型药物代谢动力学模型是药剂学领域中的重要研究内容,它通过数学模型来描述药物在人体内的代谢过程及动力学行为。
药物代谢动力学模型的研究对于药物的合理使用和剂量调整具有重要意义。
本文将介绍药物代谢动力学模型的基本概念、分类及应用,并探讨其在药剂学研究中的意义和挑战。
一、药物代谢动力学模型的基本概念药物代谢动力学模型是研究药物在体内代谢过程的一种定量描述方法。
它可以通过建立数学方程来描述药物浓度与时间的关系,以及药物在人体内的代谢速率和消除速率等动力学参数。
常用的药物代谢动力学模型有零级动力学模型、一级动力学模型和双室模型等。
1. 零级动力学模型零级动力学模型是指药物在体内的消除速率与药物浓度无关,而是固定的。
这意味着无论药物的浓度如何,消除速率都保持不变。
这种模型常见于药物的饱和消除情况,例如乙醇的代谢。
2. 一级动力学模型一级动力学模型是指药物在体内的消除速率与药物浓度成正比。
即随着药物浓度的增加,消除速率也相应增加。
此模型常见于大多数药物的代谢过程,例如头孢菌素的消除。
3. 双室模型双室模型是较为复杂的药物代谢动力学模型。
它认为药物在体内存在两个相互转化的组织或器官,分别为中央室和外周室。
药物在体内的分布和消除分别受到这两个室的影响。
此模型常见于某些特定药物的代谢,如静脉注射药物。
二、药物代谢动力学模型的分类根据药物的作用机制和代谢途径,药物代谢动力学模型可进一步分类为饱和动力学模型和线性动力学模型。
1. 饱和动力学模型饱和动力学模型适用于药物的代谢饱和状态。
当药物在体内的代谢通路达到饱和时,代谢酶的速率将不再增加,而是保持恒定。
此时,药物代谢动力学模型通常采用零级动力学模型。
2. 线性动力学模型线性动力学模型适用于药物的代谢非饱和状态。
当药物在体内的代谢通路尚未达到饱和时,代谢酶的速率将随着药物浓度的增加而线性增加。
此时,药物代谢动力学模型通常采用一级动力学模型。
三、药物代谢动力学模型的应用药物代谢动力学模型的研究对于药物的合理使用和剂量调整具有重要的指导作用。
药物动力学和药物代谢动力学药物动力学和药物代谢动力学,听上去好像是科学家们的专利,但其实它们和我们日常生活息息相关。
想象一下,你感冒了,医生给你开了药,你是不是也想知道这个药到底是怎么在你体内工作的?那就让我们从头说起,轻松聊聊这两位科学界的“老朋友”吧。
1. 药物动力学的基本概念1.1 什么是药物动力学?药物动力学,顾名思义,就是研究药物在体内是如何运动的。
想象一下,药物就像一位舞者,走进你的身体,在各个角落跳舞。
它的舞蹈包括几个步骤:吸收、分布、代谢和排泄。
听起来复杂,其实就是药物是怎么进入你体内、在体内传播、被处理和最终被排出去的。
1.2 药物的吸收和分布说到吸收,药物就像一颗颗小水滴,进到你的身体里。
你吃药后,胃肠道就像个热锅上的蚂蚁,忙着把药物吸收到血液里。
不同的药物吸收速度也不一样,有的快得像闪电,有的则慢得像蜗牛。
而一旦药物进了血液,接下来就是分布。
药物就像个快递小哥,奔波在全身各处,有的直奔目标,有的可能在你肚子里晃荡半天。
2. 药物代谢动力学的奥秘2.1 药物的代谢接下来,咱们要说的就是药物的代谢了。
这一过程可以理解为药物在你体内的“美容院”,在这里,药物被“打磨”、被“加工”,最终变得“适合出门”。
代谢主要发生在肝脏,肝脏就像个大工厂,忙着把药物转化成各种代谢产物。
有的药物在这里会变得更活跃,有的则会被“废弃”,准备排出体外。
2.2 药物的排泄说到排泄,那可是个不得不提的环节。
药物的代谢产物最终会通过尿液、汗水、甚至是呼吸排出体外。
你知道吗?有时候,药物的气味也可能通过呼吸释放出来,真是“内外兼修”啊!排泄的速度因人而异,跟你身体的代谢能力、喝水的多少、甚至饮食习惯都有关系。
3. 影响药物动力学的因素3.1 个体差异每个人的身体都是独一无二的,所以药物在你身上的表现可能大相径庭。
有些人可能对某种药物“特效”,而有些人却“毫无感觉”。
这就好比你去参加派对,有的人一杯酒就能嗨到天边,而有的人喝了半天还没感觉到热乎乎的。
药物开发中的药物代谢和药物代谢动力学:生物分析化学家的primer,part Ⅰ摘要:面对先进的组合合成1和高通量筛选技术,药物开发过程继续发展。
临床药物代谢和药物代谢动力学研究在先导确定和优化中起了关键作用。
这一快节奏的开发过程给分析化学家施加了巨大的压力,设计更快和更敏感的分析技术来辅助药物发现和开发。
这篇文章,两个系列中的第一部分向分析化学家介绍药物代谢原理。
第二部分将讨论药物代谢动力学方面以及药物代谢数据怎样用以预测药代动力学参数。
正文:技术创新和竞争压力引发了药物发现过程的巨大变化。
分子生物学和人类基因组工程的进步在确定新的治疗靶标的进步中卓越的贡献。
由于靶标确定中的技术发展、自动化的组合化学合成和高通量筛选,药物发现过程快速的发展。
鉴于这种发展,提高化合物在人体中目标药理活性的优化效率,而降低对动物研究的依赖已经成为一个挑战。
新的化学实体(NCEs)通过组合合成和用靶标的作用信息来设计先导化合物的理性药物设计进入药物开发流程。
HTS有助于确定先导化合物在高浓度下提供的所需效用。
在次级筛选阶段,理化性质如溶解度、脂溶性和稳定性通过测定脂水分配系数2和pKa3来确定。
这些参数在预测蛋白结合、组织分布和胃肠吸收过程非常有用。
在先导化合物的优化过程中,筛选出的先导化合物使用体外试验进一步筛选。
先导优化的目标是选择在人体中有所需药理活性的化合物。
相关药代动力学参数如组织渗透、稳定性、肠吸收、代谢和清除通过体外系统获得。
这些体外体系包括微粒体、肝细胞、用以确定代谢和评价代谢路径和速率的组织切片、评价细胞转运吸收的caco-2细胞系。
毒性数据可以通1 定义及特点:组合化学是一门将化学合成、组合理论、计算机辅助设计及机械手结合一体,并在短时间内将不同构建模块用巧妙构思,根据组合原理,系统反复连接,从而产生大批的分子多样性群体,形成化合物库(compound library),然后,运用组合原理,以巧妙的手段对库成分进行筛选优化,得到可能的有目标性能的化合物结构的科学。
组合化学与传统合成有显著的不同。
传统合成方法每次只合成一个化合物;组合合成用一个构建模块的n个单元与另一个构建模块的n个单元同时进行一步反应,得到n×n个化合物;若进行m步反应,则得到(n×n)m个化合物。
组合化学合成包括化合物库的制备、库成分的检测及目标化合物的筛选三个步骤。
2 脂水分配系数:(lipo-hydro partition coefficient)为化合物在脂相和水相间达到平衡时的浓度比值,通常是以化合物在有机相中的浓度为分子,在水相中的浓度为分母。
脂水分配系数越大,越易溶于脂,反之则越易溶于水。
易溶于脂的物质在机体内呈现亲脂性或疏水性,而易溶于水的现象称为亲水性。
公式:脂水分配系数以P表示,化合物在有机相中浓度Co,在水相的浓度Cw。
P=Co/Cw3 酸的电离常数Ka,取负对数,即,-lgKa。
可以说明酸的电离程度,即酸性强弱,酸越弱,Ka越小,pKa越大。
过器官特异性细胞系获得。
早期先导化合物的潜在毒性知识和它们的可能代谢产物对成功的药物开发很关键。
大多数的药物候选化合物在这一阶段失败,只有少数被定为足够安全和有效,进入下一步的开发。
体内、外研究在活性候选化合物上都被进行。
这些临床前研究的目标不仅仅是确定最有效的且有最合适的安全谱图的先导化合物,而且能选择最接近人类的的动物物种来进行毒理研究。
了解所选化合物的药代动力学和代谢特征对设计合适的人类临床试验时必须的。
药物开发各阶段如F1所示。
不管是体内还是体外,要满足药物代谢研究的目的需要处理很大数量的样本来决定药物候选化合物和代谢物。
同样做很多结构化学来确定代谢物。
对于分析化学家,了解绝大部分化合物将不会变成药物这一点很重要。
Often elegance must be traded for speed early in the process.以后,在临床试验中,一个特定化合物的样本数量将以指数方式增加,仔细的经过验证的方法不仅必须而且合理。
这篇文章将指导生物分析化学家药物开发中的药物代谢和药代动力学方面。
这篇文章的第一部分包含了药物代谢的基础。
第二部分将讨论动力学和药物代谢以及动力学数据和某个药物的药物代谢动力学关系。
Path of a drug通过任意途径给药,药物将会按照F2所示到达血液。
这个过程叫做吸收。
血液中的药物在血浆4和血细胞5中快速分布。
大部分药物快速到达每个器官的胞外液体。
脂溶性药物穿过细胞膜,分布到不同组织的胞内液体。
药物从血液到不同组织的转运过程称为分布。
药物不是直接地通过排泄途径,如尿、胆汁,这称作清除;就是间接的通过肝脏的酶促或者生物化学转化。
清除的后一个途径叫做代谢。
按F3所示研究药物吸收、分布、代谢和清除的整个过程就叫做ADME研究。
Drug Metabolism对药物或者外源化合物的兴趣可以追溯到19世纪早期。
代谢在那时被认为一个解毒机制。
1930s晚期,随着合成的偶氮磺胺在体内代谢成抗菌试剂磺胺,研究代谢已经成为一个重要的前提。
BAS和ISSX创作了一个历史日历,庆祝许多对有机化合物代谢的原创贡献。
4血浆的主要作用是运载血细胞,运输维持人体生命活动所需的物质和体内产生的废物等。
血浆是血液的重要组成部分,呈淡黄色液体(因含有胆红素)。
血浆的化学成分中,水分占90~92%,其他10%以溶质血浆蛋白为主,并含有电解质、营养素、酶、激素类、胆固醇和其他重要组成部分。
血浆蛋白是多种蛋白质的总称,用盐析法可将其分为白蛋白、球蛋白和纤维蛋白原三类。
5 血细胞又称“血球”,是存在于血液中的细胞,能随血液的流动遍及全身。
以哺乳动物来说,血球细胞主要含下列三个部分:红细胞:主要的功能是运送氧。
白细胞:主要扮演了免疫的角色。
当病菌侵入人体时,白细胞能穿过毛细血管壁,集中到病菌入侵部位,将病菌包围,吞噬。
血小板:止血过程中起着重要作用。
代谢是从肌体清除外源的、不需要的化合物的机制,也调控需要的化合物如维他命在体内的水平。
因为药物的代谢信息在选择和进一步特性描述药物中起重要作用,深度研究药物代谢机制是值得的。
人体中,代谢的主要为点是肝脏。
肝脏中的代谢发生在两个阶段:Ⅰ相发生在肝微粒体6,药物被功能化;Ⅱ相发生在肝细胞中,药物及其Ⅰ相代谢物发生结合。
肝脏微粒体是肝细胞的内质网。
微粒体中的Ⅰ相反应被一组称为细胞色素P450的酶催化,P450酶在药物代谢中起重要作用。
参与Ⅰ相的化学反应有芳香环羟基化、氧化的N端脱烷基化,氧化的O 端脱烷基化、S氧化、还原和水解反应。
通常这些简单的反应可以使药物水溶性增加,易通过肾脏清除。
在Ⅱ相通过糖苷化、硫化、氨基酸结合、乙酰化、甲基化、谷胱甘肽结合发生进一步结合。
Cytochrome P 450 systemCyp450 酶系统,一个非常大的酶家族,由P450基因超家族编码,是药物开发中广泛研究的酶之一。
CYPs是一类分子量为50kD的膜结合蛋白,并包含血红素半族。
CYPs和其它混合功能的加氧酶主要存在于肝脏的内质网上。
CYPs的单加氧功能涉及很多步,但最后的反应是把一个氧原子转移到有一个氧化位点的基团R上。
Genetic polymorphismCYP450酶以结构相似性分组成家族和亚家族。
家族包括有40%氨基酸序列同源的CYP,在CYP后之指定一个数字。
亚家族是有60%氨基酸序列同源的CYP,在CYP后的数字后指定一个字母。
例如CYP3A4是细胞色素P450没酶,属于家族3,亚家族A。
最后的数字4指的是发现的顺序。
几个药物代谢酶,如CYP2家族,是多态性(含有1个以上多态基因)。
虽然CYP同工酶有相似的功能性质,每一个都不同并扮演不同的角色。
这种多态形式是形成药物治疗中、药物副作用以及毒性和外源物致癌作用的个体间差异的基础。
有大约30个人p450酶,其中只有6个:CYP1A2、CYP2c9、CYP2C19、CYP2D6、CYP2E!、CYP3A4是主要的催化酶。
CYP3A是最大量,临床应用最重要的同工酶。
他催化接近50%的临床药物。
T1显示了主要的CYPs参与的已知药物的代谢。
从表中可以看出,一些药物被一种以上的同工酶代谢。
这种多底物代谢是引起DDIs的代谢基础。
6 微粒体是细胞被匀浆破碎时, 内膜系统的膜结构破裂后自己重新封闭起来的小囊泡(主要是内质网和高尔基体), 这些小囊泡的直径大约100 nm左右, 是异质性的集合体, 将它们称为微粒体。
在体外实验中,具有蛋白质合成、蛋白质糖基化和脂类合成等内质网的基本功能。
微粒体在细胞生物学中定义为从内质网的碎片所得到的小型囊泡。
必须将肝脏或其他组织磨碎 (均质化)之后,才能得到微粒体。
微粒体含有细胞色素P450 (CYP)酵素,与氧化代谢有关。
一些药物可能是一些特异性同工酶的诱导剂和抑制剂,但不是必须地底物。
酶诱导剂通过调节基因表达来增加特异性酶的水平。
一些药物诱导P450酶,但并不参与到它们的代谢。
例如,奥美拉唑诱导CYP1A2但是却被CYP2C19和CYP3A4代谢。
奥美拉唑的给药可以降低药物正常情况下被CYP1A2代谢的效应,如对乙酰氨基酚。
酶抑制剂从不同方式行使功能。
竞争性抑制剂与底物竞争活性位点,如佛伏沙明和咖啡因竞争CYP1A2。
非竞争性抑制剂结合到酶-底物复合体或者血红素基团上,如酮康唑。
第三种类型,不可逆的竞争性抑制剂通过结合血红素或者结合蛋白使酶失活。
酶抑制可能导致更高药物的全身水平,引起作用加强或者毒性。
当多药物同时给药时,或者非处方、食品附随处方药给药时,这一点应当被考虑。
当几个酶代谢一种药物,酶抑制剂给药将不会产生很大影响,因为药物有一个可替换的路径。
T2显示了一些CYPs的诱导剂和抑制剂。
在个体、物种和群体间,不同同工酶的表达、活性和浓度有很大差异。
这些酶的表达或者激活受物种特异性、基因多态性、性别-荷尔蒙、年龄、疾病和内源诱导剂等因素调控。
个体中P450酶的差异导致不同个体给某种药物时的反应有很大不同。
P450酶的基因多态性按群体分成三种:a)强代谢者(EM):正常群体b)弱代谢者(PM):遗传两个失活的等位基因,表现为酶的活性完全缺失c)超强代谢者(UEM):带有一个等位基因和一个扩增的等位基因,表现为酶的表达加强。
超强代谢可能引起治疗失败,由于减少生物利用度或者缺少药物活性;而弱代谢肯能引起药物毒性和死亡。
为了优化药物治疗,处方医师应当有病人CYP酶的遗传图谱信息。
Outcome of drug metabolism药物代谢的不同结果显示在F4中。
细胞色素P450反应使底物亲水性更强,从而更容易通过肾脏清除。
虽然这些经常导致药物失活,一些化合物形成活性代谢产物。
这些激活的代谢物能加强、修饰或抑制需要的药物活性。