药物的跨膜转运
药物的体内过程可归纳为药物的转运(吸收、分布、排泄)过程和药物的转化(代谢)过程,药物的体内转运是指药物通过各种生物膜的运动过程,又称跨膜转运。根据转运机制不同,可分为被动转运和主动转运两种方式。大多数药物的转运属于被动转运。
(一)被动转运
被动转运是指药物依赖于膜两侧的浓度差和电位差,顺浓度梯度或电化学梯度方向扩散转运的过程,又称顺浓度梯度转运,包括简单扩散、易化扩散和滤过3种情况。
1.简单扩散
其特点是不消耗能量,不需要载体,无饱和性,药物间无竞争性现象。大多数药物以这种方式转运。药物的脂溶性、解离度及分子量等因素影响药物的被动转运。凡分子量小、极性小、脂溶性大、非解离型的药物易通过生物膜转运,反之难跨膜转运。大多数药物为弱酸或弱碱性化合物,在体液中以解离型和非解离型两种形式存在。解离型药物极性高、脂溶性低,难以通过细胞膜;而非解离型的极性低、脂溶性高,易通过细胞膜。药物解离多少与药物所在溶液的pH值有关,弱酸性药物在酸性环境下解离少,极性小,脂溶性大,易跨膜转运;在碱性环境下解离多,极性大,脂溶性小,不易跨膜转运。弱碱性药物则相反。
2.易化扩散
又称载体转运,包括两种扩散方式:一种是通过细胞膜中的某些特异性蛋白质——通透酶的帮助,将分子或离子向着降浓度梯度或电化学梯度的方向扩散;另一种是膜上存在多种离子通道蛋白,可选择性地与Na+、K+、Ca2+等离子组合,形成通道,允许相应的离子迅速地顺着浓度差或电化学梯度移动。易化扩散不消耗能量,但需要载体,有饱和性,各药物之间存在竞争性抑制现象。每一种通透酶只能转运一种分子、离子或与这种分子或离子相似的物质。当药物浓度很高时,载体可被饱和,转运率可达最大值。载体可被类似物质占领,表现竞争性抑制作用。各种离子通道蛋白可被特异性阻断药所抑制。
3.滤过
滤过即水溶扩散,如肾小球的滤过。相对分子质量小于100、不带电的极性小分子,如水、乙醇、尿素、类固醇等水溶性小分子药物以及O2、CO2、N2等气体分子均可以通过水溶扩散跨膜转运。
(二)主动转运
主动转运是药物从低浓度侧向高浓度侧转运的过程,又称逆浓度梯度转运。该过程需特异性载体,消耗能量,有饱和性。当两种药物需相同载体转运时,可出现竞争性抑制现象。