药物的体内过程
药物的体内过程即吸收、分布、代谢、排泄与药物在体内形成和维持有效血药浓度密切相关,决定了药物起效的快慢、作用强弱及持续时间长短。
(一)吸收
吸收是指药物从给药部位进入血液循环的过程。药物吸收的速度要影响药物发生作用的快慢,而吸收的程度主要影响药物作用的强弱。影响吸收的因素有:
1.药物的理化性质及剂型
药物的理化性质对药物的吸收影响较大,分子量小、脂溶性大、极性小以及非解离型药物易吸收。同一药物不同剂型,吸收的速度及程度也有差异,注射剂或溶液剂的吸收较片剂、胶囊剂快,片剂的崩解度和胶囊剂的溶解速度是吸收的限速因素;油剂、混悬剂吸收慢,作用持久。同一药物剂量、不同厂家或同一厂家不同批号、生产工艺的差别也可导致吸收的差异。
2.给药途径
给药途径影响药物吸收的速度和程度。除静脉给药外,其他血管外给药途径都存在吸收过程。
(1)口服给药:主要在小肠内吸收。药物溶解速度、胃肠pH值、胃排空速度、食物、首过消除等因素影响药物吸收。某些药物口服后在进入体循环前经胃肠、肝脏时发生代谢,使进入体循环的药量减少,这种现象称为首关效应,也称首过效应、首过消除、首关消除、第一关卡效应。口服是最方便的给药途径,但不适用于对胃肠刺激大、首关效应多的药物(如硝酸甘油、利多卡因等首关效应明显,不能口服),也不适用于昏迷及婴儿等不能口服的患者。
(2)吸入给药:肺泡表面体积大,毛细血管丰富,气雾剂(如沙丁胺醇气雾剂)及挥发性药物(如全身麻醉药)极易吸收。
(3)舌下给药:舌下黏膜血管丰富,且不经门静脉,无首关效应,给药方便,吸收迅速,起效快。但吸收面积小,只用于脂溶性高、给药量小的药物,如硝酸甘油等。
(4)直肠给药:栓剂或溶液剂经肛门塞入或灌肠,药物从直肠黏膜吸收,起效快,且可避免首关效应。但给药不方便,主要用于不能口服或昏迷的患者。
(5)肌内注射及皮下注射:吸收迅速、完全,吸收速度取决于注射部位的血液循环及药物的脂溶性,水溶液吸收迅速,油剂、混悬液吸收慢,作用时间长。肌肉组织的血流量较皮下组织丰富,肌内注射较皮下注射吸收快。
(6)皮肤及黏膜给药:皮肤有角质层,吸收能力差,多数药物不易穿透,少数脂溶性大的药物可以缓慢通透,新型贴膜制剂可经皮肤吸收。
课堂活动
药物的给药途径不同,吸收的速度不同,从而影响药物发挥作用的时间。
以上不同给药途径吸收快慢顺序是怎样的?何种给药途径是最方便、最安全、最经济、最常用的给药途径?为什么?
3.吸收环境
吸收面积、血液循环、pH值、胃排空、肠蠕动等吸收环境的因素可影响药物的吸收。
(二)分布
分布是指药物从血液循环向组织器官(包括靶组织、靶器官、细胞)转运的过程。大部分药物是被动转运,少数药物是主动转运。分布过程与药物在血浆或靶组织的浓度有关,与药物作用(治疗作用和不良反应)密切相关。分布过程使血浆药物浓度降低,分布是药物自血浆消除的方式之一。大多数药物在体内分布是不均匀的,影响分布的因素包括:
1.药物与血浆蛋白结合
大多数药物在血浆中不同程度地与血浆蛋白结合而成为结合型药物,结合程度用蛋白结合率表示。只有游离型药物才能进行转运,具有药理活性。结合型药物分子增大,不能跨膜转运,暂时失去药理活性,也不能被代谢和排泄,是药物的暂时储存形式。药物与血浆蛋白结合是可逆的,结合型药物与游离型药物处于动态平衡。血浆中白蛋白的量及与药物结合的部位有限,当两种蛋白结合率高的药物联合应用时,可发生竞争性置换,使被置换的游离型药物浓度增高,药物作用增强而引起不良反应。例如,抗凝血药双香豆素的血浆蛋白结合率为99%,如果同时服用结合率为98%的保泰松,可使结合型双香豆素被置换,导致血浆中游离型药物浓度增高,抗凝作用增强,甚至引起出血。
2.药物的理化性质和体液的pH值
药物分子量、脂溶性、极性及p Ka均影响药物的分布。脂溶性或水溶性小分子药物均易透过毛细血管进入组织,水溶性大分子或解离型药物难以透过血管进入组织,如右旋糖酐。各种体液的pH值不同,导致药物在体内分布不均匀,且处于动态平衡。细胞内液pH值(约为7)略低于细胞外液(约7.4),弱碱性药物在细胞内浓度略高,弱碱性药物在细胞外液浓度略高。根据这一原理,弱碱性药物苯巴比妥中毒时用碳酸氢钠碱化血液及尿液可使脑细胞中药物向血浆转运,并加速药物自肾脏排泄,是重要的救治措施之一。
3.药物与组织的亲和力
药物对某些组织或细胞具有较高的亲和力,使药物分布具有一定的选择性。例如,碘集中分布在甲状腺组织,链霉素主要分布在细胞外液,克林霉素在骨髓中浓度高,四环素可与发育中的骨和牙齿中的钙结合。
4.器官血流量
人体各组织器官的血流量差别很大,其中,肝、肾、脑、肺、心等为高血流灌注器官,药物分布快且含量较高;脂肪、皮肤、肌肉等为低血流灌注器官,药物分布慢且含量较低,脂肪组织血流量不丰富,但总量很大,是脂溶性药物的储存库。例如,静脉注射硫喷妥钠,药物首先分布到血流量大的脑组织而产生麻醉作用,随后药物向血流量小的脂肪组织转移,导致麻醉作用迅速消失,此为药物的再分布。药物中毒时,肝、肾等高血流灌注的器官往往首先受累。
5.体内特殊屏障
体内特殊屏障包括血脑屏障和胎盘屏障。①血脑屏障由血-脑、血-脑髓液及脑脊液-脑3种屏障组成。脑是血流量较大的器官,但药物在脑组织浓度一般较低,这是由于血脑屏障可阻止许多分子量较大、水溶性或解离型药物进入脑组织,这是大脑的自我保护机制,有利于维持中枢神经系统内环境的相对稳定。脂溶性较高的游离型药物可通过血脑屏障,脑膜炎症时通透性增加。新生儿血脑屏障发育不全,易受药物影响。②胎盘屏障是胎盘绒毛与子宫血窦间的屏障,由于母亲与胎儿间交换营养成分与代谢废物的需要,其通透性与一般毛细血管无显著差别,几乎所有能通过生物膜的药物都能穿透胎盘屏障进入胚胎循环,因此在妊娠期间应禁用对胎儿发育有影响的药物。
(三)代谢
代谢是指药物在体内发生化学结构的变化,又称为生物转化,是药物在体内消除的重要途径。能吸收进入体内的药物多是极性低的脂溶性药物,在排泄过程中易被再吸收,不易消除。大多数脂溶性药物都要经历不同程度的化学结构改变,形成极性强、水溶性大的代谢产物,有利于从肾脏排出。药物经转化后,其药理活性发生变化:①大多数药物从活性药物转化为无活性药物,称为灭活;②某些无活性药物经代谢后生成具有药理性的代谢物,称为活化;③某些活性药物经代谢后生成活性代谢物,如曾经在临床使用过的解热镇痛药非那西丁代谢后生成具有明显药理活性的对乙酰氨基酚;④某些药物经代谢后生成具有毒性作用的代谢物,如抗结核药异烟肼转化为乙酰异烟肼。
药物在体内代谢的主要部位是肝脏,肝外组织如胃肠道、肾、肺等也可不同程度地代谢某些药物。药物代谢有赖于酶的催化,参与药物代谢的酶的系统主要是肝微粒体混合功能氧化酶系统,简称肝药酶,该系统主要的酶成分是细胞色素P450,此外还包括还原型辅酶Ⅱ(NADPH)、黄素蛋白(FP)和非血红素铁蛋白(NHIP)等。肝药酶的特点:①专一性低,能代谢数百种药物;②个体差异大,肝药酶的活性、数量具有种属差异和个体差异,遗传、年龄、机体状态、营养等都可影响酶的活性;③酶活性易受药物影响,有些药物能增强肝药酶的活性,加速自身或其他药物的代谢,称为肝药酶诱导剂,如苯妥英钠、苯巴比妥、利福平、卡马西平、地塞米松、保泰松、灰黄霉素等。有些药物能抑制或减弱肝药酶活性,称为肝药酶抑制剂,如氯霉素、异烟肼、西咪替丁、对氨基水杨酸、奥美拉唑、酮康唑等。肝功能不全、新生儿及早产儿肝功能发育不全,转化药物的功能较弱,用药时应注意调整剂量。
药物在体内代谢的方式主要是氧化、还原或水解(Ⅰ相)和结合(Ⅱ相)。经代谢后使药物的极性增大、水溶性增加,易于排出体外。
(四)排泄
排泄是指药物原形或其代谢物通过排泄器官或分泌器官排出体外的过程,是药物在体内的最后过程。排泄的速度直接影响药物作用持续的时间,排泄与生物转化构成了药物的消除。排泄的主要器官是肾脏,其次还有肺、胆、腺体等。临床上需要根据药物排泄速度和程度,按一定间隔给予一定剂量的药物,以维持有效血药浓度。利用排泄的特点,可加速或延缓药物排泄。有药理活性的药物在排泄过程中可呈现药理作用或毒性。
1.肾脏排泄
大多数游离型药物及代谢物可通过肾小球滤过,进入肾小管的游离型药物可不同程度地被肾小管重吸收,而经过生物转化产生的极性高、水溶性大的代谢物不被重吸收而顺利排出。重吸收的量与药物本身的理化性质如极性、解离度、分子量等有关,也与尿液pH值等密切相关,pH值决定药物的解离度。弱酸性药物中毒时,碱化尿液是重要的抢救措施。少数药物经肾小管主动分泌,若两种药物由同类载体转运,可发生竞争性抑制,从而影响药物的排泄,如丙磺舒抑制青霉素主动分泌,使后者排泄减慢,药效延长并增强。
2.胆道排泄
某些药物经肝脏转化后,随胆汁排入小肠,随粪便排出体外。少数药物经胆汁排入肠腔后,被小肠上皮细胞吸收,经肝脏重新进入血液循环,这种肝脏、胆汁、小肠间的循环称为肝肠循环。例如,洋地黄苷在体内可进行肝肠循环,使药物作用持续时间延长。此外,从胆汁排出的抗生素利福平、红霉素等可用于治疗胆道感染。
3.其他排泄途径
药物可自乳汁排出,对母乳喂养的婴儿产生影响。肺是某些挥发药物的主要排泄途径,检测呼出气中乙醇含量是判断酒后驾车的快速、简便的方法。药物也可自唾液及汗液排泄,但量很少。