药物代谢动力学
药物代谢动力学（pharmacokinetics，PK）简称药动学，主要研究机体对药物的处置过程，包括药物在机体内的吸收、分布、生物转化（或称代谢）及排泄的过程，血药浓度随时间变化的规律等内容。
（一）药物的跨膜转运
药物在体内的转运必须通过各种生物膜（各种细胞膜和细胞器膜），跨膜转运方式主要有以下三种。
1.被动转运（passive transport） 被动转运是药物由高浓度一侧向低浓度一侧扩散的方式，其转运速率与膜两侧浓度差成正比，当膜两侧浓度相等时，扩散停止。此过程不消耗能量，包括简单扩散、滤过和易化扩散。①简单扩散（simple diffusion）：药物通过脂溶性通道转运的方式，也是大多数药物在体内的转运方式。②滤过（filtration）：药物通过亲水孔道的转运方式，是分子量较小的小分子、水溶性极性物质和非极性物质跨过生物膜的常用方式，分子量大于100的物质通常不能通过这种亲水孔道。③易化扩散（facilitated diffusion）：靠膜内载体顺浓度梯度转运的方式，存在竞争性和饱和性，如葡萄糖、氨基酸等即通过此方式跨膜运输。被动转运中简单扩散最为常见，药物的理化性质可影响其跨膜转运。分子量小、解离度小、脂溶性大的药物容易通过生物膜，如甾体激素、脂溶性维生素、生物碱、巴比妥类等易于通过生物膜。另外，体液pH值也影响药物的跨膜转运，弱碱性药物在pH值较高的碱性环境如小肠中解离度小、脂溶性大，易通过生物膜。
2.主动转运（active transport） 主动转运是药物由低浓度一侧向高浓度一侧扩散的方式，主动转运必须有细胞膜上的载体参与，且消耗能量，存在饱和现象。如果两个类似的药物均由同一种载体转运，则这两个药之间存在着竞争性抑制关系。主动转运与药物在体内的不均匀分布和自肾脏排泄有较大关系，与药物在体内吸收的关系较小。
3.膜动转运（membrane moving transport） 膜动转运为大分子转运伴有膜的运动的跨膜转运方式。膜动转运包括以下两种：①胞饮（pinocytosis），又称入胞，某些液态蛋白质或大分子物质，可以通过生物膜内陷形成细胞吞噬体而进入细胞内，如神经垂体素；②胞吐（exocytosis），又称出胞或胞裂外排。
（二）药物的体内过程
1.吸收（absorption） 药物从给药部位进入血液循环的过程称为吸收。药物吸收的速率主要取决于药物的理化性质、剂型、剂量和给药途径、吸收面积及局部血流量。口服是最常用的给药途径，小肠是主要的吸收部位。胃的排空速率、肠蠕动的快慢、胃内容物的多少均可影响口服药物的吸收。经胃肠道吸收入门静脉的药物在到达全身血液循环之前，在通过胃肠黏膜和肝脏时部分被转化失活，使进入全身血液循环的药量减少，药效降低，这种现象称为首过效应（first-pass effect）。需要特别注意的是，静脉注射和静脉滴注没有吸收过程，药物直接进入血液循环。肌内注射和皮下注射的吸收速率取决于注射部位的血流量及药物的剂型，注射部位的血流量丰富则吸收快，水溶液吸收迅速，而油溶液、混悬液吸收慢。
2.分布（distribution） 药物经血液循环转运到组织器官的过程称为分布。药物的分布过程是否均匀主要取决于以下因素：药物与血浆蛋白的结合率、各器官的血流量、药物与组织的亲和力、体液的pH值、药物的理化性质以及各种屏障等。
人体组织脏器的血流量分布以肝最多，其次是肾、脑、心。药物吸收后，往往可在这些器官内迅速达到较高浓度，并建立动态平衡。脂肪组织血流量虽少，但其面积很大，是脂溶性药物的巨大贮库。如静脉注射脂溶性药物硫喷妥钠后，其先分布到富含类脂质的脑组织，迅速产生全身麻醉作用，随后药物离开脑组织向脂肪组织转移，麻醉作用消失。类似这种分布称为药物在体内的再分布（redistribution）。某些药物在血浆中一部分与血浆蛋白结合，另一部分仍保持游离型，保持游离型的药物可以通过生物膜。例如，磺胺嘧啶与血浆蛋白结合率低，分布到脑脊液中的量较多，故在治疗流行性脑脊髓膜炎时是首选药物。某些药物对某些组织有特殊的亲和力，例如，汞、锑、砷等在肝、肾中沉积较多，钙主要沉积于骨骼中，氯喹在肝中浓度比血浆中浓度高数百倍。对于血-脑脊液屏障，水溶性物质难以通过，脂溶性物质如乙醚、三氯甲烷等则易于通过。青霉素不易通过血-脑脊液屏障，进入脑脊液的比例很小，但当发生脑膜炎时，血-脑脊液屏障的通透性增加，青霉素在脑脊液中可达到足够的浓度，故可用它治疗流行性脑脊髓膜炎。
3.生物转化（biotransformation） 药物在体内发生的结构变化过程称为生物转化（或代谢）。代谢主要分为两相：第一相代谢主要包括氧化、还原、水解反应；第二相代谢主要是结合反应。多数药物经过代谢，其药理作用可被减弱或完全丧失；也有少数药物只有经过体内代谢才能发挥有效作用，例如，环磷酰胺本身并无活性，在体内经水解释放出氮芥后才发挥抗肿瘤作用。肝脏是药物代谢的主要场所，当肝功能不良时，药物代谢受到影响，则容易引起中毒，因此，对肝病患者用药须特别注意选择药物并掌握适当剂量。药物的代谢酶主要是肝微粒体混合功能酶系统，简称肝药酶。其中最主要的是细胞色素P450酶系，简称P450。使肝药酶活性增强的药物称为肝药酶诱导剂，使其活性降低的药物则称为肝药酶抑制剂。如苯妥英钠是典型的肝药酶诱导剂，红霉素则是肝药酶抑制剂。
4.排泄（excretion） 药物被以原形或代谢物的形式被排出体外的过程称为排泄。
（1）肾排泄：药物排泄的主要途径。当肾功能不全、少尿或无尿时，肾排泄药物的能力减弱，因此，必须酌情减少药物用量或减少给药次数。在给予具有显著毒副作用的药物时，须特别注意患者的肾、肝功能是否完好。
一般酸性药物在碱性尿中排泄较多，碱性药物则在酸性尿中易于排出。这一规律可用于某些药物的中毒解救。例如，苯巴比妥是弱酸，使用过量引起中毒时，给予碳酸氢钠使尿液碱化，可使其排泄增加；水杨酸类如与碳酸氢钠同服，可加速水杨酸类的排泄，其血药浓度则随之降低。
（2）胆汁排泄：药物排泄途径之一，许多药物经肝脏进入胆汁，由胆汁流入肠腔，然后随粪便排出。进入肠腔中的药物可部分被重新吸收，如洋地黄毒苷，从而形成肝肠循环，使药物排泄缓慢，作用延长，因此，在此类药物中毒时，可采取阻断肝肠循环的措施以减少药物吸收，达到解毒的目的。
（3）其他排泄途径：挥发性药物主要通过呼吸道排泄，其中有一些药物在排泄时对呼吸道有刺激作用，故呼吸道有炎症等病变时应避免使用。口服后未被吸收的药物多随粪便排泄。乳腺、汗腺的分泌物中也有部分药物排泄。如吗啡通过乳腺排出，可引起乳儿中毒。因此，哺乳期妇女用药时须注意。
（三）药动学的常用参数
药动学参数可反映药物在体内随时间变化的规律，可用于定量研究药物的体内过程与药理效应之间的关系，对于制订合理的临床给药方案及新药研发具有重要的指导意义。常用的药动学参数有半衰期、稳态血药浓度、生物利用度、表观分布容积和清除率等。
1.半衰期（half-life，t1/2） 半衰期指血药浓度下降一半所需的时间。半衰期反映药物在体内消除的速率，对于恒比消除的药物，其半衰期是恒定的，不随血药浓度的高低和给药途径的变化而变化。但肝、肾功能不全时，药物的半衰期可能延长，患者易发生蓄积中毒，用药时应予注意。在临床用药中，半衰期具有如下重要意义：①半衰期是药物分类的依据，根据药物的半衰期可将药物分为短效类、中效类、长效类；②可确定给药间隔时间，半衰期长者给药间隔时间长，半衰期短者给药间隔时间短；③可预测药物基本消除时间，停药后经4～5个半衰期，即可认为药物基本消除；④可预测药物达稳态血药浓度的时间。
2.稳态血药浓度（steady state concentration，Css） 恒比消除的药物，以半衰期为给药间隔，分次恒量给药，经4～5个半衰期可达稳态血药浓度。由此可知，临床治疗时为了维持稳态血药浓度，必须坚持多次规律用药，这样才能保证临床治疗效果。
3.生物利用度（bioavailability，F ） 生物利用度指非血管给药时，药物制剂实际吸收进入血液循环的药量占实际给药总量的百分率，可用于衡量药物吸收的程度。
式中：A为进入血液循环的药量；D为实际给药总量，通常用血管内给药所得药时曲线下面积（AUC）表示。
药物的给药途径、制剂因素、生产工艺，甚至不同的生产批号等都可影响药物的生物利用度，进而影响药物的临床疗效。例如，有首过效应的药物口服时其生物利用度会降低。抗心绞痛药物硝酸甘油口服时，由于明显的首过效应，其生物利用度仅约为8%，而改为舌下含服可有效避免首过效应，其生物利用度可提高到约80%。
4.表观分布容积（apparent volume of distribution，Vd） 当血浆与组织中药物分布达到平衡后，体内药物总量按此时的血药浓度在体内分布时所需体液量称表观分布容积。
Vd=A/C0
式中：A为体内药物总量，C0为血浆与组织中药物分布达到平衡时的血药浓度，Vd的大小能够反映药物的分布或药物与组织结合的程度。
由于药物在体内的分布并不是均匀的，因此，Vd并不代表真正的生理体积，但可以反映药物在体内分布的情况。许多药物的表观分布容积远远超过计算的体液总量。例如，一个体重为70 kg的男子，体液总量约为42 L（占体重60%），若给予0.5 mg地高辛（digoxin），地高辛在该男子体内产生0.78 ng/mL的血药浓度，以体内药物总量除以血药浓度，得表观分布容积为641 L，此值远大于该男子的体液总量，这说明药物主要分布于肌肉和脂肪组织，血浆内仅有少量药物。年龄、性别、疾病等因素均可改变药物的表观分布容积。
一些脂溶性小或与血浆蛋白结合率高的药物，不易进入组织中，主要分布在血浆中，其表观分布容积小，而另一些药物如苯丙胺类容易被组织摄取，血浆中药物浓度低，表观分布容积大。地高辛的表观分布容积可达500 L，说明这类药物在体内存在特异性分布。
5.清除率（clearance，Cl） 清除率是指机体消除器官在单位时间内清除药物的血浆体积。清除率与消除速率常数、表观分布容积成正比，公式如下：
Cl=k×Vd
多数药物通过肝代谢和肾排泄从体内清除，因此，清除率主要反映肝、肾的功能，不受血药浓度的影响。肝、肾功能不全的患者，应适当调整给药剂量或延长给药间隔，以免药物蓄积中毒。