药代动力学和治疗药物监测

药代动力学和治疗药物监测,重庆医科大学附属第一医院龙 锐,2,课程内容,第二章 药代动力学 第一节 引言 第二节 药物的体内过程 第三节 药动学的基本原理 第四节 主要的药动学参数 第五节 群体药动学 第三章 治疗药物监测和给药个体化 第一节 治疗药物监测（TDM） 第二节 个体化给药方案拟定和调整,3,第二章,药代动力学,4,第一节 引言,临床药动学 (Clinical Pharmacokinetics) 应用药动学模型，阐明临床用药过程中人体对于药物处置的动力学过程和体内药物浓度随时间变化的规律，以及各种因素对药物体内过程的影响。,5,药理学,临床药动学,证治药动学、方剂药动学等,群体药物动力学,药动学,药效学,6,临床药动学重要意义：,预测血药水平，制定最佳给药方案、剂量和给药频度，指导合理用药生物等效性、药物相互作用及浓度监测等设计新药、改进药物剂型、设计合理的给药方案,药物的体内过程Pharmacokinetics process,第二节,内容,A,吸收 (Absorption),B,分布 (Distribution),C,代谢 (Metabolism),D,排泄 (Excretion),药物的体内过程,一、吸收（Absorption）,由用药部位进入血液循环的过程,吸收快,显效快,吸收多,作用强,口腔 0.5-1.0,胃 0.1-0.2,小肠 100,大肠 0.04-0.07,直肠 0.02,胃肠道各部位的吸收面大小(m2),（一）口服给药(Oral Administration),首过效应 （First Pass Effect）,首过效应明显的药物不宜口服。（硝酸甘油）,有饱和性，可加大口服剂量达到有效血药浓度。,(二) 注射给药,没有吸收过程,经结缔组织扩散再经毛细血管吸收,肺泡表面积大（100-200m2）血流量大(肺毛细血管面积80 m2 ),（三）呼吸道吸入给药,局部作用全身作用,(四)透皮给药系统,可起局部作用和全身作用,其他给药途径的吸收,（五） 直肠给药（六） 舌下给药（七） 关节腔注射 思考题：比较吸收快慢：吸入给药、舌下给药、肌肉注射、皮下注射、口服、直肠给药、皮肤给药。,二、分布（Distribution）,药物从给药部位吸收进入血液后，由循环系统运送到各组织器官的过程。,血浆蛋白结合率与组织的亲和力理化性质,体内特殊屏障局部器官血流量体液的pH值,影响分布的因素,机体,血浆蛋白高度结合的临床意义,游离型药物增加，药物作用的增强或不良反应的发生。血浆蛋白减少（如慢性肾炎，肝硬化）或变质（尿毒症），药物结合的血浆蛋白下降血浆蛋白结合位点的药物竞争结合（阿司匹林和华法林联用）,血-脑屏障 Blood Brain Barrier,血脑屏障,大分子、水溶性或解离型药物,万古霉素甘露醇,硫喷妥钠磺胺嘧啶,脂溶性强、分子量较小水溶性药物.,胎盘屏障,孕妇服药应非常慎重,胎盘绒毛与子宫血窦间的屏障。（Placental barriers）,妊娠期禁止使用对胎儿发育生长有影响的药物,23,三、代谢 Metabolism,1 概念： 药物在生物体内所发生的化学结构的改变，也称生物转化 2 转化的方式：2个时相4种反应 I相：氧化、还原、水解 II相：结合3 代谢酶：微粒体酶系和非微粒体酶系,24,4 药物代谢酶的特征选择性低，能催化多种药物。变异性较大。酶的活性易受外界因素影响而出现增强和减弱现象，即酶的诱导和抑制。诱导剂： 利福平 、巴比妥类、卡马西平、苯妥英钠、 吸烟抑制剂：环丙沙星、红霉素、甲硝唑、异烟肼、氟康唑、普萘洛尔、美托洛尔、维拉帕米、胺碘酮、奋乃静、氯丙嗪、大量饮酒（醉酒-急性中毒）,25,病例分析,长期服用格列本脲的糖尿病患者因细菌感染而服用甲氧苄氨嘧啶/磺胺甲噁唑，结果导致低血糖发生。,磺胺类药物竞争性地抑制了CYP2C9活性导致磺脲类药物作用增强，产生低血糖,建议：减少降糖药的用药,26,四、 排泄（ Excretion）1 概念： 药物的原形或代谢产物排出体外的过程，是药物作用彻底清除的过程。2 途径： 药物可通过肾、胆囊、肺、唾液、乳腺、汗腺排泄。,27,28,1、 以原形或活性代谢产物排泄，在 泌尿系统浓度较高，可治疗泌尿系感染（左氧氟沙星）；反之则不能（莫西沙星）2、肾功能低下时使排泄变慢，易引起蓄积中毒，所以要改变给药间隔时间或剂量 （氨基糖苷类）3、某些药经胆汁分泌可治疗胆道感染，如 红霉素、利福平,临床示例,29,第三节药动学的基本原理,30,房室模型：把药物体内分布与消除速率相似的部分用室来表征，从而将复杂的机体模拟为室的组合，把药物体内过程描述为各室间药物量的变化过程，以处理药物动力学数据的方法。 Single compartment model Two compartment model Multic compartment model房室模型的特点：相对性；抽象性,一、药动学房室模型,31,32,二、消除速率过程,房室概念是描述药物在空间的分布，而速率过程则表明药物在体内空间转运速度的特点药物转运速度与药量和浓度之间的关系 一级动力学过程 零级动力学过程 米-曼速率过程,33,（一）一级动力学过程（first-order Kinetic process）,dC = KC1= KC dt(C为药物浓度，为一级速率常数)上式积分，得：C = C0 e-kt (C0为药物起始浓度),转运速度与该部位的药量或浓度的一次方成正比。又称线性动力学过程,34,特点：,特点：单位时间内消除的药量与血中药物浓度成正比；纵坐标取对数时，时量关系消除呈直线；有恒定的半衰期，为等比消除；,35,注意：被动转运、大多数药属此类型消除一级动力学消除体内转运的能力非常大。按一级动力学消除的药物，用量增至中毒也不会超过其消除能力。,36,（二）零级动力学模型(zero-order kinetic process),转运速度与该部位的药量或浓度的零次方成正比公式： dC = KC0= K dt C= C0 Kt,37,特点：单位时间内消除的药量恒定，不变，与血药浓度无关，为定量转运；半衰期不恒定，可以随着给药量而改变；消除曲线是直线，当纵坐标取对数浓度时则变为曲线。主动转运，少数药物属零级动力学消除,38,（三）米-曼速率过程(Michaelis-Menten rate process),dC VmC = dt Km+CVm最大速率数 Km消除速率达到Vm一半时的药物浓度,39,C Km dC VmC VmC VmC Vm = - = = = C dt Km+C Km+0 Km Km低浓度时为一级动力学C Km dC VmC VmC VmC = = - = =Vm dt Km+C 0+C C高浓度时为零级动力学,40,举例,乙醇、苯妥英钠、乙酰水杨酸、茶碱等米曼速率过程药物用的剂量能使其在体内的消除由一级动力学转为零级，继续使用该剂量，血药浓度将会出现持续上升，而不能达到稳态浓度。对于安全范围狭窄的药物出现这种情况，是十分危险的。在需进行TDM的药物中，苯妥英钠、氨茶碱等在常用治疗剂量下就存在这种情况。,41,第四节主要的药动学参数,42,内容,半衰期 表观分布容积 清除率 药-时曲线与曲线下面积 生物利用度 稳态血药浓度,43,1、半衰期（half life ，t1/2 ）定义：包括吸收半衰期、分布半衰期和消除半衰期，其中消除半衰期最为重要，代表血药浓度降低一半所需要的时间。特点：一级速率过程的消除半衰期与剂量无关，而与消除速率常数成反比，因而半衰期为常数。 零级和非线性动力学的t1/2 是不恒定的。,44,注意事项：肝肾功能降低时常伴有消除速率下降，药物可能在体内蓄积导致中毒。重复给药时由于某些药物可能诱导肝药酶或激发肾转运机制，导致与单次给药后的半衰期不同。缓释制剂使药物吸收延长从而改变了药物的表观半衰期，药物消除速率并未改变。由于某些组织储存药物或产生活性代谢物，药物的效应物半衰期可能明显长于药代动力学的消除半衰期。,45,Give 100 mg of a drug 1 half-life . 50 2 half-lives 25 3 half-lives .12.5 4 half-lives 6.25 5 half-lives 3.125 6 half-lives . 1.565 half-lives = 97% of drug eliminated,当仃止用药时间达到5个药物的t1/2时，药物的血浓度仅余原来的3%，可认为已基本全部消除。,46,2、表观分布容积(apparent volume of distribution，Vd) 定义：表示按所知血药浓度均匀分布全部药量所需的容积。它并不真正反映任何一种体液的容积或一个生理空间。,47,意 义：在于反映药物分布的广泛程度或药物与组织成分的结合程度。Vd的大小取决于药物的水溶性或脂溶性程度、与血浆或组织结合及组织的血流。低脂溶性、血浆蛋白结合率高、与组织结合低的药物Vd较小，如水杨酸、磺胺、青零素及抗凝药；高脂溶性、血浆蛋白结合率低、与组织结合多的药物Vd较大，如洋地黄、抗组胺药、氨茶碱、奎尼丁及三环类抗抑郁药等。,48,3、清除率(Clearance，Cl) 定义：指单位时间内机体消除掉药物的能力，用血浆容积表示，单位是mlmin。,计算公式：,49,特点：只要k和V不发生变化，尽管体内药量随时间变化，Cl仍是一定值。Cl比半衰期更具有明确的生理学意义，不同人对同一药物的消除半衰期可有数倍之差，而Cl均相同。整个机体对药物的清除率等于肾清除率和肾外清除率之和，后者包括胆汁、唾液、肺、皮肤及生物转化等。,50,4、药-时曲线与曲线下面积(area under concentration-time curve，AUC) 以时间为横坐标，以药物的特征数量为纵坐标作出的各种曲线。若纵坐标取对数时作出的图；则称为半对数曲线。药时曲线下的面积代表一次用药后的吸收总量，反映药物的吸收程度。,51,52,5、生物利用度(bioavailability) 定义：是药物吸收速度与程度的一种量度生物利用度可通过测定药物进入全身血循环的相对量(AUC)表示吸收程度，用血药峰浓度(Cmax)及达峰时间(Tmax)表示吸收速度。,53,注意：生物利用度取决于药物制剂的物理性质，包括溶解度、颗粒大小、赋形剂等主药含量相等，仅是化学上等值，并不能保证药物的吸收速率和吸收量相等，治疗效果可以不一致生物利用度检验是通过比较试验药品与标准药品的AUC、Cmax、Tmax等三个参数是否有差异,54,举例,伊曲康唑：针剂，口服液：深部真菌感染胶囊：浅部真菌感染 序贯：注射剂口服液,55,6、稳态血药浓度(steady-state plasma-concentration，Css) 定义：若以一定时间间隔，以相同的剂量多次给药，则在给药过程中血药浓度可逐次叠加，直至血药浓度维持一定水平或在一定水平内上下波动，该范围即称为稳态浓度。此范围的最大值称为稳态时最大血药浓度(Css)max，最小值称为稳态时最小血药浓度(Css)min。,56,57,稳态平均血药浓度(Css)是非常有用的参数，所谓平均并非最高值与最低值的代数平均值。而是指当血药浓度达稳态后，在一个剂量间隔时间内(0-t)，血药浓度曲线下面积除与时间间隔t的商。,58,59,恒定静脉搏滴注用药达Css状态时，给药速度应等于药物消除速度：,固定剂量（D）、固定给药间隔（t）时：,60,基本达到稳态浓度需要的时间：,当用药总时间达到5个药物的t1/2时，血浓度（或体存量） 已接近达到最大值的97%，可认为已达稳态。给药间隔时间与每次用药剂量不影响达稳态时间。,即经 1 half-life . 达50%Css (Ass) 2 half-lives 75 %Css(Ass) 3 half-lives .87.5 %Css (Ass) 4 half-lives 93.8 %Css (Ass) 5 half-lives 96.9 %Css (Ass) 6 half-lives . 98.4 %Css (Ass),61,第六节群体药动学（ Population Pharmacokinetics,PPK）,62,定义：药物代谢动力学的群体分析方法，应用药物代谢动力学基本原理结合统计学方法研究某一PPK参数的分布特征，即群体典型患者的药物代谢动力学参数和群体中存在的变异性。目的：找出患者的病理生理因素与血药浓度-时间关系的联系，并作为临床个体化给药的依据。是一种数据分析的方法。,63,64,PPK在临床上的应用,治疗药物监测优化个体给药方案特殊患者群体分析生物利用度研究合并用药的定量化研究新药的临床评价,65,第三章治疗药物监测和给药个体化,66,第一节治疗药物监测,67,治疗药物监测的定义,治疗药物监测（Therapeutic Drug Mornitoring，TDM）是指根据药动学原理，应用灵敏快速的分析技术，测定血液和其他体液中的药物浓度，分析药物浓度与疗效及毒性间的关系，进而设计或调整给药方案。CPM（clinical pharmacokinetic monitoring）,68,TDM的理论及实践基础,理论：给药剂量与血药浓度有明确的相关性，而血药浓度与治疗作用相关。实践：给药剂量与血药浓度有关，但不是单纯的线性相关关系。药物疗效的高低主要取决于血液中药物的浓度，并非单纯取决于给药剂量，血药浓度与疗效的关系比药物剂量与疗效的关系更密切。,69,TDM的应用范围比较窄,血药浓度只是药效的间接指标，本质也是一种生物标志物（biomarker）；有客观而简便的药物效应指标时，就不必进行血药浓度测定（降糖、降压、降温）；良好的临床效应指标总是优于血药浓度指标。临床上，绝大多数药物都不必进行TDM；,70,需要进行TDM的情况,治疗指数低，有效血药浓度范围窄（地高辛）个体差异大（三环类抗抑郁药）非线性药动学特征的药物（苯妥英钠、茶碱、水杨酸）患有心、肝、肾和胃肠道脏器疾患，影响药物体内代谢者（氨基糖苷类）长期用药不依从性或产生酶的诱导和抑制怀疑药物中毒，而中毒症状与剂量不足的症状类似，而临床又不能辨别的；（普鲁卡因胺）合并用药,71,实施TDM应具备的条件,灵敏可靠，质量可控的血药浓度测定方法；明确的有效血药浓度范围； 确切的量效关系，即血药浓度与临床效果有良好相关性；要有明确的监测目的。,72,目前临床常规实施TDM的主要药物,免疫抑制剂：环孢素(CsA)、他克莫司(FK506)、 霉酚酸酯(MMF)等；平喘药：茶碱 强心药：地高辛抗癫痫药：丙戊酸、苯妥英、卡马西平等；抗微生物药：氨基糖苷类；抗肿瘤药：甲氨蝶呤（MTX）；,73,TDM流程可分为三个阶段,分析前阶段分析准备：样本选择、抽样时间分析阶段实施分析：方法、干扰分析后阶段分析报告，结果解释,74,分析前阶段：血样采集,1、血样类型：用于TDM的血样包括全血、血浆和血清，样本类型的选择是由药物性质和测定方法所决定的。 血清：最常用，如丙戊酸、地高辛等； 血浆：如霉酚酸； 全血：环孢素、FK506等（主要分布在红细胞内）,75,2、采样时间：TDM要求稳态时开始取样，一般56个半衰期。偏谷浓度采样：再次服药前30min左右。疑药物中毒时要即刻采样，或峰浓度采样。缓控释制剂：无影响,76,3、注意事项注意要特殊情况采血时间的确定MTX：ALL治疗，24h静脉输注MTX 35g/m2，36hCF解救；44h、68h抽血测血清MTX浓度。要注意对样本保存的特殊要求。准确记录给药和采样的具体时间,77,血样测定阶段,测定方法 要求精密、准确、专属性强色谱法（HPLC、GC、LC-MS、GC-MS、高效毛细管电泳）荧光偏振免疫法（FPIA）酶联免疫分析法（ELISA）放大酶免疫法（EMIT）应用前，要求经过方法学验证专属性、线性范围、准确度、精密度、检测限、定量限、稳定性等,78,分析阶段尤其要注意干扰物质对测定结果的影响,血药浓度测定中的干扰物质内源性物质：如胆红素、纤维蛋白、洋地黄类似物等合并用药：结构类似物，中草药前体药物或代谢产物干扰物质的影响类型影响测定结果，导致结果偏高影响测定过程，如纤维蛋白导致管路堵塞,79,分析后阶段报告结果,出具的报告内容包括测得浓度、使用的分析方法、推荐的有效浓度范围以及对本次结果的解释。还可以包括对治疗方案调整的意见或建议。获得准确可靠的测定结果很重要；而明了结果的含义，并能做出合理的解释更重要。后者直接关系到治疗方案的调整等问题。结果解释是TDM关键，TDM意义的大小在很大程度上取决于结果解释水平的高低。,80,结果解释的原则,结合所测药物的药动学特征进行解释密切结合患者的临床资料进行解释切忌将血药浓度测定结果作为决定给药剂量的唯一依据。,81,TDM在合理用药中的作用体现,指导个体化治疗避免过量中毒监测患者用药依从性监测或检测药物相互作用指导停药,82,指导个体化治疗是TDM最主要的功能,理论上讲，所有药物都有都有一个治疗浓度范围。治疗浓度范围窄、个体差异大的药物需要TDM指导用药。我国主要用于下列药物器官移植用抗排斥药抗癫痫药某些抗肿瘤药,Kang JS,Lee MH.Korean J Med 2009;24:1-10,83,避免过量中毒是TDM的另一项重要功能,需大剂量用药的患者，监测血药浓度对于防止过量中毒十分必要。如快速房颤使用较大剂量地高辛的患者，血药浓度需保持在2.0ng/ml左右，与中毒浓度相近，要密切监测。,Kang JS,Lee MH.Korean J Med 2009;24:1-10,MW=780.94,84,TDM是监测患者依从性的有效手段,依从性差是许多药物治疗效果不理想的重要原因。依从性差体现在血药浓度方面主要表现为：血药浓度明显低于医嘱用药量应该达到的水平；血药浓度或高或低，差异很大。通过TDM工作可以明显提供患者用药的依从性。在抗癫痫药物治疗中作用十分明显。,85,TDM可以监测药物相互作用,药物相互作用可以导致血药浓度改变，进而影响临床治疗效果。如胺碘酮能显著升高地高辛血药浓度、三唑类抗真菌药能显著提高环孢素血药浓度、利福平能显著降低环孢素。通过TDM监测血药浓度的变化，调整目标药物的用量，可以避免不良临床后果的出现。,86,TDM可以指导撤换药物治疗,利用测定血药浓度指导撤换药物治疗主要有两种情况：心衰患者治疗效果满意，临床情况稳定，而地高辛血药浓度明显低于有效浓度范围下线，即可停用地高辛。锂盐治疗躁狂症时，若血药浓度高于治疗窗上限而临床症状控制不明显时，即应换药。,87,工作举例,甲氨喋呤血药浓度监测在儿童ALL治疗中的应用,大剂量甲氨蝶呤（high-dose methotrexate，HDMTX）是治疗儿童急性淋巴细胞白血病和髓外白血病预防的主要措施，防治效果与MTX用量有关,目前有3g/m2和5g/m2 。因为MTX的细胞毒作用是非选择性的，增加给药剂量就意味着增加毒性。为减少MTX对正常细胞的毒性，需要在使用MTX后给予甲酰四氢叶酸钙(CF)进行解救。CF解救MTX引起的不良反应的同时，也在一定程度上抵消了MTX抗白血病细胞的作用，因此适时、适量地给予CF至关重要，其依据就是MTX血药浓度。儿童急性淋巴细胞白血病诊疗建议要求在实施MTX5.0 g/m2治疗时必须进行血药浓度监测。,88,MTX给药方案,先用MTX总量的1/6（最大不超过500mg）作为突击剂量在30min内快速静脉滴入，余量在剩余24h内滴完。突击量MTX滴入后0.52h内，行三联鞘注1次。开始滴入MTX36h后用CF解救，剂量为15mg/m2，q6h，首剂静脉注射，以后口服或肌肉注射，共68次。如监测中MTX血药浓度过高(44h1.0molL-1或68h0.1molL-1)，则追加CF解救，并继续监测MTX血药浓度。,89,第二节给药个体化,90,第二节 给药个体化,定义：通过测定体液中的药物浓度，计算出各种药动学参数，然后设计出针对患者个人的给药方案。广义：每次一片还是两片 药物基因组学,91,设计或调整给药方案，首先必须明确两点： (1)明确有效血药浓度范围 (2)掌握患者的个体化资料,92,给药个体化的步骤,诊断+病人情况：选择药物及给药途径拟定初始给药方案（给药剂量和间隔）给药观察疗效，必要时测定血药浓度个体化的药动学参数+临床结果+临床经验+文献资料：修订和调整按调整后的给药方案给药，必要时重复,93,一、给药方案的设计,（一）负荷剂量（DL）和维持剂量（DM）负荷剂量（DL）：初始用药剂量维持剂量（DM）：摄入量=消除量（二）给药方案1.半衰期短的药物（6）：治疗指数低（静滴）；治疗指数大（大剂量长间隔）2.半衰期中等的药物（6-24）：治疗指数低（加大给药频率减少维持剂量）；治疗指数大（半衰期给药）3.半衰期长的药物（24）：qd,94,二、利用血药浓度调整给药方案,(一)稳态一点法 多次用药当血药浓度达到稳态水平时，采血测定血药浓度，若此浓度与目标浓度相差较大，可根据下式对原有的给药方案进行调整。 D= D (C/C) D原剂量 C目标浓度 D校正剂量 C测得浓度,95,(1)使用该公式的条件是，血药浓度与剂量成线性关系。 (2)采血必须在