做为医药研发人员不知道你是否也会因为为什么PK参数如何计算出来感到困惑,希望本篇文章可以解答我疑惑的同时也能帮助你解答疑惑。

PK:Pharmacokinetics 药物动力学

药物动力学定义:
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  • 研究对象:各种体液、组织和排泄物中药物的代谢产物水平与时间的关系
  • 呈现形式:数学关系式
  • 详细讲:是指药物在动物体内的含量随时间变化规律的科学,应用动力学(kinetics)原理与数学模式,定量地描述与概括药物通过各种途径(如静脉注射,静脉滴注,口服给药等)进入体内的吸收(Absorption)、分布(Distribution)、代谢(Metabolism)和排泄(Elimination),即吸收、分布、代谢、排泄(ADME)过程的“量-时”变化或“血药浓度-时”变化的动态规律的一门科学。

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  • 简单讲:数学的手段来“模拟”药物在体内的吸收、分布、代谢、排泄(ADME)

  • 的:有助于制订合理的给药方案,根据机体情况调整给药方案,预测毒性的发生,指导临床用药等。

  • 数学模型:用数学方法模拟药物体内过程而建立起来的数学模型,称为药物动力学模型

  • 药物动力学模型:房室模型、非房室模型

1. 房室模型(compartment model):房室模拟人体,只要体内某些部位接受或消除药物的速率相似,即可归入一个房室。房室是一个假设的空间,其划分与解剖学部位或生理学功能无关,只要体内某些部位药物的转运速率相同,均视为同一室。

    • 房室模型仅只药物处置的模型。房室模型的确定主要取决于该药本身的化学结构及药动学性质。采血时间也可能影响判断

    • 优点:

      • 可通过最优拟合程度或研究者自主判断来选择“几房室”模型;

      • 可针对不同的体内阶段来分别进行数据的解释和解读;

      • 末端半衰期受末端浓度点波动的影响较小;

      • 参数间的关系可用数学关系式精确描述;

    • 缺点:

      • 计算复杂

      • 使用不用模型计算的参数差别大

      • 不用实验室对同一品种使用的模型不同,结果不易比较

    • 常用模型一房室模型,二房室模型

    1.一房室模型假定身体由一个房室组成,给药后药物立即均匀地分布于整个房室,在血液与各组织脏器之间达到动态平衡,并以一定的速率从该室消除。

      • 常用于静脉注射、静脉滴注、分布程度低、分布速度慢的药物易表现出典型的“一房室模型”的特征

      • 符号公式说明:(此处以静脉注射为例

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      (图片来自网络)

      •  消除速率常数Kel=斜率(slope)÷2.303

        在实际应用中,药物浓度-时间曲线通常是通过实验数据获得的,可以通过对数转换来线性化,以便于分析lnC=lnC0Kel*t

        由于对数转换中使用的是自然对数,而线性回归分析中通常使用以 10 为底的对数,因此需要将 Kel 转换为以 10 为底的对数,这涉及到一个转换因子 2.303(因为ln(10)约等于2.303)

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      • 半衰期t1/2=0.693/Kel药物消除一半所需要的时间,反应药物排除的快慢,取决于药物本身的特性,患者的机体条件;

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      • 血药浓度-时间曲线下面积AUC=C0/Kel,评判药物吸收程度

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      • 表观分布容积Vd=dose/C0体内药量与血药浓度的一个比例常数,其本身不代表真实的容积,因此无直接的生理意义,主要反应药物的体内分布广窄程度;取决于脂溶性,膜通透性,组织支配系数及药物与血浆蛋白等生物物质的结合率等因素;

      • 可以根据药物的分布容积粗略地估量其在人体内(70kg)的大致分布情况:

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          +若Vd为3-5L左右,可能主要分布于血液并与血浆蛋白大量结合;

          +若Vd为10-20L左右,主要分布于血浆和细胞外液,不易通过细胞膜;

          +若Vd为40L左右,主要分布于血浆和细胞内、外液,在体内分布较广;

          +若Vd为100L左右,远远超过体液的总容积,说明此药物在体内往往有特异性的组织分布,如脂肪组织等。

          +Vd越小,排泄越快,在体内存留时间越短,分布容积越大,排泄越慢,体内存留时间越长。

      • 清除率CL=Dose/AUC=Vd*Kel:从血中清除药物的速率

      1.2 二房室模型Two compartment Model

      假定身体由两个房室组成:

        •  中央室(血流丰富的器官如心、肝、肾)

        •  周边室(血流量少的器官如骨、脂肪)

      给药后药物瞬时分布到中央室并取得平衡,然后再缓慢分布到周边室,达到分布平衡需要一段时间,在二室间相互转移,从中央室排出体外。这里只考虑房室之间、房室与体外转移速率为常数的二房室模型(乳突状模型)。

      特点:

      1)正确描述ADME过程

      2)能阐述药物进入、离开机体的规律,描述药物在两室的转运关系;

      3) 消除都假设在中央室进行,而不考虑胆囊代谢等;

      4) 分布程度高、分布速度快的药物易表现为二房室模型。

      模型假设:

  1. 机体分为中心室和周边室,两个房室的容积(即血液体积药物分布容积)在过程中不变;

  2. 药物从一室向另一室转移速率,及向体外的排出速率与该房室的血药浓度成正比;

  3. 只在中心室与体外有药物交换,即药物从体外进入中心室,由中心室渗透入周边室,再从周边室回到中心室,最后又从中心室排出体外;

  4. 与转移和排出相比,药物被吸收的量可以被忽略;

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浓度曲线(双指数函数曲线):

    • 分布相(∵从中央室药物消除有两个途径,一个是由中央室向周边室分布,一个是机体代谢和排泄清除;∴斜率大,血药浓度下降较快)

    • 消除相

    • A、B:模型参数,与初始条件有关,可由回归曲线公式计算

    • α:中央室分布相的药物下降速率常数

      β:消除速率常数 通常α>>β

    • 房室间转运速率常数:

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下节预告,因为非房室模型内容较多因此将放在下次讲解:

2. 非房室模型(统计矩法):指不将机体划分为房室或区域的方法。适用于研究药物在体内的整体动态变化,特别是对于那些在体内分布广泛、消除缓慢的药物,能够更准确的描述药物在体内的实际过程,避免房室模型对药物分布的简化假设。

    • 特点

      • 非隔室分析方法

      • 源于概率统计理论-药时曲线视为概率统计曲线

      • 不必考虑药物的体内隔室模型特征。只要符合线性药物动力学,既可采用;

      • 处理药物在体内分布和消除不规律的药物动力学

    • 优点:

      • 能够准确描述药物在体内的实际过程

      • 计算简单,能够提供更准确的参数估计,如表观分布容积、清除率等。

      • 研究者对计算模型调整的自主性较小,易于不同研究之间进行比较

    • 缺点:

      • 无法对药物在体内的行为进行分时解读;

      • 末端半衰期受末端浓度点波动的影响较大;

      • 某些参数间的关系无法用数学关系式精确描述(如MRT和T1/2)