一
劑量選擇
藥代動力學(pharmacokinetics)是動力學原理用于藥物的一門邊緣學科和交叉學科,它致力于研究藥物及其他外源性物質(xenobiotics)在體內動態行為的量變規律,即藥物的吸收、分布、代謝、消除和排泄(ADME)等的處置(dSp0Sito),數量(濃度)與時間的關系。它對藥物研究開發、臨床合理用藥和藥品質量控制具有重大的理論和實用價值。
動物體內藥代動力學研究應至少設置三個劑量組,其高劑量最好接近最大耐受劑量,中、小劑量根據動物有效劑量的上下限范圍選取。主要考察在所試劑量范圍內,藥物的體內動力學過程是屬于線性還是非線性,以利于解釋藥效學和毒理學研究中的發現。
二
試驗動物
一般采用成年和健康的動物。常用動物有小鼠、大鼠、兔、豚鼠、犬、小型豬和猴等。深圳靈賦拓普生物大動物實驗中心具有豚鼠、兔、小型豬、比格犬、猴等實驗動物使用資質,建立了大動物飼養室和大動物手術室,可開展大中型動物實驗,滿足客戶多樣需求
動物選擇的一般原則如下:
1、首選動物:盡可能與藥效學和毒理學研究一致;
2、盡量在清醒狀態下試驗,動力學研究最好從同一動物多次采樣;
3、創新性的藥物應選用兩種或兩種以上的動物,其中一種為嚙齒類動物;另一種為非嚙齒類動物(如犬、小型豬或猴等)。其他藥物,可選用一種動物,建議首選非嚙齒類動物;
4、經口給藥不宜選用兔等食草類動物。
三
給藥途徑
一般而言,所用的給藥途徑和方式應與臨床用藥一致。實驗時常用的給藥途徑有經口給藥(口服、灌胃)、皮下注射、腹腔注射和靜脈注射、腦內給藥、直腸內給藥、經皮膚給藥等給藥方法。
四
研究項目
1、血藥濃度-時間曲線
2、吸收
3、分布
4、排泄
5、與血漿蛋白的結合
6、生物轉化
7、對藥物代謝酶活性的影響
五
血藥濃度-時間曲線鑒定
1、 受試動物數
(1) 血藥濃度-時間曲線的每個采樣點不少于5個數據,最好從同一動物個體多次取樣;
(2)如由多只動物的數據共同構成一條血藥濃度-時間曲線,應相應增加動物數,以反映個體差異對試驗結果的影響;
(3) 建議受試動物采用雌雄各半,如發現動力學存在明顯的性別差異,應增加動物數以便認識受試物的藥代動力學的性別差異。對于單一性別用藥,可選擇與臨床用藥一致的性別。
2、采樣點
(1) 給藥前需要采血作為空白樣品,觀察血漿的基質效應;
(2)為獲得一個完整的血藥濃度-時間曲線,采樣時間點的設計應兼顧藥物的吸收相、平衡相(峰濃度附近)和消除相。一般在吸收相至少需要2-3個采樣點,對于吸收快的血管外給藥的藥物,應盡量避免第一個點是峰濃度(Cmax);在Cmax附近至少需要3個采樣點;消除相需要4-6個采樣點;
(3)整個采樣時間至少應持續到3-5個半衰期,或持續到血藥濃度為Cmax的1/10-1/20;
(4) 為保證最佳采樣點,建議在正式試驗前,選擇2-3只動物進行預試驗,然后根據預試驗的結果,審核并修正原設計的采樣點。
3、給藥方式
(1) 口服給藥:一般在給藥前應禁食12小時以上,以排除食物對藥物吸收的影響。另外在試驗中應注意根據具體情況統一給藥后禁食時間,以避免由此帶來的數據波動及食物的影響,一般可以在口服給藥3-4小時后就可以給水給糧;
(2)注射給藥:飲食飲水對血液中藥物影響不大。
4、 藥代動力學參數
根據試驗中測得的各受試動物的血藥濃度-時間數據,求得受試物的主要藥代動力學參數。靜脈注射給藥,應提供t1/2(消除半衰期)、Vd(表觀分布容積)、AUC(血藥濃度-時間曲線下面積)、CL(清除率)等參數值;血管外給藥,除提供上述參數外,尚應提供Cmax和Tmax(達峰時間)等參數,以反映藥物吸收的規律。另外,提供統計矩參數,如MRT(平均滯留時間)、AUC(0-t)和AUC(0-∞)等,對于描述藥物藥代動力學特征也是有意義的。
5、 多次給藥藥代動力學研究
當藥物在臨床上將連續多次應用時,需明確多次給藥的藥代動力學特征。根據研究目的,應考察藥物多次給藥后的穩態濃度(Css),藥物谷、峰濃度的波動系數(DF),以及是否存在藥物蓄積作用和/或藥酶的誘導作用。
六
吸收
1、對于經口給藥的新藥,應進行整體動物試驗,盡可能同時進行血管內給藥的試驗,提供絕對生物利用度。如有必要,可進行在體或離體腸道吸收試驗以闡述藥物吸收特性;
2、對于其他血管外給藥的藥物及某些改變劑型的藥物,應根據立題目的,盡可能提供絕對生物利用度。
七
分布
1、選用大鼠或小鼠做組織分布試驗較為方便。選擇一個劑量(一般以有效劑量為宜)給藥后,至少測定藥物在心、肝、脾、肺、腎、胃腸道、生殖腺、腦、體脂、骨骼肌等組織的濃度,以了解藥物在體內的主要分布組織;
2、特別注意藥物濃度高、蓄積時間長的組織和器官,以及在藥效或毒性靶器官的分布(如對造血系統有影響的藥物,應考察在骨髓的分布);
3、每個時間點,至少應有5個動物的數據;
4、參考血藥濃度-時間曲線的變化趨勢,選擇至少3個時間點分別代表吸收相、平衡相和消除相的藥物分布。若某組織的藥物濃度較高,應增加觀測點,進一步研究該組織中藥物消除的情況;
5、進行組織分布試驗,必須注意取樣的代表性和一致性;
6、同位素標記物的組織分布試驗,應提供標記藥物的放化純度、標記率(比活性)、標記位置、給藥劑量等參數;提供放射性測定所采用的詳細方法,如分析儀器、本底計數、計數效率、校正因子、樣品制備過程等;提供采用放射性示蹤生物學試驗的詳細過程,以及在生物樣品測定時對放射性衰變所進行的校正方程等。盡可能提供給藥后不同時相的整體放射自顯影圖像。
八
排泄
1、尿和糞的藥物排泄:一般采用小鼠或大鼠,將動物放入代謝籠內,選定一個有效劑量給藥后,按一定的時間間隔分段收集尿或糞的全部樣品,測定藥物濃度。糞樣品晾干后稱重(不同動物糞便干濕不同),按一定比例制成勻漿,記錄總體積,取部分樣品進行藥物含量測定。計算藥物經此途徑排泄的速率及排泄量,直至收集到的樣品測定不到藥物為止;
2、每個時間點至少有5只動物的試驗數據;
3、應采取給藥前尿及糞樣,并參考預試驗的結果,設計給藥后收集樣品的時間點,包括藥物從尿或糞中開始排泄、排泄高峰及排泄基本結束的全過程;
4、膽汁排泄:有的藥物經膽汁排泄在腸中再次被吸收形成肝腸循環,可使藥物作用時間延長。一般用大鼠在乙醚麻醉下作膽管插管引流,待動物清醒后給藥,并以合適的時間間隔分段收集膽汁,進行藥物測定;
5、記錄藥物自糞、尿、膽汁排出的速度及總排出量(占總給藥量的百分比),提供物質平衡的數據。
九
與血漿蛋白的結合
1、藥物與蛋白的結合會明顯影響藥物分布與消除的動力學過程,并降低藥物在靶部位的作用強度。對蛋白結合率高于90%以上的藥物,建議開展體外藥物競爭結合試驗,即選擇臨床上有可能合并使用的高蛋白結合率藥物,考察對所研究藥物蛋白結合率的影響;
2、研究藥物與血漿蛋白結合試驗可采用多種方法,如平衡透析法、超過濾法、分配平衡法、凝膠過濾法、光譜法等;
3、根據藥物的理化性質及試驗室條件,可選擇使用一種方法進行至少3個濃度(包括有效濃度)的血漿蛋白結合試驗,每個濃度至少重復試驗三次,以了解藥物的血漿蛋白結合率是否有濃度依賴性。
十
生物轉化
對于創新性的藥物,尚需了解在體內的生物轉化情況,包括轉化類型、主要轉化途徑及其可能涉及的代謝酶。對于新的前體藥物,除對其代謝途徑和主要活性代謝物結構進行研究外,尚應對原形藥和活性代謝物進行系統的藥代動力學研究。
十一
對藥物代謝酶活性的影響
對于創新性的藥物,應觀察藥物對藥物代謝酶,特別是細胞色素P450同工酶的誘導或抑制作用。可觀察整體動物多次給藥后的肝P450酶或在藥物反復作用后的肝細胞(最好是人肝細胞)P450酶活性的變化,以了解該藥物是否存在潛在的代謝性相互作用。
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