药理学实验二 磺胺药的药代动力学参数测定

药理学实验
——磺胺药的药代动力学参数测定Determination of the Pharmacokinetic Parameters for Sulfonamides
日期：2017年11月30日星期四室温：24℃
实验者：陈一铭学号：1510124207 合作者：马化森，程雅雯，徐励，徐欣然，吴美辰，曾文君，李冰劼一．实验目的
1.了解磺胺类药物在动物体内随时间变化的代谢规律。

2.掌握药物代谢动力学参数的计算方法。

二．实验动物（样本）
新西兰白兔性别-雄性重量-2.5kg
三．药品和器材
1.实验仪器：分光光度计
2.实验药品：75g/L（7.5%）三氯醋酸、5g/L（0.5%）亚硝酸钠、
5g/L（0.5%）麝香草酚、0.5 g/L（0.05%）磺胺嘧啶
四．实验方法：
1.麻醉，分离颈动脉。

耳缘静脉注射肝素抗凝后，颈动脉插管，
备取动脉血用。

2.取血：取空白血样0.4ml。

家兔耳缘静脉单次注射磺胺嘧啶（SD，
0.3g/kg），然后分别于注射后0、3、5、15、30、45、60、90min
时取动脉血。

3.提前15’预热分光光度仪。

（注：以上实验操作均有实验室老师完成）
4.两套尖底和圆底试管各10个分别编号：空白、标准、0、3、5、
15、30、45、60、90min；所有尖底管先加2.8ml7.5%三氯醋酸，
再加入0.1ml相应的血样，空白和标准管加的是正常血样，其
余的对着编号0分钟加入0分钟血样，依次类推。

5.离心后，小心取出离心管，两人协作，一人拿离心管，另一人
把吸管轻轻伸到离心管液面内较深处，但又不能接触到沉淀及
不要把沉淀搅起。

6.测定血药浓度：严格按照下表中的顺序加药：
7.记录实验数据（525nm波长下测量得光密度值），换算得到血
药浓度，绘制浓度—时间曲线以及浓度对数—时间曲线。

五．实验结果：
1.分光光度计测量结果及血药浓度换算结果
注：根据标准管的药物浓度及其光密度值，可计算出样品管内的药物浓度。

公式如下：
OD样/OD标= C样/C标→C样=（OD样/OD标）*500μg/ml C标=1ml 0.05%SD=500μg/ml
2．绘制血药浓度—时间曲线
以磺胺药物的血药浓度为纵坐标，时间为横坐标绘图。

拐点选择：分布相与清除相交点，即数据之间跳跃最大（除了0min 和90min之外的时间点，拐点选频为5min、15min和30min即5、4、3。

计算机进行曲线拟合：将所测得的血药浓度值与时间通过计算机进行曲线拟合，得到药时曲线，表达公式如下：
C t = Ae-αt + Be-βt
C t：时间t后的血药浓度；
A：分布开始时的血药浓度；
α：分布速率常数；
B：消除开始时的血药浓度；
β：消除速率常数。

经过计算得到：
A=929.86845302μg/ml B=241.94621780μg/ml
α=0.05357135min-1β=0.00028415 min-1
故拟合曲线方程为：
C=929.87*exp(-0.053571*T)+241.95*exp(-0.00028415*T)
保留五位有效数字
3．绘制血药浓度对数—时间曲线
以时间（t）为横坐标，实测光密度值换算得到的血药浓度对数为纵坐标，绘制时量曲线图：
拟合方程：
logC=log[929.87*exp(-0.053571*T)+241.95*exp(-0.00028415*T)]
六．讨论：
药物代谢动力学零级动力学过程与一级动力学过程
1.药物代谢动力学零级动力学过程
体内药物浓度的变化速率与药物浓度无关，按照恒定速率转运，即在单位时间内消除的药量恒定不变，又称为恒速转运或定量转运。

此时药物在体内的转运速率与药物浓度的零次方呈正比：
dC/dt=-kC0
将上式积分后得：
C t=C0-kt
式中C t表示在t时的血药浓度，C0为初始血药浓度，t为自C0到
C t所经历的时间，k为零级速率常数。

根据上述公式描述药物浓度-时间曲线，以药物浓度（C）与时间（t）在普通坐标轴上作图，可以得到一条直线，其斜率为-k；而以药物浓度对数（logC）与时间（t）作图，则可得到一条曲线，故零级动力学过程也称为非线性动力学过程。

2.药物代谢动力学一级动力学过程
药物在体内转运或转化速率与药物浓度呈正比，血药浓度高时，单位时间内药物转运量多；而当药物浓度下降时，药物转运速率则按比例下降，故称为定比转运。

药物被动转运多属于一级动力学过程，即以膜一侧的血药浓度下降速率表示被动转运速率：
-dC/dt=KDS*(C h-C l)/X
由此可知膜一侧的药物浓度随时间的推移而降低，其速度与药物的脂/水分布系数（K）、药物在细胞膜中的扩散速率常数（D）、药物与细胞膜的接触面积（S）和细胞膜两侧的浓度差（C h-C l）呈正比；而与细胞膜的厚度（X）呈反比。

由于K、D、S、X均为常数，故可用k代之；而（C h-C l）即为C，则可得出：
dC/dt=-kC l
其中dC/dt为转运速率，k为一级速率常数，C为药物浓度，负号表示药物浓度随时间的推移而降低。

将上式积分后得：
C t=C0*e−kt
式中C t表示在t时间的血药浓度，C0为初始药物浓度，将方程转化为常用对数方程可得：
log C t =log C0-k/2.303
由上述公式可知被动转运为定比转运，属于一级动力学过程。

上式描述的药物浓度-时间曲线：以药物浓度C对时间t作图，可得到一条曲线；而以药物浓度的对数（logC）与时间（t）作图，可以得到一条直线，其斜率为-k/2.303，故一级动力学过程也称为线性动力学过程。

药物消除动力学比较：
药物代谢动力学一房室模型与二房室模型
3.药物代谢动力学一房室模型
一房室开放模型（one open-compartment model）:药物进入机体后迅速、均匀地分布到机体的各个部位，并达到动力学平衡，同时进行药物消除，从而使血药浓度下降，其下降的速率始终一致（消除速率常数为K e），此时药物动力学过程达到平衡。

单次静脉注射给药后，药物的浓度-时间曲线（以对数浓度作图）表现为一条下行直线，其斜率为-K e/2.303，即药物浓度-时间曲线呈单指数形式衰减。

因此，将机体视为单一、开放的房室。

该类药物在体内的动力学属于一房室开放模型。

由于本次实验所得到的药物对数浓度-时间拟合曲线明显非线性，故磺胺类药物在家兔体内的动力学模型不属于一房室模型。

4.药物代谢动力学二房室模型
二房室开放模型（two open-compartment model）:许多药物自血液循环向全身的分布较为迅速，而在体内消除（包括代谢和排泄）的速率较为缓慢，由于药物在体内的转运速率有所不同，从而出现非线性药物浓度-时间曲线。

通过数学方法计算可将该曲线划分为分布相和消除相。

这样，可把机体视为两个房室，即中央室和周边室。

该类药物在体内的动力学属于二房室开放模型。

一般认为，药物经血液循环首先进入中央室，即血流丰富的组织（如肝、肾、心、肺等器官），并在该室迅速、均匀地分布，之后才缓慢地分布到周边室，如皮肤、脂肪、肌肉、骨骼等血流供应较
少的组织。

单次静脉注射给药时，其药物浓度-时间曲线（以对数浓度作图所得的曲线）表现为非线性呈双指数形式衰减曲线。

其中，分布相（a相）为药物浓度-时间曲线的初段，即血药浓度快速下降的部分，主要反映药物自中央室向周边室的分布过程。

当分布达到平衡后，药物浓度-时间曲线进入衰减相对缓慢的消除相（b相），主要反映药物从中央室的消除过程。

药物从中央室消除的速率常数用K10表示，药物从中央室向周边室转运的一级速率常数用K12表示，药物从周边室向中央室转运的一级速率常数用K21表示。

由于本次实验药物浓度随时间的降低趋势拟合的曲线非线性（双指数形式衰减曲线），且其下降速率逐渐减缓，可以分为初始的分布相与之后的消除相，故属于二房室模型。

一房室模型与二房室模型对比：
本次实验的误差来源
5.在本次实验过程中由于完成前5组（0min、3min、5min、15min、
30min）的操作后进行了第一次分光光度计检测，而后空白对照管被冲洗；在做完后3组（45min、60min、90min）之后又重新配置了空白对照管。

这导致两次调零分光光度计所使用的空白对照不同，由于两次配置的操作差别而引入了随机误差，
导致从第六组数据（45min）开始光密度值（血药浓度）出现异常下降（向下偏离拟合曲线）。

作为改进，本组应该在配置完成全部8组试管后再进行分光光度计光密度值检查，避免不同空白对照引入的随机误差。

6.根据拟合曲线可知，随着时间的推移，血药浓度应逐渐下降，
而本组实验血药浓度在90min时出现了短暂的回升。

经过小组分析，可能由于以下两点原因导致：
（1）不同时间的血样由不同的实验操作者处理，可能存在微小操作差别（如加入试剂的量有微小差异）。

因而使得每
一组血样的随机误差方向不同。

（2）第8组蒸馏水加入偏少（可能是移液枪的量程未调节）。

作为改进，实验过程中相同的操作应当由相同的实验者完成，确保随机误差方向一致；同时，移取液体时确保移液枪量程正确。

实验操作注意事项
7.使用分管光度计时，应当从低浓度向高浓度测量，即按照90
分钟、60分钟，标准品、45分钟---0分钟的顺序进行。

比色皿光面对着光路。

8.若实验过程中清洗了个别离心管，则可能由于离心管内挂壁水
分导致光密度测量值偏小（稀释），因此应确保离心管干燥。

9.本实验中由于磺胺类药物在血液内结合于血浆蛋白，故需要使
用三氯乙酸将血液内的血浆蛋白沉淀，游离出磺胺类药物。

由此可能产生两点误差：
（1）试管内先加入三氯乙酸后加入血样，吸有血液的移液枪头应深入试管内但不可以触碰到液面，否则可导致血浆
蛋白与三氯乙酸迅速反应生成沉淀，堵塞移液枪头，阻
碍加样。

（2）加入血样后，应立即使用振荡器混匀，确保血样（其中的血红蛋白）与三氯乙酸充分混匀，将血液内的血浆蛋
白全部沉淀除去，释放出游离的磺胺类药物，与NaNO2
反应，提高光密度值的测量准确性。

此外，若没有及时
混匀血样，可能导致血液凝集形成块状（局部三氯乙酸
过量），使得血液中的磺胺类药物难以释放，影响后续重
氮化反应。

10.离心机使用前必须配平离心管，防止损坏仪器。

注意要确保
天平在初始状态下的水平。

配平前倒掉黄色套筒内前一组加入的水，放烧杯中间配平。

配平加的水要加在黄色套筒内尖底离心管外，不要加在烧杯里，同时防止水加入试管中，影响浓度。

11.离心后，小心取出离心管，此后的动作要轻，否则将离心的沉
淀又悬起。

两人协作，一人拿离心管，另一人把吸管轻轻伸到
离心管液面内较深处，但又不能接触到沉淀（不要把沉淀搅起），因为需要吸1.5ml上清到圆底管内，所以最好一次吸足量，如
果反复吸容易把沉淀搅起来。

12.显色顺序：先加亚硝酸钠后加麝香草酚，加的顺序出现错误则
不会出现橙黄色，实验失败。

13.由于血样较为粘稠，体积较小，若吸取血样时不慎吸入空气，
则会导致血样的量减少，影响精度。

14.实验过程中反复使用一个移液枪头取液时，可能因为前一次未
排净而影响第二次的吸取量。

七．结论：
磺胺类药物在体内呈二房室模型分布，其消除为一级动力学。

参考文献：
[1].李学军,杨宝学. «药理学（第二版）»[M]. 北京大学医学出版社. 2016.08.。