药物在体内的转运和代谢转化

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[O]
CH2
CH NH2
CH2

CH2 CO CH2
CH2
C(OH) NH2
CH2

-NH3
另:
4)S-氧化 5)N-氧化和羟化
6)脱硫代氧
(2)微粒体药物氧化酶作用机制 氧化反应——最多见的生物转化反应 微粒体依赖P450的加单氧酶系:其中最重要的
是依赖P450的加单氧酶(monooxygenase) 成:Cyt P450,NADPH+H+,
HO CH2 O H
2NAD+ 2NADH +2H+
COOH
H H
OH OH H
H H
OH
O H H O
H O
UDP
OH
UDPG dehydrogenase
OH H
UDP
OH
UDPG
UDPGA
(尿苷二磷酸葡萄糖醛酸)
结合反应的活性形式
COOH O H H H + OH H O UDP OH H OH

生物转化的对象 objects of biotransformation
非营养物质: 既不作为构建组织细胞 的成分,又不作为能源物质。
非营养物质
nonnutritive substances
内源性:如激素、神经递质、胺类等 endogenetic:hormones、amines etc.
外源性:如食品添加剂、药物、毒物等 extraneous:drugs、toxicant etc.
OHR HOCOR HHNR HRS
葡萄糖醛酸 转移酶
(微粒体) 专一性低
COOH O H H H OH H O OH H OH
+ UDP
OR OCOR HNR SR
UDPGA
许多药物如吗啡、可待因、樟脑、大黄蒽醌衍生物、类 固醇(甾族化合物)、甲状腺素、胆红素等在体内可与葡萄 糖醛酸结合。 它们主要是通过醇或酚羟基和羧基的氧、胺类的氮、含 硫化合物的硫与葡萄糖醛酸的第一位碳结合成苷。
H OH O
[O]
H


[O]
CH2CONH CH2CONH OH
乙酰苯胺
乙酰氨基酚
[O]
CH3 CH3 OH
甲基胆蒽
致癌物
2)脱烃基
可分为N-脱烃基、O-脱烃基、S-脱烃基
N-脱烃基: 是将仲胺或叔胺脱烃基生成伯胺和醛
RNHCH3
[O]
RNHCH2 OH
RNH2 + HCHO
O-脱烃基: 是将醚或酯类脱烃基生成酚和醛
OH OH
S—腺苷甲硫氨酸(SAM)
( 甲硫氨酸 )
一些胺类生物活性物质和药物可在肝细胞
的胞液和微粒体中甲基转移酶的催化下,通过
甲基化失活。
CONH2
转甲基酶 N N+
CH3
CONH2
尼克酰胺
N甲基尼 克酰胺
+
SAM
+
S-腺苷同型 半胱氨酸
转甲基酶 N-甲基化
去甲肾上腺素
肾上腺素
转甲基酶 O-甲基化
NADPH-细胞色素 P450还原酶 催化的基本反应: RH+O2+NADPH+H+ ROH+NADP++H2O 存在部位:微粒体内(滑面内质网)


基本特点:能直接激活氧分子,其中一个
氧原子加入底物分子中,另一氧原子被还原为 水,故又称为混合功能氧化酶。
依赖P450的加单氧酶
(3)其它氧化酶系
CH3CO
乙酰氨基苯磺胺
(在酸性溶液中溶解性降低)
4. 甲基化
S
CH2 CH2 CHNH2
甲基的供体:
S - 腺苷甲硫氨酸(SAM) COOH
CH3
P ~ P ~ P CH2 腺嘌呤 O OH OH
CHNH2
CH2 CH2
+S
+
腺苷转移酶
COOH 蛋氨酸 ATP
PPi+Pi
CH3
CH2 腺嘌呤 O
少数是在线粒体进行
4. 药物代谢的研究方法:
药物代谢和一般正常代谢的研究方法类似。 临床观察 动物整体实验 (血,尿,胆汁、组织、粪便) 动物离体实验 (组织切片、匀浆、细胞微粒体或 离心上清液,在适当条件下与药物 保温,)
分离和鉴定代谢转化产物。
代谢产物分离、分析技术:
层析法
气相色谱
高效液相色谱 毛细管电泳 磁共振 质谱
结合反应一般是使药物毒性或活性降低和极
性增加而易于排出。所以它是真正的解毒反应。
结合反应的对象:
凡含有羟基、羧基或氨基的药物、毒物或激素
均可发生结合反应
结合剂:
强极性水溶性物质,如葡萄糖醛酸、硫酸、 谷胱甘肽、甘氨酸、乙酰基等物质或基团, 此外还有甲基。
1. 葡萄糖醛酸结合
葡萄糖醛酸结合反应——最多见的结合反应
2. 还原反应
(1)醛酮还原酶: 功能: 能催化酮基或醛基还原为醇。
存在部位: 细胞可溶性部分 催化的反应:
醛酮还原酶 CCl3CHO CCl3CH2OH
NADPH+H
NADP+
三氯乙醛
三氯乙醇
(2)偶氮或硝基化合物还原酶: 偶氮还原酶类: 还原产物:相应的苯胺类
存在于肝微粒体
NADP
NH2
N
N
2. 药物代谢转化的部位:
部位: 肝是主要器官,
但在肝外(肺、肾、肠粘膜和皮肤等)也 有一定生物转化功能 。 例如,药物的氧化代谢 (肝内)
葡萄糖醛酸或硫酸盐的结合反应可在 肠粘膜进行(肝外)
3. 药物代谢酶:
是指催化药物在体内代谢转化的酶系。 细胞定位:
主要是在肝细胞微粒体
其次是在细胞的可溶性部分
第十七章
药物在体内的转运 和代谢转化
第一节 药物代谢转化的类型 和酶系
一、药物的体内过程:
药物在体内的吸收、分布、代谢及排泄过
程的动态变化。
生物转化
消除
药物
吸收
分布
代谢
排泄
药物转运


作用部位
崩解-分散-溶解
( 片 剂 ) ( 胶 囊 剂 ) ( 颗 粒 剂 ) (( 散液 剂剂 )) ( 栓 剂 ) 粪 中 排 泄 ( 口 含 片 )
H2 N
N
N
SO2NH2
偶氮苯
NH NH
百浪多息
(前体药物)
NH2
H2 N
NH2 SO2NH2
氧化
NH2 H2N
H2 N
苯胺
氨苯磺胺 (抗细菌药物)
硝基化合物还原酶类:
还原产物:相应的苯胺类
NO2
NO
硝基苯
氧化
NH2
亚硝基苯
NHOH
苯胺
苯胲 (苯羟胺)
3. 水解反应
在肝细胞的胞浆和微粒体中,有多种类型的水解 酶,可以催化多种物质水解。 有些水解产物需要进一步的反应,才能排出。
COOH O H H H + OH H O UDP OH H OH
OHR HOCOR HHNR HRS
葡萄糖醛酸 转移酶
(微粒体) 专一性低
COOH O H H H OH H O OH H OH
+ UDP
OR OCOR HNR SR
UDPGA
ห้องสมุดไป่ตู้
葡萄糖醛酸结合物都是水溶性的,因分子中引进了 极性糖分子,而且在生理pH条件下,羧基可以解离。所 以葡萄糖醛酸结合几乎都是活性降低,水溶性增加,易 从尿和胆汁排出。 葡萄糖醛酸转移酶不能催化逆反应。

( 吸 入 )

( 静 注 ) ( 肌 肉 、 皮 下 注 射 )


组织
( 透 皮 )
尿 中 排 泄
二、药物代谢转化概述
1. 药物代谢转化的概念: 药物的代谢转化,又称为药物的生物转化,
它是指体内正常不应有的外来有机化合物包括
药物或毒物在体内进行的代谢转化。 转化 毒性 变小或不变或变大 药理活性变小或不变或变大 水溶性变大 或变小
气相色谱-质谱联用 荧光分析
放射性核素技术等
三、药物代谢转化的类型和酶系
人 体
生 理 pH
药物
小分子药物 极性化合物
(少数)
完全呈电 离状态

排出
药物
(大多数)
非极性化合物 + 血浆蛋白 (脂溶性药物)
不电离or 部分电离
生物转化
生物转化反应的主要类型
氧化反应
药物代谢第一相反应(非结合反应)
CH3CO~SCoA HS-CoA
+
OCNHNH2 N
OCNHNHCOCH3
N
异烟肼 (抗结核药物)
乙酰异烟肼 (无活性)
+
乙酰化酶(乙酰转移酶)催化乙酰基转移到芳香胺 化合物,使之失活并增加其水溶性。
但有例外:
CH3CO~SCoA
+
HS-CoA
+
SO2NH2
H2N
SO2NH2
H2N
氨基苯磺胺
(从百浪多息产生)
* 硫酸供体: 3‘-磷酸腺苷5’-磷酸硫酸 ( PAPS)
硫酸盐 硫酸转移酶 + 含羟基(酚、醇) 芳香族胺类的氨基
含硫酸酯结合物
O
O
+PAPS
HO
雌酮
HO3SO
+ PAP
雌酮硫酸酯
3. 乙酰化结合
乙酰化酶系存在于肝和肾可溶性部分和线粒体。 乙酰化酶(乙酰转移酶)催化乙酰基转移到 芳香胺化合物,使之失活并增加其水溶性。
1)单胺氧化酶 存在于线粒体,是催化胺类氧化为醛及氨, 但芳香环上氨基则不被作用。
RCH2NH2
[O]
RCH=NH
H2 O
RCHO + NH3
2)醇和醛氧化酶
醇氧化酶:
存在于胞质和线粒体
催化醇类氧化成醛
乙醇脱氢酶(组成型)
CH3CH2OH 乙醇 NAD+
胞液
CH3CHO NADH+H+ 产生 ATP CH3COOH

生物转化的主要场所 the main site of biotransformation 肝是生物转化的主要器官; 肾、肺、胃、肠道皮肤和胎盘也有一定
生物转化功能 。
Liver is the main organ for biotransformation, lung、kidney、gastrointestinal tract and skin have the function of biotransformation to some extent.
儿茶酚胺(catecholamine)
儿茶酚胺是多巴胺、去甲肾上 腺素和肾上腺素的统称。
OCH3
间甲肾上腺素(灭活)
5. 氨基酸结合
COOH CO~SCoA
+ CoASH + ATP
苯甲酸
+ ADP + Pi
苯甲酰-CoA
CO~SCoA
甘氨酸N-酰化酶
CONHCH2COOH
+
H2 N CH2COOH
OCOCH3 COOH CH3COOH 乙酰水杨酸 (阿司匹林) OH 水杨酸 H2O OH
COOH
葡萄糖醛酸 等结合产物
HO
COOH 羟基水杨酸
(二)药物代谢第二相反应(结合反应)
所谓结合反应是指药物或其初步(第一相反
应)代谢物与内源性结合剂的结合反应(第二相
反应),它是由相应基团转移酶所转化的。
+
马尿酸
~SCoA
胆酸 +
另:
CH3CH2OH
乙醇-P450加单氧酶(诱导型)
微粒体
TAC CH3CHO
NADPH+H++O2
NADP++ 2 H2O
醛氧化酶: RCHO + NAD+ +
催化醛类生成酸 H2O
胞液中
RCOOH + NADH + H+
醛氧化酶催化H2O脱氢,将O 从H2O 转移到底物
乙醇氧化成乙醛,乙醛是有毒的,必须通过醛氧 化酶进一步氧化成乙酸。55%的人群中活性醛氧化 酶非常低。
SO42- + ATP
AMP - SO3+ ATP
(腺苷-5`-磷酸硫酸)
3 ' -PO3H2—AMP—SO3-
(3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸,PAPS)
O 腺嘌呤 CH2 O P
O
SO3-
PAPS的结构
OH
HO OPO3H2
PAPS带有活性硫酸根, 是体内硫酸基的供体
* 催化酶: 硫酸转移酶 (sulfate transferase )
CH3CONH OC2H5 [O] CH CONH [ 3
OC2CH2OH ]
非那西丁
-CH3CHO
CH3CONH
OH
S-脱烃基: 是将硫烃基转化为巯基和醛
R-S-CH3
[O]
RSCH2 OH
RSH + HCHO
3)脱氨基 这种脱氨基与氨基酸氧化酶或胺氧化酶的脱 氨基方式不同,它主要作用于不被胺氧化酶作用 的胺类。
还原反应 水解反应
结合反应
药物代谢第二相反应(结合反应)
(一)药物代谢第一相反应(非结合反应)
1. 氧化反应类型、酶系和作用机制 (1)微粒体药物氧化酶系催化的反应类型
有下列几种:
1)羟化
2)脱烃基
3)脱氨基 4)S-氧化
5)N-氧化和羟化
6)脱硫代氧
1)羟化
可分为芳香族环上和侧链烃基的羟化, 以及脂肪族烃链的羟化。
药物
易于排泄
药物 不经转化
以原形药直接排出
生物转化的概念
definition of biotransformation
机体对内、外源性的非营养物质进行代谢转 变,使其水溶性提高,极性增强,易于通过胆汁 或尿液排出体外的过程称为生物转化
(biotransformation)。
The process of the chemical alteration of some nonnutritive substances by metabolic reaction in vivo.
* 催化酶: 葡萄糖醛酸基转移酶 (UDP-glucuronyl transferases, UGT)
举例:
HOOC
OH
+ UDPGA UGT
H C
C
H OH
O C
O
H
C OH
+ UDP
H
苯酚
OH C H
苯 -β-葡萄糖醛酸苷
一般来说,酚羟基比醇羟基易于葡萄糖醛酸结合。
2. 硫酸盐结合
含硫氨基酸分解可产生硫酸根,半胱氨酸是主要来源
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