恒兴讲堂

DMPK问题集(二)

来源:恒兴医药

Q1: 关注药物的全血-血浆浓度比这个参数的意义是什么?什么情况下需要考察这个呢?


郭建军博士:

1)我们知道,药动学研究中通常测量血浆浓度,原因是血浆便于存储和分析(全血不易冻存)。但我们也需要知道,如果全血药物浓度和血浆药物浓度的分析一样便利的话,全血药物浓度一定是更优的选择。

2)因为,我们真正更具意义的是全血PK参数而不是血浆PK参数,也就是说血浆PK参数只是一套替代指标而已。比如,我们在评价系统清除率高低的时候,实际上是希望能得到全血清除率(而不是血浆清除率)来进行药物清除率快慢、肝清除率/肝首过效应高低等的评判。

3)理论上来讲,AUC(全血)=AUC(血浆)*全血-血浆比值;CL(全血)= CL(血浆)/全血-血浆比值;而Vdss(全血)=Vdss(血浆)/全血-血浆比值;半衰期、MRT等时间参数不受 全血-血浆比值的影响。

4)因此,通过测得全血-血浆比值,可以将AUC(血浆)、 CL(血浆)、Vdss(血浆)等重要参数从“血浆参数”转换为“全血参数”从而提高判断的精准性。

5)一般情况下,药物分子在血细胞内外的分布较为均衡,即全血-血浆比值接近于1。事实上,大部分的药物分子其全血-血浆比值的范围位于0.8~1.2之间,因此很多时候可以直接用血浆参数来代替全血参数进行数据的解释。

6)但是,血细胞内外分布不均衡的极端情况也可能会发生。如果药物分子完全无法进入到血细胞中,则全血-血浆比值为约0.5(将血细胞占全血体积的50%进行考虑后,简单计算即可得知),这也是全血-血浆比值理论上的最低值。如果药物分子在血细胞中富集,则全血-血浆比值>1,且理论上这个值没有上限。经常也会有全血-血浆比值>2的药物出现。

7)举几个例子:环孢素A的血细胞:血浆浓度=2:1;依维莫司血细胞:血浆浓度>5:1、他克莫司血细胞:血浆浓度=20:1、西罗莫司血细胞:血浆浓度=36:1。

8)实际工作中,什么情况下需要考察全血-血浆浓度比值呢?代表性的场景一。当你发现血浆系统清除率相当高,远远高于肝血流速率了。这个时候不妨测一下全血-血浆比值,然后用测到的值进行计算:CL(全血)= CL(血浆)/全血-血浆比值。前面分析过了,如果药物在血细胞中富集,会造成全血-血浆比值>1,最终就会发现真正具有意义的CL(全血)可能并没有想象的那么高,只是因为替代指标CL(血浆)太“失真”了。

9)实际工作中,什么情况下需要考察全血-血浆浓度比值呢?代表性的场景二。在进行FDA申报时,最好提供这个数字。因为FDA审评官会更多地考虑到我讲到的核心点“血浆PK参数只是全血PK参数的替代指标”,而希望看到这个能提供转换的数字。

10)实际工作中,什么情况下需要考察全血-血浆浓度比值呢?代表性的场景三。如果全血-血浆比值太过高的话,一般就认为不太合适去测定血浆浓度,这种情况下会认为直接测定全血浓度而直接获取全血PK参数是更适合的办法了。因为通过全血-血浆浓度比值进行参数间的转化毕竟只是个间接的方法,会产生误差。为了证明必须要测定全血,我们需要测定得到全血-血浆浓度比值。

11)更多的应用场景,就不再一一罗列了。全血-血浆浓度比值测定的实验是很简单的,如果只需要花很小的代价就能解决掉一个数据解释的重要问题(或者有意义的问题)的话,我都会推荐来做这个实验。



Q2: 清除率(CL)与稳态表观分布容积(Vdss)的关系?


郭建军博士:


正确地理解这两者之间的关系是很多药动学结果解释的重要基点,无疑非常重要。我将我对这个点的认识和理解放在群里供大家参考和讨论,我尽量阐述得完整些。

1)大背景:我们需要知道任何药代参数都有其基本的、原始的定义(也有其定义公式,但单凭这个定义公式是无法进行计算的),基于这个原始定义和所采用的的PK数学模型(如非房室模型、一房室模型、二房室模型等)又有其计算公式(利用实验数据的计算公式);而基于计算公式得出的药代参数从本质上来讲都是一种估计值,而不是其真实值。

2)系统清除率(System Clearance)。其原始定义是:任意时间点的体内药物消除速率与这个时间点上的血药浓度值(这里的血药浓度在广义上可包括血浆浓度、血清浓度、全血浓度或是血液中的游离药物浓度等)的比例值。对这个定义的理解是:血药浓度越低,其消除速率越低;不同的血药浓度下可能具有不同的清除率;不同的时间点可能具有不同的清除率。在一般的PK数学模型中,我们将清除率反映为一个宏观的概念,通过所有观测到的一系列血药浓度值及暴露量AUC来进行估算。房室模型和非房室模型中的计算公式均为:CL = Dose/AUC,只是在两个模型中的AUC计算方式有所不同。

3)表观分布容积(Vd)和稳态表观分布容积(Vdss)。表观分布容积Vd的原始定义:特定时间点下体内药物总量与这个时间点上的血药浓度值(这里的血药浓度在广义上可包括血浆浓度、血清浓度、全血浓度或是血液中的游离药物浓度等)的比例值;而稳态表观分布容积Vdss则指:稳态下的Vd。我们知道,稳态时的Vd是一个恒定值,所以Vdss在宏观上就是一个恒定的参数。一房室模型中的计算公式为:Vd = Dose/C0,其中C0是通过模型拟合得到的值(多房室模型就不做举例了);非房室模型中的计算公式为:Vdss = (Dose*AUMC)/(AUC)^2。

4)清除率和分布容积间的关联性。房室模型中,有CL = (0.693*Vdss)/(T1/2),其中:T1/2指消除相半衰期;非房室模型中,有CL = Vdss/MRT,其中:MRT指IV给药后的平均驻留时间(与T1/2的含义有所类似但不同)。这两个公式其实具有一定的相似性,如果药时曲线绝对符合一房室模型,则:T1/2 = 0.693*MRT;但没有绝对符合一房室的药时曲线,所以一般T1/2 > 0.693*MRT;而曲线形状越偏离一房室模型,则T1/2大于0.693*MRT的趋势越明显(非房室模型中这两者值的差距其实可以用来进行组织分布程度的一个粗略的判断)。

5)4)中的两个公式揭示了一种背后的机理,这种机理我可以描述为:组织中的分布程度越高(即Vdss越大),整体血药浓度就越低(因为Vdss=体内药物总量/血药浓度);因此,在半衰期或平均驻留时间一定的情况下,Vdss越高(这种情况会导致整体血药浓度越低),系统清除率就越高(因为CL = dose/AUC,整体血药浓度低、AUC就低)。进而又能衍生到:CL一定的情况下,Vdss越高、半衰期T1/2或MRT就越大;或Vdss一定的情况下,CL越高、半衰期T1/2或MRT就越小。

6)接下来需要严肃理解到的一点是:尽管清除率和分布容积有关联性,但不代表他们之间互相影响。我在PPT中的“人体药动学预测”那一章中一开始就有对"Primary和Secondary参数"的阐述。清除率和表观分布容积都属于Primary参数,他们在PK理论上都是各自独立的参数(都属于体内“固有”参数),然后它们会共同dominate其他的参数,比如它们会共同决定和影响到T1/2和MRT。IVIVE计算中所用到的“充分搅拌模型”或“平行管模型”中,都只用到了体外内在清除率、血浆蛋白结合率(或游离药物比率)、Blood/Plasma比值(如果可以直接得到全血蛋白结合率也就不需要Blood/Plasma比值了),还用到了肝血流速率,确实并没有用到Vdss。这是因为PK理论中,Vdss的大小本来就不应该“影响”到清除率。

7)清除率和分布容积的关联性,其实本质上是一个数学的问题。我上面所描述的这些情景中,其都有两个假设前提:一、血液和组织间的药物分子交换极度高效,任何一点变化所导致的需达到新平衡的耗时为零;二、组织分布处于“稳态”(即能称之为Vdss的状态)。但据我的观察,在药物分子的清除率极高的情况下,Vdss有高估的倾向,因为这个时候已经明显不满足这个假设前提了。

8)一个关联性的问题:如何从IVIVE的推算方式认识清除率和分布容积之间的关系。针对IVIVE中所用到的“充分搅拌模型”或“平行管模型”,我有一个经常讲到的生动的解释:假设一个功夫高手(即药物代谢酶)在踢假人(药物分子)、假人们排成一排,如果假人们一动不动、且一踢就倒(被代谢掉了),那么功夫高手一分钟内能踢倒多少个假人就代表了“内在清除率”;假设有些假人们戴了防护(跟血浆蛋白结合了)、踢不倒,整体反映出来就是功夫高手要踢多次才能碰到一个没有戴防护的假人、将之踢倒;如果这些假人们还在功夫高手面前移动(即肝血流带着药物分子流经肝药酶),就更增加了功夫高手踢倒假人的难度了。以上关于血浆/血液蛋白结合以及肝血流速率的因素,IVIVE的公式里面都有反映了,唯独没有关于组织分布的信息(如组织蛋白结合率等)。其实这都是清除率和分布容积互相“独立”的体现。IVIVE是一种基于“药物清除机理”的简单推算模式,既然分布容积和清除率各自独立,那么纯机理推算的IVIVE中也就不会有分布容积相关的机理性信息了。只有在复杂的“基于生理机制的药动学”模型中,才会将清除率以及分布容积的机理都带入进去,并且利用动力学模型将两者(真实情况中,也不止这两者)整合起来,最后通过拟合整个模型来求解。



Q3: 在化合物筛选阶段,遇到过一些分子在做CYP酶抑制实验的时候,对1A2,3A4这些亚型测出来的结果,抑制率不是一个正数,而是-100或者-200,后来测过酶诱导,结果是没有诱导作用,这种现象我们可以如何来理解?


郭建军博士:

药物代谢酶的诱导,其真正所指的对象指的是“从mRNA到酶蛋白表达的过程”。这个过程需要时间和生物系统的支持的。如果是在微粒体中做的实验,出现您这种结果是不可能叫做“诱导”的,因为微粒体并不具有从mRNA到酶蛋白表达的功能、也不可能当时就诱导出来的。出现您这个结果,首先要排除掉生物样品分析上可能出现的一些干扰(如基质效应、分子与分子在检测通道上的互相干扰等);排除了分析原因之后,就是我们所说的“Activity cooperation"这个事情了。因为抑制剂药物分子可能会因为其与CYP酶的结合(在或不在其“active pocket”)而使得这个酶蛋白对于某种特异性的代谢催化能力反而增加了。这种现象不少见,有文献支持的。但首先要排除分析的原因。


Q4:如果一个药物直接和GSH结合(但是GSH结合物在血浆中基本检测不到),然后经过进一步的代谢(脱去谷氨酸或者甘氨酸)转化成另一个二相代谢产物。这个二相代谢产物在临床前的动物种属中比例都较低,但是在人血浆中检测到>10%的比例。根据MIST指导原则可能需要考虑这个二相代谢产物的安全性问题。这里我想问的是这个药物因为会与GSH结合,会不会造成GSH耗竭而出现的肝脏损伤?


郭建军博士:

答:对于这种原型分子中就有可与体内蛋白质上二硫键形成共价结合的结构的药物来说,通常在体内是极有可能可以找得到GSH的结合产物及其后续一系列代谢物的(就是您说的,GSH上脱去谷氨酸和/或甘氨酸)。这种情况下,药物分子在肝脏内当然是消耗GSH的。我们知道,肝脏内的GSH浓度大约是5mM,这也是体外肝微粒体实验中常规需要加入的GSH浓度(如果设计中是加入GSH的话)。这些亲电性的药物分子是否可以“耗尽”GSH而使肝脏细胞完全暴露于其亲电攻击下,还是要综合其亲电性(形成GSH加合产物的速率)、使用剂量、清楚速率等各种因素来看的。尽管目前上市的一些代表性亲电性药物如阿法替尼、依鲁替尼等在临床上的表现还好,但总体而言这一类分子在其研发阶段是一直要关注这个问题的。原型药物与GSH结合,哪些结构,还有原药浓度和GSH的浓度达到一个什么比例的情况下较容易出现GSH耗竭?




版权声明:本专栏属湖南恒兴医药原创内容,禁止抄袭!转载,请注明出处和相关链接,我们将保留法律追究的权利。




Copyright © 2017 Huapeng. All rights reserved 湖南恒兴医药科技有限公司 湘ICP备17013539号
统一社会信用代码:91430100MA4L6CDM17 技术支持:英铭长沙网站建设