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第2节 老年人药物代谢动力学特点
药物代谢动力学简称药代动力学或药动学,是指研究药物及其代谢物在机体内所经历时间过程的科学,也即研究药物在机体内的吸收、分布、代谢(生物转化)和排泄过程及药物浓度随时间变化规律的科学。其中药物在体内的吸收、分布和排泄称为药物在体内的转运,而药物在体内发生的化学改变,则称为药物的生物转化或代谢。药物的吸收、分布、代谢和排泄直接影响着组织中的药物浓度和维持有效药物浓度的时间,而组织中药物浓度决定着药物效应的强弱,也间接影响着药物的疗效和毒性大小。
一般而言,由于老年人机体的大多数组织器官发生结构与功能的变化,致使药物吸收、分布、代谢和排泄等过程均出现改变。其实,老年人最显著的药物代谢动力学变化特点为:药物的肝代谢和肾排泄减慢,从而使药物的半衰期延长,血药浓度升高。同时,老年人的血浆蛋白含量也明显低于年轻人,致使游离型药物浓度增加,从而增加了中毒风险。
一、吸收
临床上,口服是一种最常用的给药途径。药物进入胃肠道后以三种形式被吸收:被动转运(简单扩散)、主动转运和胞饮作用。药物吸收的速度与程度取决于以下因素:胃排空时间、小肠通过食物的混合程度、肠道吸收的面积、血液循环状况等。此外,一般药物进入血液后,由门静脉进入肝脏,经肝内药物代谢酶作用,使血药浓度降低,药理作用减弱,这种现象称为首过效应。影响老年人胃肠道药物吸收的常见因素有以下几种:
(一)胃酸分泌减少及pH升高的影响
老年人的胃黏膜萎缩,壁细胞功能减退,胃酸分泌大幅度减少,胃内容物的pH升高,部分老年人的胃液接近中性,尤以女性为明显。大多数药物是通过被动扩散而吸收的,吸收量和速度取决于药物的浓度梯度和油水分布系数。胃液pH升高,直接影响药物的解离度和脂溶度,从而影响药物的吸收,导致生物利用度差,从而影响药效。同时,胃酸缺乏也延缓固体药物的崩解。
(二)胃排空缓慢的影响
无论是酸性或碱性药物,主要在小肠内吸收。老年人的胃排空迟缓,致使口服药物进入小肠的时间延迟,导致Ka和C max下降,而T max延后,影响药效的发挥,特别是对于在小肠远端吸收的药物或肠溶片,则影响更大。
(三)胃肠道活动程度和吸收面积
胃肠道平滑肌的肌张力和运动性随年龄增长而降低,因而老年人易发生肠道功能紊乱。肠蠕动减弱时,可使药物在肠腔内的存留时间延长,致使药物的吸收增加。随着年龄的增加,老年人胃肠道吸收面积和吸收细胞亦可能减少,功能下降。
(四)胃肠道及肝血流的影响
胃肠道和肝脏血流量随年龄增长而有所减少。胃肠道血流量减少可影响药物吸收速率,若伴有心功能不全,则对地高辛、奎尼丁和氢氯噻嗪的吸收显著减少。但老年人口服普萘洛尔或硝酸酯类,其血药浓度反较年轻人高,这是由于肝脏血流减少,药物的首过效应减弱,造成清除减少,并非吸收增加。因此,应注意老年人常规剂量服用普萘洛尔或硝酸酯类后,血药浓度升高引起的不良反应。
总之,尽管上述因素均可一定程度上影响老年人口服药物的吸收过程,但口服药物的吸收大多是被动转运(简单扩散),不需酸的活化,也不消耗能量。因而,一般而言,年龄不影响胃肠道对药物的吸收。吸收速率可能随着年龄的增加而降低,但吸收的量不变。而对于需要载体介导主动转运的药物,如氨基酸、Fe 2+、Ca 2+等,老年人吸收能力差的特点就比较明显。此外,老年人胃肠道外给药(皮下注射、肌内注射)吸收减慢,这是由于老年人局部血液循环较差所致。
二、分布
药物分布是指药物在体内的部位,以及药物到达这些部位所需要的过程和时间,描述分布的参数称为Vd。药物分布不仅关系到药物的贮存蓄积和清除速率,也影响疗效和毒性。影响药物分布的因素有很多,除药物本身的性质外,主要有机体组成成分、血浆蛋白结合率、组织器官的血液循环、体液pH和组织器官对药物的结合率等。而在这些因素中,最重要的因素是机体的组成成分和药物的血浆蛋白结合率。而对于老年人,其药物分布的主要特点是:水溶性药物分布容积减小,脂溶性药物分布容积增大,与血浆蛋白结合率高的药物游离药物浓度升高、分布容积增大。此外,地高辛主要分布和结合在骨骼肌上,研究显示,由于老年人的肌肉数量明显减少,地高辛的分布容积降低。
(一)机体组成成分的影响
老年人机体组成和体液成分发生复杂的变化,如机体细胞内液减少,机体总含水量减少;脂肪组织大多有所增加,非脂肪组织(骨骼肌、肝、肾、脑等)成分逐渐减少。因此,水溶性药物,如乙醇、吗啡、安替比林、对乙酰氨基酚、锂制剂等分布容积减小,血药浓度增加。而脂溶性药物如地西泮、硝西泮、咪达唑仑、利多卡因等在老年人组织中分布容积增大,半衰期延长,药物作用时间持续较久。
(二)血浆蛋白结合率的影响
当药物进入血液循环后,在血浆中以两种形式存在:一种是具有药理活性可扩散,并参与代谢排泄的游离型药物,另一种是与血浆白蛋白结合为暂时失去药理活性、不能被代谢排泄的结合型药物,该型药物分子量大,不能进行跨膜转运和分布到组织中去。血浆中,游离型与结合型药物处于动态的平衡中,呈可逆性。由于游离型药物能跨膜转运到达靶器官,能发挥药理作用,因而,游离型药物的浓度与药物的分布和清除有关。当游离型药物被机体清除,含量降低时,结合型药物可解离出来转变成游离型。由于老年人血浆白蛋白减少,促使蛋白结合率高的药物游离型增加,表观分布容积增加,药物作用增强,易引起不良反应。如抗凝血药华法林(蛋白结合率高),若老年人使用常规剂量,发生出血的危险性明显增加;而吗啡的血浆蛋白结合率较低,这是阿片类药物对老年人镇痛效果较好的原因之一。此外,老年人大多须同时服用2种及以上的药物,由于不同药物对血浆蛋白结合存在着竞争性置换作用,共同竞争与蛋白结合,从而可改变其他游离型药物的作用强度和作用持续时间,需引起临床医师注意。
三、代谢
药物代谢是指药物在机体内发生的化学变化,又称生物转化,而肝脏是机体内最主要的药物代谢器官,肝脏富含药物Ⅰ相代谢(氧化、还原和水解)和Ⅱ相代谢(结合)所需的各种酶,其中以P450酶最为重要。大多药物经过肝微粒体酶系统进行代谢,还有少数经非微粒体酶代谢,经过不同程度的结构变化,包括氧化、还原、分解、结合等方式,使药物解毒、灭活,以利于排泄。但代谢转化也会发生在肠壁、肺、皮肤、肾和其他器官。
临床上,老年人的药物代谢能力明显减退。老年人肝血流量减少,功能性肝细胞减少,肝的微粒体酶活性降低,使肝对药物进行代谢的能力降低,因而许多药物的半衰期明显延长,易造成某些主要经肝代谢的药物蓄积。因而,老年人应用主要经肝代谢的药物时,应减少用药剂量或延长间隔时间,以防药物不良反应增加和蓄积中毒。研究也表明,随着年龄的增加,主要影响药物的Ⅰ相代谢反应,包括羟基化、氧化、去甲基和还原等。通过Ⅰ相代谢的药物,大多转化为效果减弱、等同或更强药理学作用的代谢产物,如地西泮。而药物的Ⅱ相代谢反应,是指药物通过葡萄糖醛酸化和乙酯化等结合反应,转化成无活性的代谢产物。同时,性别对老年人药物代谢的影响也已有所报道,如奥沙西泮在老年男性的代谢较老年女性快,原因尚不清楚。
四、排泄
药物排泄是指药物在机体内经吸收、分布、代谢后,最后以原形药物或其代谢物的形式通过排泄或分泌器官排出体外的过程。描述药物清除的参数是半衰期(half-life)和清除率(clearance)。药物的半衰期是指血药浓度下降50%所需要的时间。当药物进入系统循环和清除相等时达到稳态,对于常规药物,一般给药5个半衰期后,可达到稳态浓度的95%。
肾是大多数药物排泄的主要器官,胆汁排泄也较重要,某些药物还可从肺、乳腺、唾液或汗腺排出,挥发性药物及气体主要从呼吸道排出。
老年人的药物排泄能力明显下降。老年人最大的药代动力学改变在于药物的排泄。年龄相关性肾功能减退是老年人发生药物中毒的最主要原因。随着年龄增大,肾重量、肾单位数、肾小球细胞数和肾小管上皮细胞数均明显减少,残存的肾小球也可出现病理性变化,如玻璃样变、动脉硬化及间质纤维化等,导致肾血流量、肾小球滤过率、肾小管分泌和排泄功能均有所降低。这些因素均可使主要经肾排泄的药物清除率明显降低,血浆半衰期延长,增加了药物蓄积中毒的危险性。部分或全部以原形经肾排出的药物,其药物总清除率与肾小球滤过率呈平行正相关。同时,对于老年人,血清肌酐值不能准确反映肌酐清除率,这是由于老年人的肌肉含量明显减少,产生肌酐的数量也相应减少,这样血清肌酐值不能准确反映肌酐清除率的变化。因而,老年人药物剂量的个体差异调整应以肾小球滤过率为依据,临床上多采用内生肌酐清除率的方法进行评估,是了解肾功能较为可靠的指标。
总之,老年人的肾功能减退,血浆半衰期延长,用药剂量应相应减少,给药间隔应适当延长,特别是药物以原形排泄、治疗指数范围窄的药物,尤须引起注意。而对于肾功能可能有损害,但是无法准确估计的老年病例,临床医师应考虑如下几点:①避免使用全部依赖肾脏进行排泄的药物,这些药物的累积将导致毒性,如亚胺培南;②如果使用这些药物不可避免,则应尽量对肾功能进行准确的估计,如检测8小时或24小时肌酐清除率;③尽可能监测血药浓度,如氨基糖苷类。