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第八节 吸入治疗与全身治疗方案对药物选择的影响
吸入给药是指一种或一种以上的药物经特殊的给药装置,进入呼吸道深处的肺部,产生局部或全身治疗作用的给药方式。
吸入给药是治疗呼吸系统疾病理想的给药途径,它能直接将药物运送至肺部起效,减少治疗肺部疾病的药物用量,并减小药物的全身毒副作用,目前被用于治疗哮喘、COPD、肺炎、肺囊性纤维化、肺癌、急性肺损伤、咯血、肺动脉高压、诱导痰检等肺部局部疾病。同时吸入治疗还可用于全身疾病的治疗和预防,比如小分子药物(如β肾上腺素受体拮抗药、抗胆碱药、氟尿嘧啶、七氟烷等)以及蛋白质、多肽、疫苗等大分子药物(如胰岛素、重组人生长激素、鲑鱼降钙素、甲状旁腺激素、亮丙瑞林醋酸盐、麻疹疫苗、母牛分枝杆菌)等均可制成肺部给药制剂。
1.吸入治疗的优势
局部治疗的药物可直接到达靶部位,起效快,降低给药剂量及毒性与不良反应,这对于需局部长期治疗呼吸系统的疾病极其重要。
吸入疗法治疗全身疾病也有独特的优势。成人有3亿~4亿个肺泡,总面积可达70~100m 2,与小肠黏膜微细绒毛的有效表面积大致相当,巨大的呼吸表面是肺部具有良好吸收能力的基础。药物可通过肺泡快速吸收而直接进入血液循环,肺泡呈薄膜状,由单层上皮细胞构成,肺泡壁或肺泡隔内有丰富的毛细血管。肺泡与包绕在肺泡周围的肺毛细血管密切衔接的面积达70m 2。肺泡上皮细胞和毛细血管的距离仅0.5~1μm,从小肠绒毛吸收表面到毛细血管的距离约为40μm,从皮肤表面到皮下毛细血管的距离约为100μm。药物从肺泡移行到血液的距离短,肺部的血流高达5000ml/min,通过血液的肺循环,被肺吸收的药物迅速地流往全身,容易形成药物在肺泡和血流之间的浓度梯度,从而有利于药物的吸收。肺部的药物代谢酶含量与活性都大大低于胃肠道,主要分布在肺泡Ⅱ型细胞中,如内蛋白酶、外肽酶,药物经肺吸收后直接进入体循环,避免了肝脏的首过效应,可以提高药物的生物利用度;肺部的化学降解和酶降解反应较低,因此药物被破坏的程度小,可高效递送分子质量较大的蛋白质和多肽药物。
2.影响吸入治疗的因素
肺部主要通过简单扩散或可饱和的载体介导转运机制来吸收药物。影响药物吸收速度和程度的因素有很多,如呼吸道的结构和功能、黏液纤毛转运和肺泡清除、药物粒子沉积区域、粒子的分子量和粒径、肺部的生物代谢酶等。
(1)生理因素
1)呼吸道结构:吸入治疗时,呼吸道的结构是影响药物粒子沉降的重要因素。如果呼吸道结构正常时,吸入的粒子能顺利到达目标位置;如果气道阻塞狭窄时,会减少气雾粒子的沉淀。一些气道肿物、气道畸形者(鸡胸、漏斗胸、脊柱侧弯等)、COPD和哮喘急性发作的病患,沉淀在下呼吸道的粒子会减少。因此,在急性气流阻塞时,需要给予更频繁或更高剂量的支气管扩张剂。
2)呼吸方式:适当增加潮气量(≥50ml),减慢吸气流速可增加药物粒子在下气道和肺泡内的沉降率;相反,潮气量过小,浅快的呼吸方式可使药物粒子分布不匀,影响其进入下气道而降低沉降率。使用雾化器时最好的吸气形态是使用潮式呼吸,以最慢的速度吸气5~6秒,吸入药物粒子后屏气5~10秒可增加其在肺泡内的沉降。对建立人工气道施行机械通气的患者,除增加潮气量、增长呼吸周期(Ti/Ttot)以外,药物粒子的发生喷射与吸气气流的同步进行也是增加气溶胶吸入疗效的一个重要因素。
3)药物代谢:药物经口腔吸入后有两条代谢途径,10%~20%的药物进入肺内,通过肺部进入血液的肺循环,约80%残留在口咽部,并随后经吞咽进入消化道吸收入血,然后通过门静脉在肝脏代谢再进入血液的体循环。如果吸入的目的是药物在肺内局部发挥治疗作用,则应选用那些吸入气道内局部生物活性高,而吸收至全身时却很快灭活的药物(如吸入性糖皮质激素);如果需要药物经气道吸收而在全身其他部位发挥作用,则应选用呼吸道黏膜吸收较好、局部代谢率低的药物。例如在吸入糖皮质激素时,多数药物在口咽部沉积后经消化道吸收,在肝脏代谢成为无生物活性的代谢物,所以这是吸入性糖皮质激素其全身作用显著小于全身激素的关键原因。
4)药物粒子的温度和湿度:对一般急症或住院患者,由于鼻腔、上呼吸道的加热加温功能并无丧失,吸入药物粒子可以不经过加热加温的过程;然而对建立人工气道机械通气的患者,由于药物粒子不经过上呼吸道,为了保护气道的黏液纤毛系统,药物粒子的吸入必须经过加热加温。但是有研究表明,药物粒子加热加温后吸入与干燥的气溶胶吸入相比其肺内沉降率大约下降40%。
(2)药物因素
1)药物粒子的粒径:粒径大小是影响肺部沉积与治疗作用的关键因素,粒径大小显著影响吸入颗粒在肺部沉积的位置和分布,一般直径>10μm会被鼻子或者口咽滤过,在鼻咽、口咽部沉降,当然口腔和鼻腔因其解剖因素稍有不同;直径5~10μm的粒子一般在主支气管到支气管亚段(5~6级支气管)沉降,大部分会沉降在咽喉部;1~5μm的粒子一般可以到达肺泡,2~5μm是传送至下呼吸道的气雾粒子的理想大小(如雾化激素支气管扩张剂),1~2μm是传送至肺实质的气雾粒子的理想尺寸(如抗菌药物);而<1μm的粒子很大部分会随着呼气而呼出体外。
2)药物的理化性质:呼吸道的上皮细胞为类脂膜,药物从肺部吸收以被动扩散方式为主。脂溶性药物容易通过脂质膜被吸收,如可的松、氢化可的松等的吸收半衰期为1.0~1.7分钟。水溶性药物主要通过细胞旁路吸收,较脂溶性药物慢,但水溶性药物通过肺部吸收的速度仍然比小肠、直肠、鼻腔和颊部黏膜要快。
3)药物的分子量:药物分子量也会影响其在肺部的吸收,分子量越小吸收越快,分子量大则相对较慢。当分子量<1000D时,则对吸收速率的影响不明显。
(3)制剂因素:
制剂的处方组成、吸入装置的构造会影响药物粒子或雾滴的大小和性质、粒子的喷出速度等,从而影响药物的吸收。
药物微粉颗粒通常流动性差,加入载体颗粒可以改善高黏附性、药物颗粒的流动性和分散性。吸入制剂通常是由药物细颗粒和载体粗颗粒组成药物。载体颗粒的理化性质即粒径、形状、表面形态、接触面积、吸湿性等将影响药物和载体混合的过程、药物从载体中的转运以及药物的分散性,进而影响药物的肺部沉积。
3.常用吸入制剂的分类与比较
目前吸入制剂主要有雾化吸入剂(nebulizer,NEB)、定量吸入剂(pressured metered-dose inhaler,pMDI)及干粉吸入剂(dry powders inhaler,DPI),它们在使用上有各自的优点和缺点(表1-4),医师可以根据患者的特点选取最为合适的给药装置。
(1)雾化吸入剂:
雾化吸入疗法可分为湿化疗法和雾化疗法。湿化疗法通过湿化器装置,将水或溶液蒸发成粒径为0.05~50μm的气雾,以提高吸入气体的湿度,湿润气道黏膜,稀释痰液,使黏液纤毛运动保持有效廓清能力。雾化疗法则是应用特制的发生装置,将水分和药液形成气溶胶的液体微滴或固体微粒,被吸入并沉积于呼吸道和肺泡靶器官,以达到治疗疾病、改善症状的目的,同时雾化吸入也具有一定的湿化气道的作用。目前主要的雾化吸入装置有喷射雾化器和超声雾化器两种,两者之间各有优缺点(表1-5),医师可根据用药需求决定采用何种装置。
表1-4 各种吸入给药装置的优缺点比较
表1-5 喷射雾化和超声雾化特点比较
喷射雾化是通常采用氧气作为喷射雾化气源,但须注意所用的压力和流量。需要注意的是对于一些易出现CO 2潴留的患者(如COPD伴呼吸衰竭),高流量氧气雾化吸入在迅速提高PaO 2的同时,也会加重CO 2潴留。支气管哮喘患者雾化吸入支气管舒张剂,由于通气与血流灌注比值(V/Q)的改变,可短期导致动脉血氧分压的下降,对这些患者预先充分给氧或应用氧气雾化吸入则可能有益。超声雾化由于超声的剧烈振荡可使雾化容器内的液体加温,这使某些药物如含蛋白质或肽类的化合物可能变性。超声雾化对混悬液(如糖皮质激素溶液)的雾化效果也不如喷射雾化。
气管插管患者常需雾化吸入支气管舒张剂来治疗支气管痉挛,然而气管插管可影响气溶胶进入下呼吸道,若欲达到相同的疗效,一般需要较高的剂量。气管插管患者常选用小容量雾化器,将其安置于通气机的Y形管或管路的复式接头上,位于通气机和Y形管之间。雾化器的驱动力可用压缩空气或连续氧气气流。机械通气患者应用小容量雾化器时,雾化器开放时间可以影响气溶胶在肺内的沉降,如果雾化器以复式接头与通气机管道连接且只在吸气时开放,可显著增加肺内沉积量。
(2)定量吸入剂:
定量吸入气雾剂(pressured metered dose inhalation,pMDI)是将药物与适宜的抛射剂装于具有特制阀门系统的耐压密闭容器,使用时借抛射剂的压力将内容物呈雾滴定量喷出的制剂。定量吸入气雾剂通过定量阀门控制剂量,具有速效和定位作用,并且携带方便、价格便宜。以前pMDI常用氟利昂作为抛射剂,手压驱动,喷射的初速度约为50m/s。要正确使用pMDI需要很好地掌握用力缓慢、吸气与喷药的同步协调作用,才能保证药物在肺内的有效沉积和减少在口咽部的滞留。为了解决这个问题尽可能将药物微粒送达下呼吸道,储雾器这种吸入辅助器具应运而生。联合运用pMDI与储雾器,可以在MDI与患者口腔间形成了一个缓冲空间,它能降低药物微粒喷射速度至约10m/s,还可以延长抛射剂的汽化时间,进一步降低药物微粒在气雾中的微粒直径,从而减少了药物微粒气雾在口腔和上呼吸道的沉积量,提高了肺内的有效沉积量,协调了人主动呼吸与喷雾给药之间的关系。而且,储雾器还具有粒径选择功能,截留大部分非吸入性的气雾颗粒,可以减少“氟利昂制冷效应”给呼吸道带来的刺激性。抛射剂氟利昂破坏大气臭氧层,不利于环境保护,《蒙特利尔协议》限定了含氟氯烷的pMDI的发展和应用。CFDA已宣布在2010年全面禁用氟利昂作为抛射剂,目前使用新型抛射剂四氟乙烷和七氟丙烷来代替氟利昂。这些新型抛射剂仍然具有温室效应潜能,不能彻底消除温室效应,而且大分子药物与抛射剂接触时容易变性,所以定量吸入气雾剂也不适用于蛋白和多肽类药物肺部给药。常用定量吸入气雾剂有沙丁胺醇气雾剂、异丙托溴铵气雾剂、布地奈德气雾剂、丙酸氟替卡松气雾剂、丙酸倍氯米松气雾剂等。
(3)吸入粉雾剂:
吸入粉雾剂(dry powder inhalation,DPI)又称为干粉吸入剂,系指微粉化药物或载体以胶囊、泡囊或多剂量贮库形式,采用特制的干粉吸入装置,由患者主动吸入雾化药物至肺部的制剂。干粉吸入剂不使用抛射剂,避免了抛射剂对呼吸道的刺激以及对大气层臭氧层的破坏,吸入装置简单易用,适合蛋白质和多肽等不稳定的药物,且不受药物溶解度的影响。但是大部分的剂型对于患者的吸气速率要求为30~120L/min,因此不推荐给4岁以下儿童或有严重肺功能障碍的患者应用。根据其吸入方式可以分为被动式吸入装置(Nektar pulmonary inhaler)和主动式装置包括旋转吸入器(spinhaler)、涡流式吸入器(turbuhaler)及多剂量圆盘吸入器(diskus accuhaler)。四种装置的比较见表1-6。后两种多剂量干粉吸入剂应用最为广泛,常用药物有布地奈德干粉吸入剂、沙美特罗氟替卡松粉吸入剂、布地奈德福莫特罗粉吸入剂和噻托溴铵干粉吸入剂等。目前没有一款通用装置可以应用于所有干粉吸入剂产品,应该根据患者的实际情况,选择最适合患者的吸入装置,需长期服用的药物宜选用多剂量或贮库型装置,某些性质不稳定的药物则宜选用单剂量装置。
表1-6 常见干粉吸入装置的比较
续表
各种不同的吸入装置有其自身的特点,应根据患者的情况选择应用,以确保药物能被正确吸入而发挥效果。5岁以下的患者不能很好掌握气雾剂和干粉吸入器,这时应该借助储雾罐使用压力定量气雾剂或喷射雾化器进行吸入,两岁以内的哮喘患儿必须加用面罩。这个阶段的孩子处于快速生长发育期,应随着孩子生长和肺容量的增大,选择合适的储雾罐规格,并且与吸入器相匹配。
5岁以上的儿童和成人患者通过训练可以正确使用干粉吸入器或喷射雾化器,也可直接使用定量气雾剂,有困难者应该借助于储雾罐。干粉吸入器需有一定的吸气流速,处于支气管哮喘严重发作期和不能很好掌握操作方法的患者在使用时可能有一定的困难,不能有效吸入药物。因此,支气管哮喘严重发作的患者应使用喷射雾化器或压力定量气雾剂联合使用储雾罐。
4.吸入治疗常用的药物
目前临床常用吸入药物包括糖皮质激素、β2受体激动药、抗胆碱能药物、黏液溶解剂、抗菌药物、M胆碱受体拮抗药等,其介绍见表1-7。
5.吸入治疗的注意事项
(1)用雾化吸入治疗时每次雾化吸入时间不应超过20分钟。
(2)预防呼吸道再感染。由于雾滴可带细菌入肺泡,故有可能继发革兰阴性杆菌感染。细菌来源有口腔、上呼吸道、雾化液的感染。所以不但要加强口、鼻、咽部的护理,还要注意雾化器、室内空气和各种医疗器械的消毒。
(3)有增加呼吸道阻力的可能。当雾化吸入完后,呼吸困难反而加重,除警惕肺水肿外,还可能由于气道分泌物液化膨胀阻塞加重之故,即治疗矛盾现象,雾化吸入后,再辅助肺叩打、吸痰等护理。
(4)如雾化用液体过多,液体量应归入液体总入量内,特别是患儿,若盲目用量过大有引起肺水肿或水中毒的可能。
(5)给哮喘患者特别是婴幼儿面罩氧气雾化吸入,由于面罩的溢气孔太少,二氧化碳不能溢出,患者实际上在面罩中重复呼吸二氧化碳,其血中PaCO 2迅速上升,呈急性呼吸性酸中毒,哮喘病情加剧,所以雾化吸入时间不超过5~10分钟。
表1-7 常用吸入制剂品种介绍
续表
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(6)吸入激素的主要副作用是口腔、咽喉的局部作用,如声音嘶哑、真菌感染等,所以用药后漱口可显著减少副作用。
(7)注意防止药物吸收后引起的副作用或毒性作用,如异丙肾上腺素易引起心律失常等。
(8)注意防止局部吸入某些药物(如氨茶碱、庆大霉素等)的同时,进行全身治疗也使用同类药物,致使毒性叠加而造成严重后果。
6.肺部给药不足
吸入给药目前主要用于治疗呼吸系统疾病,它能直接将药物运送至肺部起效,减少治疗肺部疾病的药物用量,并减小药物的全身毒副作用。但是同时肺部是机体呼吸的场所,也会通过黏液纤毛机制来清除外界的各种异物,而清除异物的过程为几分钟甚至几年。直径在2~3μm的粒子被巨噬细胞吞噬后会释放大量氧自由基,氧自由基对机体正常组织细胞具有破坏作用。为了增加药物吸收,肺部给药制剂中会添加吸收促进剂和酶抑制剂,它们能显著提高药物生物利用度,但对肺部都有一定的毒性。虽然试验也验证了大部分蛋白质和多肽类药物肺部给药至少在短期内是安全的,但是长期给药后的安全性是必须考虑的。