非临床药代动力学研究的
实验设计与评价
Test design and evaluation of non-clinical
pharmacokinetics for new drugs
刘 昌 孝
天津药物研究院
天津药代动力学与药效动力学省部共建国家重点实验室
Discovery Phase
III
?
Market
Theory
?
Compound Drug
认识新药发现、开发的风险
淘汰过程的残酷性
? 目前新药淘汰的分类
? 疗效 （ 10-20%）
? 毒性 （ 30-40%）
? 代谢动力学 （ 30-40%）? 关心
? 商业因素 （ <10%）
? 其风险犹如过 铁索桥,需要 胆略, 智慧
和 策略,随时有 陲入急流 的可能性
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研究目的
? 非临床药代动力学研究是通过动物体内、
外和人体外的研究方法，揭示新药在体
内的动态变化规律
? 获得新药的基本药代动力学参数,阐明药
物的吸收、分布、代谢和排泄的过程和
特点
? ? 在药效学和毒理学评价中，药物或活性代谢
物浓度数据及其相关药代动力学参数是产生、
决定或阐明药效或毒性大小的基础，和提供药
物对靶器官的效应（药效或毒性）的依据
? ? 在药物制剂学研究中，药代动力学研究也是
评价药物制剂特性和质量的重要依据；
? ? 在药物临床研究中，为设计和优化临床研究
给药方案提供有关信息
? ? 在药物设计研究中，为药物结构改造和设计
提供结构与动力学关系的信息
研究的六项基 本 原 则
非临床药代动力学研究, 要遵循以下基本原则,
? （ 一 ） 试验目的明确
? （ 二 ） 分析方法可靠
? （ 三 ） 试验设计合理
? （ 四 ） 所得参数全面, 满足评价要求
? （ 五 ） 对试验结果进行综合分析与评价
? （ 六 ） 具体问题具体分析
试验设计的四点总体要求
1 试验药品
? 应提供受试药物的名称, 剂型, 批号,
来源, 纯度
? 保存条件及配制方法
? 使用的受试药物及剂型应尽量与药效
学或毒理学研究使用的一致
? 研制单位应提供质检报告
2 试验动物
一般采用成年和健康的动物 。 常用动物种属
有小鼠, 大鼠, 兔, 豚鼠, 犬, 小型猪和猴等 。
选择动物的原则如下,
? 首选动物：尽可能与药效学和毒理学研究一
致 。
? 尽量在清醒状态下试验, 动力学研究最好从
同一动物多次采样 。
? 创新药应选用两种或两种以上的动物, 其
中一种为啮齿类动物；另一种为非啮齿类动物
（ 如犬, 小型猪或猴等 ） 。 其它类型的药物,
可选用一种动物, 建议首选非啮齿类动物 。
? 经口给药不宜选用兔等食草类动物 。
3 剂量选择
? 动物体内药代动力学研究应设置至少三个剂
量组, 其高剂量最好接近最大耐受剂量, 中,
小剂量根据动物有效剂量的上下限范围选取 。
? 主要考察在所试剂量范围内, 药物的体内的
动力学过程是属于线性还是非线性, 以所得结
果有利于解释药效学和毒理学研究中的发现,
并为新药的进一步开发和研究提供信息 。
4 给药途径
? 所用的给药途径和方式, 应尽可能与临床用
药一致 。
多种变异性因素影响
评价的科学性
? Drug and formulation
? Body acts drug,ADME,pharmacokinetics
? Drug is distributed in the body
? Drug acts body,pharmacodynamics,effects,
toxicology
? Genetics
药代动力学的变异性来源
? Subject condition (受试对象的条件 )
Baseline,genetic,sex
? The act of drug to body (药物对机体的作用 )
Sensitivity,tolerance,feedback
? The act of body on drug (机体对药物的作用 )
Absorption,distribution,metabolism,elimination
? Process control (实验过程的控制 )
Compliance,formulation,coadministration
? Condition change (条件变化 )
animal,model,growth,weather,sex circle
Study on Pharmacokinetics (PK)
Kinetic change process of a drug （ ADME）
Absorption
Distribution
Metabolism
Excretion （ elimination）
Mathematical exposition by mathematical kinetics model for
position in body
Relationship of Kinetic process and therapy
Effect
Safety
Direct pharmacotherapy in design dose,use method in clinic
application
Study absorption
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Effect of metabolism on activity and toxicity
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研 究 项 目 内 容
? 1 血药浓度 -时间曲线
? 2 药物的吸收
? 3 药物的分布
? 4 药物的排泄
? 5 药物与血浆蛋白的结合
? 6 药物的生物转化
? 7 对药物代谢酶活性的影响
? 8 药代动力学与毒代动力学
1 血药浓度 -时间曲线
受试动物数
? 以血药浓度 -时间曲线的每个时间点有不少于 5个
数据为限计算所需动物数 。 最好从同一动物多
次取样 。 如由多只动物的数据共同构成一条血
药浓度 -时间曲线, 应相应增加动物数, 以反映
个体差异对试验结果的影响 。
? 建议受试动物采用雌雄各半, 如发现动力学存
在明显的性别差异, 应增加动物数以便 认识试
验药物的药代动力学的性别差异 。
? 对于单一性别用药, 可选择与临床用药一致的
性别 。
采样点的确定 ? 给药前需要采血作为空白样品。
? 给药后的一个完整的血药浓度 -时间曲线，采
样时间点的设计应兼顾药物的吸收相、平衡相
（或峰浓度附近）和消除相。
? 一般在吸收相至少需要 2~3个采样点，平衡相
在峰浓度附近至少需要 3个采样点，消除相需要
4~6个采样点。 对于吸收快的药物，应尽量避免
第一个点是 Cmax。
? 整个采样时间至少应持续到 3~5个半衰期，或
持续到血药浓度为 Cmax的 1/10~1/20。
? 为保证最佳采样点，建议在正式试验前，选择
2~3只动物进行预试验。
药代动力学参数的估算 ? 将试验中测得的各受试动物的血药浓度 -时间
数据分别进行药代动力学参数的估算，求得受
试物的主要药代动力学参数。
? 静脉注射给药，应提供 t1/2（消除半衰期）、
Vd（表观分布容积）,AUC（血药浓度 -时间
曲线下面积）,CL或 CL/f（清除率）等参数值；
? 血管外给药,除提供上述参数外,尚应提供
Cmax和 Tmax等参数，以反映药物吸收的规律。
? 提供一些统计矩参数，如,MRT,AUC(0-t)和
AUC(0-∞)等，对于描述药物药代动力学特征的描
述也有意义。
2 药物的吸收
? 对于经口给药的 新药, 应进行整体动物试验,
尽可能 同时进行血管内给药的试验, 提供绝对
生物利用度 。
? 如有必要, 可进行体外吸收模型 （ 如 CACO-2
细胞模型 ）, 在体或离体肠道吸收试验以阐述
药物吸收特性 。
? 对于其它血管外给药的药物及某些改变剂型
的药物, 应根据立题目的, 尽可能提供绝对生
物利用度 。
3 药物的分布
? 选用大鼠或小鼠做组织分布试验较为方便 。 选择
一个剂量 （ 一般有效剂量 ） 给药后, 至少测定药物
在心, 肝, 脾, 肺, 肾, 胃肠道, 生殖腺, 脑, 体
脂, 骨骼肌等组织的浓度, 以了解药物在体内的主
要分布组织 。
? 特别注意药物浓度高, 蓄积时间长的组织和器官,
以及在药效或毒性靶器官的分布 （ 如对造血系统有
影响的药物, 应考察在骨髓的分布 ） 。 参考 血药浓
度 -时间曲线 的变化趋势, 选择至少 3个时间点分别
代表吸收相, 平衡相和消除相的药物分布 。
? 若某组织的药物浓度较高, 应增加观测点, 进一步
研究该组织中药物消除的情况 。 每个时间点, 至少
应有 5个动物的数据 。
? 做组织分布试验，必须注意取样的代表性和一
致性。
? 同位素标记物的组织分布试验，应提供标记药
物的放化纯度、标记率（比活性）、标记位臵、
给药剂量等参数；提供放射性测定所采用的详
细方法，如分析仪器、本底计数、计数效率、
校正因子、样品制备过程等；提供采用放射性
示踪生物学试验的详细过程，以及对生物样品
测定时对放射性衰变所进行的校正方程等。
? 尽可能提供给药后不同时相的整体放射自显影
图像。
4 药物的排泄
? 尿和粪的药物排泄：一般采用小鼠或大鼠, 将
动物放入代谢笼内, 选定一个有效剂量给药后,
按一定的时间间隔分段收集尿或粪的全部样品,
测定药物浓度 。
? 粪样品凉干后称重 （ 不同动物粪便干湿不同 ）,
按一定比例制成匀浆, 记录总体积, 取部分样
品进行药物含量测定 。
? 计算药物经此途径排泄的速率及排泄量, 直至
收集到的样品测定不到药物为止 。
? 每个时间点至少有 5只动物的试验数据 。
? 应采取给药前尿及粪样, 并参考预试验
的结果, 设计给药后收集样品的时间点,
包括药物从尿或粪中开始排泄, 排泄高
峰及排泄基本结束的全过程 。
? 胆汁排泄：一般用大鼠在乙醚麻醉下作
胆管插管引流，待动物清醒后给药，并
以合适的时间间隔分段收集胆汁，进行
药物测定。
5 药物与血浆蛋白的结合
? 研究药物与血浆蛋白结合 试验可采用多
种方法, 如平衡透析法, 超过滤法, 分
配平衡法, 凝胶过滤法, 光谱法等 。
? 根据药物的理化性质及试验室条件, 可
选择使用一种方法进行至少 3个浓度 （ 包
括有效浓度 ） 的血浆蛋白结合试验
? 每个浓度至少重复试验三次, 以了解药
物的血浆蛋白结合率是否有浓度依赖性 。
? 一般情况下，只有游离型药物才能通过脂
膜向组织扩散，被肾小管滤过或被肝脏代
谢，因此药物与蛋白的结合会明显影响药
物分布与消除的动力学过程并降低药物在
靶部位的作用强度。
? 建议根据药理毒理研究所采用的动物种属，
进行 动物与人血浆蛋白结合率比较试验,
以预测和解释动物与人在药效和毒性反应
方面的相关性。
6 药物的生物转化
? 对于新药，尚需了解在体内的生物转化情况，
包括转化类型、主要转化途径及其可能涉及的
代谢酶。
? 对于 新的前体药物,除对其代谢途径和主要活
性代谢物结构确证外,尚应对原药和活性代谢
物进行系统的药代动力学研究。
? 而对主要在体内以代谢消除为主的药物 (原形
药排泄 <50%)，生物转化研究则可分为两个阶
段：临床前可先采用色谱方法或放射性核素标
记方法分析和分离可能存在的代谢产物，并用
色谱 -质谱联用等方法初步推测其结构。
? 如果 II期临床研究提示其在有效性和
安全性方面有开发前景，在申报生产前
进一步研究并阐明主要代谢产物的可能
代谢途径、结构及代谢酶。
? 当多种迹象提示可能存在有较强活性的
代谢产物时，应尽早开展活性代谢产物
的研究，以确定开展代谢产物动力学试
验的必要性。
7 对药物代谢酶活性的影响
? 对于创新药，应观察药物对药物代谢酶，特别
是细胞色素 P450同工酶的诱导或抑制作用。
? 在临床前阶段可以用底物法观察对动物和人肝
微粒体 P450酶的抑制作用，比较种属差异。
? 药物对酶的诱导作用可观察整体动物多次给药
后的肝 P450酶或在药物反复作用后的肝细胞
（最好是人肝细胞） P450酶活性的变化，以了
解该药物是否存在潜在的代谢性相互作用。
8 药代动力学与毒代动力学
? 毒代动力学研究通常结合毒性研究进行，将获
得的药代动力学资料作为毒性研究的组成部分，
以评价全身暴露的结果
? 药代动力学和毒代动力学研究的目的不同，但
两者又是相互联系的，其分析方法是相同的，
技术可以共享或相互借鉴
? 最高剂量采用接近动物最大耐受量所得到的动
力学参数，对毒代动力学试验设计有直接的参
考价值
? 药物组织分布研究结果可为评价药物毒
性靶器官提供依据
? 药物与血浆蛋白结合试验的结果也是估
算血药浓度与毒性反应关系的依据
? 毒性反应与血中游离药物 -时间曲线下面
积的相关性优于总的药 -时曲线下面积。
? 生物转化研究所提供的代谢产物资料有
助于判断可能引起毒性反应的成分和毒
代动力学研究应检测的成分
? 试验设计一般用卫星实验开展毒代动力学研
究
◎ 在同一条件研究毒性和毒代问题 具更好的
可比性
◎ 避免单独的毒代研究出现与毒性研究的差异
◎ 克服因采样过多影响毒性研究结果
◎ 要求有一定的动物数
? 国际协调会议（ ICH） 1994规范毒代研究制
定毒代研究指导原则
? 我国 SFDA将制定相应指导原则（另发布）
? 实验要求在 GLP规范下进行毒代动力学评价
毒代研究的实验内容（ 1）
? 一次给药毒性研究
? 毒性研究早期进行
? 由暴露速度和暴露程
度预测毒性
? 提供长期毒性实验方
案设计的依据
? 解释一次给药的毒性
结果
毒代研究的实验内容（ 2）
? 长期毒性实验
（卫星实验）
? 动物选择符合药效要
求
? 多剂量设计
? 毒性研究与毒代研究
同步设计并实施
? 一天暴露量与最后一
次给药的暴露量比较
? 稳态浓度与 AUC
毒代研究的实验内容（ 3）
? 组织分布实验
（ ICH原则）
? 单剂量分布实验为临
床前药物安全评价的
基础实验
? 多剂量分布实验必要
■器官组织积蓄
■组织半衰期长
■稳态浓度高
■靶器官毒性明显或
特异分布
毒代研究的实验内容（ 4）
? 组织分布实验
的针对性
? 选择一定剂量
? 特定动物种属
? 选择给药时间
? 采样一般不低于 1周，
稳态 测定不长于 3周，
长半衰期药物不必使
药物完全消除
? 特定组织为测定目标
毒代研究的实验内容（ 5）
? 遗传毒性的毒代研究
? 遗传毒性阳性的药
物
? 测定体内药物暴露
水平
? 测定骨髓浓度
? 测定血药浓度
毒代研究的实验内容（ 6）
? 生殖毒性中的
毒代研究
? 注意动物在妊娠期和
授乳期与正常动物的
差异
? 重点研究胚胎毒性和
对子代的影响
? 采集母体和胎子或新
生子测定浓度和暴露
量
毒代研究的实验内容（ 7）
? 致癌实验中的
毒代研究（ 1）
? 用药 3 个月的药物必
须进行致癌实验
（ JAPAN）
? 用药 6 个月的药物必
须进行致癌实验
（ USA,EEC,ICH）
毒代研究的实验内容（ 8）
? 致癌实验中的
毒代研究（ 2）
? 致癌实验中能产生
一系列全身毒性
? 在不同阶段测定暴
露量（原形或代谢
物）
? 有无线性动力学过
程
毒代研究的实验内容（ 9）
? 生物技术药物的
毒代研究
? 一般化学药物的毒代
研究程序不适用与生
物技术药物
? 免疫的介入影响药代
和毒代过程
? 动物选择应考虑免疫
的介入
? 放射性标记物对结果
的误导
对毒代研究机构的要求
? GLP原则指导
? 硬件条件基本与毒性研究相同条件
? 药代研究的生物分析条件
? 软件条件 GUIDALINE 和 SOP
? 人员条件毒理与药代的结合
? 质量保证体系
9 关于药物制剂的药代研究
? 剂型特征、具体制剂所使用的辅料、制备工艺等也是重要
的影响因素。制剂研究时，必须结合药代动力学研究结果，
利用或避开药物的某些性质。
? 药物的理化性质包括溶解度, 油水分配系数, 酸碱度, 粒
度, 晶型, 渗透性以及药物在胃肠道中的稳定性等, 制剂
型因素包括剂型, 辅料和制备工艺以及不同剂型制剂的给
药途径等 。
? 新的给药系统在不断发展, 如脂质体, 纳米给药系统, 透
皮给药系统, 局部定位给药系统, 脉冲给药系统等 。 研究
者可根据不同的用药需要, 结合药物及其制剂的特点, 制
订合理, 可行的药代动力学研究方案 。
? 对于新的复方制剂, 应通过复方与单药药代动力学的比较,
研究其相互作用, 以考察组方的合理性 。
10 关于多次给药的药代研究
? 对于临床需长期给药且有蓄积倾向的药
物, 应考虑进行多次给药的药代动力学
研究 。
? 多次给药试验时,一般可选用一个剂量
(有效剂量 )。 根据单次给药药代试验结
果求得的消除半衰期 (t1/2)并参考药效学
数据,确定药物剂量, 给药间隔和给药天
数 。
11 多次给药后的特定组织分布
以下情况可考虑进行多次给药后的特定组织的
药物浓度研究,
? 1 药物 /代谢物在组织中的半衰期明显超过其血
浆消除半衰期, 并超过毒性研究给药间隔的两
倍；
? 2 在短期毒性研究, 单次给药的组织分布研究
或其它药理学研究中观察到未预料的, 而且对
安全性评价有重要意义的组织病理学改变；
? 3 定位靶向释放的药物 。
12 关于体外药代动力学研究
? 一些新的体外药代动力学研究手段也逐渐成熟，
如：体外吸收模型（ Caco-2细胞模型）、体外
肝系统等。在进行药代动力学研究时，除了体
内研究外，还可配合体外研究，如观察动物和
人肝等组织匀浆、细胞悬液、微粒体或灌流器
官对药物的代谢作用。
? 体外研究代谢途径和动力学特点比较方便，节
省动物，可以获得更多的信息，例如分析代谢
模式、代谢酶对药物作用的动力学参数、药物
及其代谢物与蛋白,DNA等靶分子的亲和力等。
这些信息对于补充说明体内的研究结果，进一
步阐明药理和毒理作用机制是有价值的。
13 关于改变酸根、晶型的药物
? 对于改变酸根, 晶型的药物, 应根据药
物的特点, 改变的具体情况和立题依据,
考虑是否应进行与改变前药物比较的药
代动力学研究
? 考察其生物利用度的变化 。
14 关于手性药物的药代研究
? 对映异构体具有几乎相同的物理性质 （ 旋光
性除外 ） 和化学性质 （ 在手性环境中除外 ）,
通常需要特殊的手性技术对它们进行鉴定, 表
征, 分离和测定, 但生物系统常常很容易区分
它们,
? 手性可能导致不同的药代动力学性质 （ 吸收,
分布, 代谢, 排泄 ）, 以及药理学, 毒理学效
应的量或质的区别 。
? 为评价单一对映体或对映体混合物的药代动力学, 研究者应在药物开发前期, 建立适用于体
内样品对映体选择性分析的定量方法, 估计对
映体之间相互转化的可能性以及各自的吸收,
分布, 代谢和排泄 。
? 如果外消旋体已经上市, 研究者希望开发单一
对映体, 则应测定该对映体转化为另一对映体
的程度是否显著, 以及该对映体单独用药是否
与其作为外消旋体组分时的药代动力学性质一
致 。
? 为监测对映异构体在体内的相互转化和处臵，
应获得单一对映体在动物体内的药代动力学曲
线，并与其后在临床 I期试验中获得的药代动
力学曲线相比较。
谢 谢 各 位
我们实验室欢迎合作，热情服务
实验设计与评价
Test design and evaluation of non-clinical
pharmacokinetics for new drugs
刘 昌 孝
天津药物研究院
天津药代动力学与药效动力学省部共建国家重点实验室
Discovery Phase
III
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Market
Theory
?
Compound Drug
认识新药发现、开发的风险
淘汰过程的残酷性
? 目前新药淘汰的分类
? 疗效 （ 10-20%）
? 毒性 （ 30-40%）
? 代谢动力学 （ 30-40%）? 关心
? 商业因素 （ <10%）
? 其风险犹如过 铁索桥,需要 胆略, 智慧
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研究目的
? 非临床药代动力学研究是通过动物体内、
外和人体外的研究方法，揭示新药在体
内的动态变化规律
? 获得新药的基本药代动力学参数,阐明药
物的吸收、分布、代谢和排泄的过程和
特点
? ? 在药效学和毒理学评价中，药物或活性代谢
物浓度数据及其相关药代动力学参数是产生、
决定或阐明药效或毒性大小的基础，和提供药
物对靶器官的效应（药效或毒性）的依据
? ? 在药物制剂学研究中，药代动力学研究也是
评价药物制剂特性和质量的重要依据；
? ? 在药物临床研究中，为设计和优化临床研究
给药方案提供有关信息
? ? 在药物设计研究中，为药物结构改造和设计
提供结构与动力学关系的信息
研究的六项基 本 原 则
非临床药代动力学研究, 要遵循以下基本原则,
? （ 一 ） 试验目的明确
? （ 二 ） 分析方法可靠
? （ 三 ） 试验设计合理
? （ 四 ） 所得参数全面, 满足评价要求
? （ 五 ） 对试验结果进行综合分析与评价
? （ 六 ） 具体问题具体分析
试验设计的四点总体要求
1 试验药品
? 应提供受试药物的名称, 剂型, 批号,
来源, 纯度
? 保存条件及配制方法
? 使用的受试药物及剂型应尽量与药效
学或毒理学研究使用的一致
? 研制单位应提供质检报告
2 试验动物
一般采用成年和健康的动物 。 常用动物种属
有小鼠, 大鼠, 兔, 豚鼠, 犬, 小型猪和猴等 。
选择动物的原则如下,
? 首选动物：尽可能与药效学和毒理学研究一
致 。
? 尽量在清醒状态下试验, 动力学研究最好从
同一动物多次采样 。
? 创新药应选用两种或两种以上的动物, 其
中一种为啮齿类动物；另一种为非啮齿类动物
（ 如犬, 小型猪或猴等 ） 。 其它类型的药物,
可选用一种动物, 建议首选非啮齿类动物 。
? 经口给药不宜选用兔等食草类动物 。
3 剂量选择
? 动物体内药代动力学研究应设置至少三个剂
量组, 其高剂量最好接近最大耐受剂量, 中,
小剂量根据动物有效剂量的上下限范围选取 。
? 主要考察在所试剂量范围内, 药物的体内的
动力学过程是属于线性还是非线性, 以所得结
果有利于解释药效学和毒理学研究中的发现,
并为新药的进一步开发和研究提供信息 。
4 给药途径
? 所用的给药途径和方式, 应尽可能与临床用
药一致 。
多种变异性因素影响
评价的科学性
? Drug and formulation
? Body acts drug,ADME,pharmacokinetics
? Drug is distributed in the body
? Drug acts body,pharmacodynamics,effects,
toxicology
? Genetics
药代动力学的变异性来源
? Subject condition (受试对象的条件 )
Baseline,genetic,sex
? The act of drug to body (药物对机体的作用 )
Sensitivity,tolerance,feedback
? The act of body on drug (机体对药物的作用 )
Absorption,distribution,metabolism,elimination
? Process control (实验过程的控制 )
Compliance,formulation,coadministration
? Condition change (条件变化 )
animal,model,growth,weather,sex circle
Study on Pharmacokinetics (PK)
Kinetic change process of a drug （ ADME）
Absorption
Distribution
Metabolism
Excretion （ elimination）
Mathematical exposition by mathematical kinetics model for
position in body
Relationship of Kinetic process and therapy
Effect
Safety
Direct pharmacotherapy in design dose,use method in clinic
application
Study absorption
D r u g IV
I M,
S C,I P
M e mb r a n e s
O r a l I n t e s t i n e s
T o p i c a l S k i n
I n h a l a t i o n Lung
B l o o d
Distribution,metabolism and elimination
Me t a b o l i t e s
D r u g a t
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Effect of metabolism on activity and toxicity
D r u g
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R e ve r s i b l e m et a b o l i t e
A c t i v e m e t a b o l i t e
L o s s o f a c t i v i t y
t o x i c i t y
P r o l o n g e d a c t i v i t y
A l t e r e d a c t i v i t y
研 究 项 目 内 容
? 1 血药浓度 -时间曲线
? 2 药物的吸收
? 3 药物的分布
? 4 药物的排泄
? 5 药物与血浆蛋白的结合
? 6 药物的生物转化
? 7 对药物代谢酶活性的影响
? 8 药代动力学与毒代动力学
1 血药浓度 -时间曲线
受试动物数
? 以血药浓度 -时间曲线的每个时间点有不少于 5个
数据为限计算所需动物数 。 最好从同一动物多
次取样 。 如由多只动物的数据共同构成一条血
药浓度 -时间曲线, 应相应增加动物数, 以反映
个体差异对试验结果的影响 。
? 建议受试动物采用雌雄各半, 如发现动力学存
在明显的性别差异, 应增加动物数以便 认识试
验药物的药代动力学的性别差异 。
? 对于单一性别用药, 可选择与临床用药一致的
性别 。
采样点的确定 ? 给药前需要采血作为空白样品。
? 给药后的一个完整的血药浓度 -时间曲线，采
样时间点的设计应兼顾药物的吸收相、平衡相
（或峰浓度附近）和消除相。
? 一般在吸收相至少需要 2~3个采样点，平衡相
在峰浓度附近至少需要 3个采样点，消除相需要
4~6个采样点。 对于吸收快的药物，应尽量避免
第一个点是 Cmax。
? 整个采样时间至少应持续到 3~5个半衰期，或
持续到血药浓度为 Cmax的 1/10~1/20。
? 为保证最佳采样点，建议在正式试验前，选择
2~3只动物进行预试验。
药代动力学参数的估算 ? 将试验中测得的各受试动物的血药浓度 -时间
数据分别进行药代动力学参数的估算，求得受
试物的主要药代动力学参数。
? 静脉注射给药，应提供 t1/2（消除半衰期）、
Vd（表观分布容积）,AUC（血药浓度 -时间
曲线下面积）,CL或 CL/f（清除率）等参数值；
? 血管外给药,除提供上述参数外,尚应提供
Cmax和 Tmax等参数，以反映药物吸收的规律。
? 提供一些统计矩参数，如,MRT,AUC(0-t)和
AUC(0-∞)等，对于描述药物药代动力学特征的描
述也有意义。
2 药物的吸收
? 对于经口给药的 新药, 应进行整体动物试验,
尽可能 同时进行血管内给药的试验, 提供绝对
生物利用度 。
? 如有必要, 可进行体外吸收模型 （ 如 CACO-2
细胞模型 ）, 在体或离体肠道吸收试验以阐述
药物吸收特性 。
? 对于其它血管外给药的药物及某些改变剂型
的药物, 应根据立题目的, 尽可能提供绝对生
物利用度 。
3 药物的分布
? 选用大鼠或小鼠做组织分布试验较为方便 。 选择
一个剂量 （ 一般有效剂量 ） 给药后, 至少测定药物
在心, 肝, 脾, 肺, 肾, 胃肠道, 生殖腺, 脑, 体
脂, 骨骼肌等组织的浓度, 以了解药物在体内的主
要分布组织 。
? 特别注意药物浓度高, 蓄积时间长的组织和器官,
以及在药效或毒性靶器官的分布 （ 如对造血系统有
影响的药物, 应考察在骨髓的分布 ） 。 参考 血药浓
度 -时间曲线 的变化趋势, 选择至少 3个时间点分别
代表吸收相, 平衡相和消除相的药物分布 。
? 若某组织的药物浓度较高, 应增加观测点, 进一步
研究该组织中药物消除的情况 。 每个时间点, 至少
应有 5个动物的数据 。
? 做组织分布试验，必须注意取样的代表性和一
致性。
? 同位素标记物的组织分布试验，应提供标记药
物的放化纯度、标记率（比活性）、标记位臵、
给药剂量等参数；提供放射性测定所采用的详
细方法，如分析仪器、本底计数、计数效率、
校正因子、样品制备过程等；提供采用放射性
示踪生物学试验的详细过程，以及对生物样品
测定时对放射性衰变所进行的校正方程等。
? 尽可能提供给药后不同时相的整体放射自显影
图像。
4 药物的排泄
? 尿和粪的药物排泄：一般采用小鼠或大鼠, 将
动物放入代谢笼内, 选定一个有效剂量给药后,
按一定的时间间隔分段收集尿或粪的全部样品,
测定药物浓度 。
? 粪样品凉干后称重 （ 不同动物粪便干湿不同 ）,
按一定比例制成匀浆, 记录总体积, 取部分样
品进行药物含量测定 。
? 计算药物经此途径排泄的速率及排泄量, 直至
收集到的样品测定不到药物为止 。
? 每个时间点至少有 5只动物的试验数据 。
? 应采取给药前尿及粪样, 并参考预试验
的结果, 设计给药后收集样品的时间点,
包括药物从尿或粪中开始排泄, 排泄高
峰及排泄基本结束的全过程 。
? 胆汁排泄：一般用大鼠在乙醚麻醉下作
胆管插管引流，待动物清醒后给药，并
以合适的时间间隔分段收集胆汁，进行
药物测定。
5 药物与血浆蛋白的结合
? 研究药物与血浆蛋白结合 试验可采用多
种方法, 如平衡透析法, 超过滤法, 分
配平衡法, 凝胶过滤法, 光谱法等 。
? 根据药物的理化性质及试验室条件, 可
选择使用一种方法进行至少 3个浓度 （ 包
括有效浓度 ） 的血浆蛋白结合试验
? 每个浓度至少重复试验三次, 以了解药
物的血浆蛋白结合率是否有浓度依赖性 。
? 一般情况下，只有游离型药物才能通过脂
膜向组织扩散，被肾小管滤过或被肝脏代
谢，因此药物与蛋白的结合会明显影响药
物分布与消除的动力学过程并降低药物在
靶部位的作用强度。
? 建议根据药理毒理研究所采用的动物种属，
进行 动物与人血浆蛋白结合率比较试验,
以预测和解释动物与人在药效和毒性反应
方面的相关性。
6 药物的生物转化
? 对于新药，尚需了解在体内的生物转化情况，
包括转化类型、主要转化途径及其可能涉及的
代谢酶。
? 对于 新的前体药物,除对其代谢途径和主要活
性代谢物结构确证外,尚应对原药和活性代谢
物进行系统的药代动力学研究。
? 而对主要在体内以代谢消除为主的药物 (原形
药排泄 <50%)，生物转化研究则可分为两个阶
段：临床前可先采用色谱方法或放射性核素标
记方法分析和分离可能存在的代谢产物，并用
色谱 -质谱联用等方法初步推测其结构。
? 如果 II期临床研究提示其在有效性和
安全性方面有开发前景，在申报生产前
进一步研究并阐明主要代谢产物的可能
代谢途径、结构及代谢酶。
? 当多种迹象提示可能存在有较强活性的
代谢产物时，应尽早开展活性代谢产物
的研究，以确定开展代谢产物动力学试
验的必要性。
7 对药物代谢酶活性的影响
? 对于创新药，应观察药物对药物代谢酶，特别
是细胞色素 P450同工酶的诱导或抑制作用。
? 在临床前阶段可以用底物法观察对动物和人肝
微粒体 P450酶的抑制作用，比较种属差异。
? 药物对酶的诱导作用可观察整体动物多次给药
后的肝 P450酶或在药物反复作用后的肝细胞
（最好是人肝细胞） P450酶活性的变化，以了
解该药物是否存在潜在的代谢性相互作用。
8 药代动力学与毒代动力学
? 毒代动力学研究通常结合毒性研究进行，将获
得的药代动力学资料作为毒性研究的组成部分，
以评价全身暴露的结果
? 药代动力学和毒代动力学研究的目的不同，但
两者又是相互联系的，其分析方法是相同的，
技术可以共享或相互借鉴
? 最高剂量采用接近动物最大耐受量所得到的动
力学参数，对毒代动力学试验设计有直接的参
考价值
? 药物组织分布研究结果可为评价药物毒
性靶器官提供依据
? 药物与血浆蛋白结合试验的结果也是估
算血药浓度与毒性反应关系的依据
? 毒性反应与血中游离药物 -时间曲线下面
积的相关性优于总的药 -时曲线下面积。
? 生物转化研究所提供的代谢产物资料有
助于判断可能引起毒性反应的成分和毒
代动力学研究应检测的成分
? 试验设计一般用卫星实验开展毒代动力学研
究
◎ 在同一条件研究毒性和毒代问题 具更好的
可比性
◎ 避免单独的毒代研究出现与毒性研究的差异
◎ 克服因采样过多影响毒性研究结果
◎ 要求有一定的动物数
? 国际协调会议（ ICH） 1994规范毒代研究制
定毒代研究指导原则
? 我国 SFDA将制定相应指导原则（另发布）
? 实验要求在 GLP规范下进行毒代动力学评价
毒代研究的实验内容（ 1）
? 一次给药毒性研究
? 毒性研究早期进行
? 由暴露速度和暴露程
度预测毒性
? 提供长期毒性实验方
案设计的依据
? 解释一次给药的毒性
结果
毒代研究的实验内容（ 2）
? 长期毒性实验
（卫星实验）
? 动物选择符合药效要
求
? 多剂量设计
? 毒性研究与毒代研究
同步设计并实施
? 一天暴露量与最后一
次给药的暴露量比较
? 稳态浓度与 AUC
毒代研究的实验内容（ 3）
? 组织分布实验
（ ICH原则）
? 单剂量分布实验为临
床前药物安全评价的
基础实验
? 多剂量分布实验必要
■器官组织积蓄
■组织半衰期长
■稳态浓度高
■靶器官毒性明显或
特异分布
毒代研究的实验内容（ 4）
? 组织分布实验
的针对性
? 选择一定剂量
? 特定动物种属
? 选择给药时间
? 采样一般不低于 1周，
稳态 测定不长于 3周，
长半衰期药物不必使
药物完全消除
? 特定组织为测定目标
毒代研究的实验内容（ 5）
? 遗传毒性的毒代研究
? 遗传毒性阳性的药
物
? 测定体内药物暴露
水平
? 测定骨髓浓度
? 测定血药浓度
毒代研究的实验内容（ 6）
? 生殖毒性中的
毒代研究
? 注意动物在妊娠期和
授乳期与正常动物的
差异
? 重点研究胚胎毒性和
对子代的影响
? 采集母体和胎子或新
生子测定浓度和暴露
量
毒代研究的实验内容（ 7）
? 致癌实验中的
毒代研究（ 1）
? 用药 3 个月的药物必
须进行致癌实验
（ JAPAN）
? 用药 6 个月的药物必
须进行致癌实验
（ USA,EEC,ICH）
毒代研究的实验内容（ 8）
? 致癌实验中的
毒代研究（ 2）
? 致癌实验中能产生
一系列全身毒性
? 在不同阶段测定暴
露量（原形或代谢
物）
? 有无线性动力学过
程
毒代研究的实验内容（ 9）
? 生物技术药物的
毒代研究
? 一般化学药物的毒代
研究程序不适用与生
物技术药物
? 免疫的介入影响药代
和毒代过程
? 动物选择应考虑免疫
的介入
? 放射性标记物对结果
的误导
对毒代研究机构的要求
? GLP原则指导
? 硬件条件基本与毒性研究相同条件
? 药代研究的生物分析条件
? 软件条件 GUIDALINE 和 SOP
? 人员条件毒理与药代的结合
? 质量保证体系
9 关于药物制剂的药代研究
? 剂型特征、具体制剂所使用的辅料、制备工艺等也是重要
的影响因素。制剂研究时，必须结合药代动力学研究结果，
利用或避开药物的某些性质。
? 药物的理化性质包括溶解度, 油水分配系数, 酸碱度, 粒
度, 晶型, 渗透性以及药物在胃肠道中的稳定性等, 制剂
型因素包括剂型, 辅料和制备工艺以及不同剂型制剂的给
药途径等 。
? 新的给药系统在不断发展, 如脂质体, 纳米给药系统, 透
皮给药系统, 局部定位给药系统, 脉冲给药系统等 。 研究
者可根据不同的用药需要, 结合药物及其制剂的特点, 制
订合理, 可行的药代动力学研究方案 。
? 对于新的复方制剂, 应通过复方与单药药代动力学的比较,
研究其相互作用, 以考察组方的合理性 。
10 关于多次给药的药代研究
? 对于临床需长期给药且有蓄积倾向的药
物, 应考虑进行多次给药的药代动力学
研究 。
? 多次给药试验时,一般可选用一个剂量
(有效剂量 )。 根据单次给药药代试验结
果求得的消除半衰期 (t1/2)并参考药效学
数据,确定药物剂量, 给药间隔和给药天
数 。
11 多次给药后的特定组织分布
以下情况可考虑进行多次给药后的特定组织的
药物浓度研究,
? 1 药物 /代谢物在组织中的半衰期明显超过其血
浆消除半衰期, 并超过毒性研究给药间隔的两
倍；
? 2 在短期毒性研究, 单次给药的组织分布研究
或其它药理学研究中观察到未预料的, 而且对
安全性评价有重要意义的组织病理学改变；
? 3 定位靶向释放的药物 。
12 关于体外药代动力学研究
? 一些新的体外药代动力学研究手段也逐渐成熟，
如：体外吸收模型（ Caco-2细胞模型）、体外
肝系统等。在进行药代动力学研究时，除了体
内研究外，还可配合体外研究，如观察动物和
人肝等组织匀浆、细胞悬液、微粒体或灌流器
官对药物的代谢作用。
? 体外研究代谢途径和动力学特点比较方便，节
省动物，可以获得更多的信息，例如分析代谢
模式、代谢酶对药物作用的动力学参数、药物
及其代谢物与蛋白,DNA等靶分子的亲和力等。
这些信息对于补充说明体内的研究结果，进一
步阐明药理和毒理作用机制是有价值的。
13 关于改变酸根、晶型的药物
? 对于改变酸根, 晶型的药物, 应根据药
物的特点, 改变的具体情况和立题依据,
考虑是否应进行与改变前药物比较的药
代动力学研究
? 考察其生物利用度的变化 。
14 关于手性药物的药代研究
? 对映异构体具有几乎相同的物理性质 （ 旋光
性除外 ） 和化学性质 （ 在手性环境中除外 ）,
通常需要特殊的手性技术对它们进行鉴定, 表
征, 分离和测定, 但生物系统常常很容易区分
它们,
? 手性可能导致不同的药代动力学性质 （ 吸收,
分布, 代谢, 排泄 ）, 以及药理学, 毒理学效
应的量或质的区别 。
? 为评价单一对映体或对映体混合物的药代动力学, 研究者应在药物开发前期, 建立适用于体
内样品对映体选择性分析的定量方法, 估计对
映体之间相互转化的可能性以及各自的吸收,
分布, 代谢和排泄 。
? 如果外消旋体已经上市, 研究者希望开发单一
对映体, 则应测定该对映体转化为另一对映体
的程度是否显著, 以及该对映体单独用药是否
与其作为外消旋体组分时的药代动力学性质一
致 。
? 为监测对映异构体在体内的相互转化和处臵，
应获得单一对映体在动物体内的药代动力学曲
线，并与其后在临床 I期试验中获得的药代动
力学曲线相比较。
谢 谢 各 位
我们实验室欢迎合作，热情服务
