ADMET 基础:吸收、分布、代谢、排泄、毒性

我们开始切入正题。药代动力学里这五个字母——ADMET,说出来你可能在文献里见过无数次,但真正把它们串联起来理解,跟你一个个单独背定义是完全两回事。

吸收(Absorption)——药物怎么进去?

药物要发挥作用,先得进到体内。口服是最常见的给药方式,但胃肠道是个「安检站」,药片从嘴巴一路往下,历经胃酸、各种酶,最后到小肠被吸收。能在多大程度上进入血液循环?这是吸收的核心问题。

关键参数:
  • Caco-2 渗透性:用人结肠癌细胞膜模拟肠道吸收。我评估过上百个化合物这个值,波动极大。
  • LogD 7.4:生理pH下的脂溶性。脂溶性低,透不过;脂溶性过高,又容易卡在细胞膜里。
  • 生物利用度(F%):最终入血的占比。口服100mg,血里只找到20mg,那F就是20%。

我个人习惯,先看Caco-2 Papp值。如果低于1×10⁻⁶ cm/s,基本可以告别口服了。

分布(Distribution)——药物去哪里?

吸收入血后,药物搭着血液循环的顺风车跑遍全身。组织分布不是平均主义,有些地方去得多,比如肝、肾,有些地方有屏障把守着,比如血脑屏障。

  1. 表观分布容积(Vd):把体内总药量除以血浆浓度得出的虚拟体积。Vd大,说明大量药物藏在组织里;Vd小,说明主要在血液里呆着。
  2. 血浆蛋白结合率(PPB):药物好比搭蛋白便车。结合了就不自由,只有游离药物才能穿过血管壁进入组织。

我记得有一次在做一个CNS项目,目标靶点在大脑里,挑战极大。因为血脑屏障的严格筛选,大部分化合物都过不去。

注意:高蛋白结合不等于药效差,但游离药物浓度才是生效的那部分。你在建模时如果只拿总浓度折腾,模型大概率会偏离真实情况。

代谢(Metabolism)——药物怎么被改造?

肝脏是药物代谢的主战场。细胞色素P450酶家族(CYP450)是这里的主角,其中CYP3A4参与约50%的药物代谢。它们对药物进行结构修饰:

  • I相反应:氧化、还原、水解——让药物带上活性基团。
  • II相反应:跟葡萄糖醛酸、硫酸等结合——让药物变得更亲水,更容易排泄。

代谢稳定性不好,药物进到体内十几分钟就没影了,再怎么努力都白费。所以体外肝微粒体代谢稳定性是早期必测的一项。

常用半定量指标:

CLint = (ln2 / t1/2) × (V肝脏/S蛋白)
其中t1/2通过LC-MS/MS跟踪母药浓度下降算出来

排泄(Excretion)——药物怎么出去?

药物最终要离开身体,不能赖在体内不走。排泄主要通过两条路:

途径占比关键转运蛋白
肾排泄(尿液)约60%-80%OAT,OCT,MATE
胆汁排泄(粪便)约15%-30%P-糖蛋白,BCRP
其他(呼吸、汗液)<5%—

这里有个关键概念叫半衰期(t1/2),指血药浓度降一半需要的时间。半衰期太短,一天要吃好几次;太长了,药物容易在体内堆积引发毒性。我曾经在ADMET建模时遇到过一个化合物,体外数据漂亮很,但一测体内半衰期只有20分钟——清除了太快了,这就是典型的排泄型代谢双重快速。

毒性(Toxicity)——药物安不安全?

药物只治病不伤人,那是理想。实际上毒性是临床失败和撤市的主要原因之一。ADMET里的毒性评估重点关注:

  • hERG 通道抑制:抑制后可能引发心律失常(尖端扭转型室速),几乎是所有候选分子的必筛项。
  • 肝毒性:药物性肝损伤,占药物撤市的第二位。
  • 诱变性(Ames试验):导致基因突变,那后果就严重了。
  • 急性毒性(LD50):半数致死量,经典的简单粗暴指标。

记住:毒性是一个阈值问题。
剂量决定毒性,空白浓度与游离浓度直接关联。建模时用游离Cmax比用总Cmax靠谱得多。

五个性质如何串联?

吸收进来、分布到靶、代谢清除、排泄出去、别伤到自己。这五个步骤不是孤立的,它们是接力棒系统,每一步都影响下一步。

下面这个SVG图帮你把ADMET五个阶段之间的串联关系看明白。

ADMET 五阶段串联框架 吸收 口服 / 透皮 / 吸入 分布 组织渗透 / 结合 代谢 CYP酶 / 肝清除 排泄 肾 / 胆 / 肠 毒性 hERG / 肝毒 / 基因毒 肠肝循环 / 再循环 Caco-2 / LogD / F% Vd / PPB / 游离药物 t1/2 / CLint / CYP抑制 hERG IC50 / LD50 / Ames