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1、第九章 药物动力学试验设计与统计分析药物动力学属于自然科学的范畴，是一门理论与实验性极强的科学。药物动力学实验设计包括专业设计和统计学设计两个方面。无论是专业设计还是统计学设计都必须遵循现代自然科学试验的三大基本原则，即随机原则，对照原则与重复原则。,第一节 药物动力学试验设计 一、药物动力学试验专业设计专业试验设计通常包括实验动物的选择、实验环境因素的确定、试验药品、给药、采样与血药浓度的分析测定。,（一）实验动物药物在动物体内的处置状态表现有明显的种属、生理病理和年龄差异性等，因此在选择动物时应注意如下几点：,1、所选择的动物品种应该是某一药品对该动物某种疾病有使用意义。例如要研究某种抗菌
2、药物的药动学特征，通常可以选择大多数动物品种，因为多种动物都可能感染上细菌性的疾病。如果所研究的是属于抗球虫作用的药物，则通常要选择禽类、兔等易感染球虫病的动物品种，很少选择成年猪作为抗球虫药的药物动力学研究试验动物。,2、兽医药物动力学试验一般是直接选择靶动物进行实验。即牛用药物直接用牛作试验，鸡用药物直接用鸡作试验，用于两种或两种以上的动物的药物，应分别在各种动物身上进行试验。,3、选择的动物应为临床健康的成年动物。除了特别要研究某一性别动物的动力学特征外，一般要雌雄兼用，在某一药物的试验中，动物的品种必须保持一致，不得将奶牛和黄牛作为一个总体来进行研究。过幼、过老、瘦弱或过肥的动物尽量不
3、用。为了验证动物是否属临床健康，必要时可进行肝肾功能的化验。,4、为了探讨某种药物在疾病状态下的药物动力学特征，必须建立特定的病理模型。所建立的动物病理模型的条件必须有可重复性。其病理指标要尽可能做到一致性。如建立猪胸膜性肺炎病理模型，要求对动物的年龄，发病环境，接种菌量作严格的限制，甚至对某些生理生化指标也要求作定量和定性标准判定。,5、无论是哪一种途径给药，在做正式试验之前，要求将实验动物置于给定的试验条件下驯养3-7天。保证实验期间饲料及饲养条件的恒定性。,6、试验动物的数量：从统计学角度分析，当然动物的数量越多越好，因为n越大，试验的随机误差就越小。在兽医药物动力学研究中，要探讨某种药
4、物某一途径给药后的药物动力学特征，一般要求样本数为，大动物（马、牛、水牛、骆驼、鹿等）5-7头，中等动物（猪、绵羊、山羊等）6-8头；小动物（犬、猫、禽类、兔等）8-12头(只)。,（二）实验环境动物所处环境不同，其药物在体内的吸收或消除也不同。因此对动物饲养环境的一般要求如下： 1、家畜或家禽的试验环境以室温为宜。禁止在过热或过冷的温度条件下进行动力学试验。冬天时注意给动物保暖，夏天注意给动物降温。,温度对变温水生动物鱼类的代谢影响十分明显。水温低时，药物在体内的代谢与水温高时有显著的差别。因此，在以水生动物作试验对象时，应注意确定试验的环境温度及其水温，在试验报告中应注明所进行实验的温度条
5、件。,2、饲料标准：药物在动物体内的过程受着各种因素的影响。特别是药物间的相互作用。因此，饲料中不应该含有其他药物，特别是与所试药品归属于同类的药物。 3、在进行内服给药试验时，或进行药物的生物利用度试验时，通常在给药前给动物禁食8-12小时。在一个试验中，各个试验动物的禁食时间必须一致。4、整个试验期间，应充分保证动物的饮水条件，即做到饮水自由。 因为，饱腹与空腹对药物在体内的过程特别是药物的吸收影响很大。,4、整个试验期间，应充分保证动物的饮水条件，即做到饮水自由。,（三）试验药品与给药 1、试验药品 试验药品要选择正规产品，制剂的批号要在法定的有效期限内。 在进行新药的药物动力学研究时，
6、对原料药必须首先经过一定的制剂工艺流程制成一定的制剂。特别是制成注射剂时，应严格按照注射剂的制剂标准进行配制。包括附加剂的选择如pH调节剂，渗透压调节剂，抗氧剂，金属离子结合剂。肌内注射剂溶液的pH值最好控制在4-9之间。制剂必须做到无菌无热原。,药物剂量的选择可根据药物的毒性指标和临床药效试验结果估计确定，一般选择高低两种剂量。高剂量应为动物的最大耐受量，低剂量应为临床使用的中等剂量或常用剂量。如果高低两种剂量的试验结果所得到的动力学参数有显著性差异，则提示该药物在高剂量时存在非线性药物动力学特征。如磺胺类药物在动物体内经常表现为非线性动力学过程，高剂量时，药物呈现零级动力学消除，低剂量时呈
7、现一级动力学消除。,剂量的确定确定剂量时应注意两个方面的问题，一个是药物的效价，一个是原药与成盐制剂的差别。抗生素的效价换算必须清楚。抗生素剂量总是按其有效部分而标示的单位或重量计量的。如兽药典规定注射用硫酸链霉素10mg，此处10mg绝非称重硫酸链霉素10mg，而是指相当于10mg链霉素生物活性部分的硫酸链霉素。即1mg链霉素的活性部分（1000g）相当于1000国际单位。实际取量时，应根据制剂所标示的效价，将药品稀释定容，换算成体积量取。,抗生素有时以类似重量单位表示其效价。即部分抗生素是以特定的纯抗生素盐类的重量作为效价单位，如纯金霉素盐酸盐，四环素盐酸盐（包括无活性的盐酸根在内）1g=
8、1IU。 重量折算单位：即以特定的纯抗生素的某一重量为1个国际单位（IU），此时1g（抗生素或者其盐）1IU。例青霉素单位是以第一次国际标准品青霉素G钠称重0.6g规定为1IU（第二次以0.5988g为1IU）。又如纯多粘菌素B碱1g = 10IU，1g = 1000万IU。,特定单位：即以特定的抗生素样品的某一重量作为一定单位。如特定的一批杆菌肽称重1mg=55IU。制霉菌素等的单位也属于特定单位，以1963年制定的第一个国际标准品（本身并非纯品）作为基准，每称重1mg定为3000IU。,目前抗生素制品的剂量表示方式有如下几种： 制剂标签上的标示量直接以国际单位表示，并加注重量单位，如土霉素
9、25万IU，相当于纯碱250mg。个别品种由于用药习惯，目前仍用IU表示，如苄青霉素。 少数抗生素由于重量单位不确仍用IU表示。如制霉菌素。 直接采用重量单位表示。如苯唑青霉素钠片。,抗生素的称量换算：如要称取硫酸新霉素100万IU，已知该批产品的效价为653IU/mg。问应称取原料多少毫克？称重 = 抗生素总单位数/效价 = 1000000IU/653IU/mg = 1.531g在剂量的确定时，还应注明是药物的碱基或酸基成分还是成盐成分。如磺胺嘧啶，包括磺胺嘧啶原粉（酸基部分）和磺胺嘧啶钠（成盐成分）。诺氟沙星有诺氟沙星原粉（碱基部分）和乳酸诺氟沙星（成盐成分）。在试验结果的报告中一定要注明
10、。,2、给药：兽医药物动力学试验研究中，其给药途径通常包括静脉给药，内服给药、肌内注射，皮下注射，腹腔注射，栓剂直肠给药以及皮肤给药（透皮剂）等。静脉给药通常包括快速静脉注射和静脉输液。快速静脉注射可用英文Bolus Injection表示，“Bolus”实意为“大丸药”。即表示要将一定体积的药液注射到血管内，在血液中可形成一个假想的“液丸”。容易理解，要将液体药物注射到血液中形成“液丸”，其注射速度越快越好。,通常要求快速静注的药液体积要小。最好在30秒钟内注射完毕。从生理学角度分析，血液在体内循环一周所需要的时间约为1分钟。所以要求快速静注动力学实验时，给药注射时间至多在1分钟之内注射完毕
11、。否则，要重新选用动物再试。从血药浓度时间曲线图可知，如果是快速静注，则建立药动学模型时，解其动力学微分方程的初始条件总是假定t = 0时C = Co，因此，注射给药的延迟对药物动力学参数初始血药浓度的确定有很大影响。,如果是作静脉输液，用药则需选用较大的体积。并作恒速静脉输注，中间的输液速度不能改变，以便于模型的建立与确定。作肌内注射和口服给药时，配制的药液浓度尽可能与常规用药条件一致，注意减少因浓度过高或浓度过低造成对吸收的影响。特别要注意药液的酸碱度，避免药液对用药局部的刺激性。,在内服给药时，对哺乳动物可采用临床用药方式进行灌服给药，或者是通过胃导管投服给药，后者给药是将药物直接投入瘤
12、胃中或单胃动物的胃中。对于家禽内服给药，通常是通过导管将药物投入嗉囊中。对于不溶性的药物进行内服给药时，可将药物加助悬剂（如淀粉、醋酸羧甲基纤维素等）制成混悬液投服。注意将投药导管用水清洗（小体积注射用水）后，将清洗液投入到体内，以保证用药剂量的准确性。,做反刍动物瘤胃控释剂药动学试验时，为了使药剂不会因反刍过程回到口腔或进入第二胃、第三胃，要求控释剂的装置要有一定的比重，实践证明，如果控释剂的比重为2.4-2.6，则是安全的。尽可能不使用麻醉药品或其他药物用于动物的保定，以免干扰试药的体内过程。,（四）样品采集药物动力学收集体液的样品通常为全血样品、血清样品、或血浆样品。有时也同时收集尿液作
13、为样品，临床药物动力学也可以唾液作为样品。1、采血时间：采血时间与间隔因药物的品种、动物的品种、用药途径不同而不同。一般说来静脉给药无吸收过程，在开始时，采血间隔时间要短，采血次数较多，这样才能将药物在体内的变化过程基本反映出来。,静注给药后一般是在5分钟、10分钟、15分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、6小时、8小时、12小时、16小时、24小时、32小时时刻点各采血一次，一直采到低于有效血药浓度以下，再继续采集1-2个血样。如磺胺类药物采到10g/ml即可。,在进行血管外途径给药时（如内服，肌注，皮下注射，直 肠给药，皮肤给药等），其血样采集时间要根据药物吸收的快慢和代谢特点
14、来安排。为了模型的拟合方便，在峰值血药浓度前至少采血三次，为了反映药物吸收达到的最大血药浓度，尽可能在峰时左右多采集1-2点的血样。并在2倍峰值左右安排一次采血。,通常的采血时间是在给药后5分钟，15分钟，30分钟，45分钟，1小时，1.5小时，2小时，3小时，4小时，5小时，6小时，8小时，12小时，16小时，24小时等时刻点。如果吸收很快，在给药0.25小时即达到峰值血药浓度，可考虑在10分钟增加一次采血，并在20分钟时增加一次采血。同样，采血时间应一直延续到有效血药浓度以下，然后再继续采1-2个血样。,在进行生物利用度测定或药物的生物等效性测定时，如果是以血液为监测指标，则要求在最大血药
15、浓度出现后，继续采集3-4个半衰期时间的样品；如果是以尿液为监测指标，则要求在最大尿药浓度出现后继续采集7-8个半衰期时间内的样品。通常在设计采样时间时，应在正式试验前作预备试验，根据预试的结果确定正式试验采样方案。采样时间应准确，时间误差不得大于30秒。,在很少情况下，未能在预定采样间隔点采得样品，可利用线性插入法在相应时间点按下式补上数据：（11.1）其中Cf为插入时间点tf的相应浓度，C1和C2分别表示插入时间点tf前面的时间点（t1）和tf后面的时间点（t2）的浓度。,2、采样量：在药物动力学研究中，原则上是采血样的量是愈少愈好。因为药物动力学是研究药物在机体内吸收，分布，代谢和排泄的
16、规律的一门科学，所采血样的多少自然会影响药物在体内过程的量的变化。实际中，可根据检测方法的灵敏度确定所需样品的量。每次采血量以能够满足3次重复测定所需量为度。实测两次，求取平均值，留一份备用。,采样量对于大动物来说（例如每次采集5ml血液）影响相对较小。但对于小动物来说，采血量的多少就必须严格控制。从生理学角度分析，动物血液量占体重平均为5-7%左右。即体重为1kg的动物的全血量约为50-70ml。所以，对于一个体重为1kg-2kg的家禽来讲，每次采血量如果超过0.5ml，一次药物动力学试验完成后，试验动物机体血液会减少超过总血量5%以上。因此对于禽类的采血量每次应控制在0.5ml以下。否则，应提高检测方法的灵敏度，以降低采血量。,3、样品的处理及保存：血样包括全血、血浆和血清三种形式。血浆通常是添加肝素，经离心（1500r/min）30分钟分离得到。无论是全血、血浆和血清样品在制取时均应避免溶血反应。样品得到后应立即处理测定，如不能立即测定，应置于-20以下冰箱中保存。对于激素类或易发生生物降解的药物，尽可能及时测定。,值得说明的是，血浆（Plasma）是通过加抗凝剂的全血经离心后分取上层的清液。抗凝剂通常有肝素，草酸盐、枸橼酸钠等，但最好选用肝素，因为肝素本身是血液中的成分，其抗凝效果好，用量低，不会干扰血药浓度的测定。如确认对待测药品的测定无影响，也可选用其他抗凝剂。,
