1、1結合代謝路徑Glucuronidation（葡萄糖醛酸結合）Sulfation（硫酸結合）Acetylation（乙酰化） Methylation（甲基化） Amino acid conjugation（氨基酸結合）Chiral inversion of 2-arylpropionic acids（2-芳基丙酸手性轉化）Glutathione conjugation（谷胱甘肽結合）第1頁2引 言結合代謝酶是保護機體防止外源性物質潛在毒性第二大類酶系通常，結合路徑包括將一個親水性基團導入到藥品分子中，比如葡萄糖醛酸其機理包括一個酶和一個輔助因子，輔助因子是親水基團起源輔助因子通常含有一個高能鍵

2、，比如二磷酸酯鍵，促進反應進行結合反應通常使藥品分子加上電荷，從而極性更大，促進腎排泄但一些結合路徑不增加底物極性，如甲基化和乙酰化，但這兩種路徑通常降低藥理活性第2頁3葡萄糖醛酸結合葡萄糖醛酸與藥物結合是最常見結合代謝途徑，一方面由于其底物廣泛，其次由于該途徑常常占較大比例所涉及酶稱為葡萄糖醛酸轉移酶，輔助因子是UDPGA其機理是底物對輔助因子親核取代SN2反應，導致-葡萄糖醛酸構型轉化為-葡萄糖苷酸該反應一般是底物中氧原子為親核基團，R-OH但其他親核原子也可以使藥物成為葡萄糖醛酸結合底物，例如氮、硫、甚至碳原子（碳負離子）可以分別生成N-, S-, C-葡萄糖苷酸第3頁4葡萄糖醛酸轉移酶

3、輔助因子第4頁5藥品葡萄糖醛酸結合物類型葡萄糖醛酸結合最常見底物是含羥基化合物，即醇、酚和羧酸，結果生成O-葡萄糖苷酸醇和酚葡萄糖苷酸稱為醚型葡萄糖苷酸，在藥品和葡萄糖醛酸之間由醚鍵聯接羧酸葡萄糖苷酸稱為酯型葡萄糖苷酸，在藥品和葡萄糖醛酸之間由酯鍵聯接芳香伯胺、脂肪叔胺、氨基甲酸酯、磺酰胺能夠生成N-葡萄糖苷酸硫醇能夠生成S-葡萄糖苷酸一些含有弱酸性碳原子藥品能夠生成C-葡萄糖苷酸第5頁6幾個藥品葡萄糖醛酸結合物第6頁7幾個藥品葡萄糖醛酸結合物第7頁8葡萄糖醛酸結合物性質葡萄糖醛酸結合通常是一個低親和性、高容量體系假如一個官能團有兩個相互競爭代謝路徑，則在藥品濃度低時，其它路徑更可能占優勢；而

4、在藥品濃度高時，葡萄糖醛酸結合更可能占優勢新生兒體內葡萄糖醛酸結合活性低，尤其是早產兒。因為膽紅素主要去除路徑是葡萄糖醛酸結合，所以許多新生兒可能出現黃疸這也是一些藥品在新生兒毒性增加原因，比如氯霉素引發“灰嬰綜合征”第8頁9膽紅素葡萄糖醛酸結合物第9頁10葡萄糖醛酸結合物性質因為葡萄糖醛酸結合在藥品上導入一個帶負電荷大基團，所以通常造成該藥品失去藥理活性但也有例外：嗎啡-6-葡萄糖苷酸與阿片受體親和性約為嗎啡本身100倍，但嗎啡-3-葡萄糖苷酸是阿片受體拮抗劑葡萄糖苷酸極性很大，通常不輕易穿過血腦屏障但嗎啡-6-葡萄糖苷酸經過本身分子折疊使極性變小，輕易穿過血腦屏障 酯型葡萄糖苷酸有一定化學

5、反應性，能夠與蛋白發生共價結合，是造成一些藥品特異質反應原因第10頁11嗎啡葡萄糖醛酸結合物第11頁12葡萄糖醛酸轉移酶葡萄糖醛酸轉移酶UDPGTs有兩個基因家族，即UGT1和UGT2催化化合物親核基團進攻UDPG，發生SN2反應，取代尿苷二磷酸基團已經判定了最少16種酶，9種屬于UGT1家族，7種屬于UGT2家族這些酶底物選擇范圍寬且相互有重合，差異在于對不一樣底物催化效率和Vmax/Km但有一些例外，UGT1A1是研究最深入人體內代謝酶，是膽紅素結合和去除唯一酶；UGT1A9催化保泰松C-葡萄糖醛酸結合；UGT2B7催化嗎啡類化合物葡萄糖醛酸結合活性最強，3-O-葡萄糖苷酸是主要產物，也生

6、成6-O-葡萄糖苷酸第12頁13硫酸結合硫酸轉移酶是一個超家族酶系，催化將SO3轉移到底物醇羥基或酚羥基上、N-取代芳香或脂肪環化合物氮原子上、或吡啶N-氧化物上硫酸酯化輔助因子是PAPS與葡萄糖醛酸結合不一樣，羧酸不是它底物生理上，它們包括甾體激素和神經遞質代謝和去除硫酸結合特點是低容量和高親和性，底物（如酚類化合物）在低濃度時以硫酸結合為主，高濃度時以葡萄糖醛酸結合為主即使其不如UGTs底物廣泛，但硫酸酯酶是水溶性，廣泛分布于體內，能夠造成在皮膚等組織中生成反應性代謝物第13頁14硫酸轉移酶輔助因子第14頁15硫酸轉移酶人體內最少有7種硫酸轉移酶，參加藥品代謝最多是3種SULT1A蛋白這些

7、酶代表性底物是4-硝基苯酚（1A1和1A2）或多巴胺（1A3）硫酸轉移酶催化最著名代謝反應是解熱鎮痛藥對乙酰氨基酚，以及前致癌物N-羥基-2-乙酰胺基芴硫酸酯化硫酸酯是良好離去基團，所以，形成硫酸酯結合物可能造成產生反應性代謝物降壓藥米諾地爾在頭皮中能夠刺激頭發生長，包括毛囊中N-氧化物硫酸酯化和葡萄糖醛酸結合一樣，硫酸酯化通常使底物失活，但有時也可能造成活化 第15頁16硫酸轉移酶底物：酚羥基化合物第16頁17硫酸轉移酶底物：羥胺和N-氧化物第17頁18乙酰化乙酰化主要底物是芳香伯胺、羥胺（氧和氮都可被乙酰化）和肼輔助因子是乙酰輔酶A，它是一個硫酯第18頁19乙酰化該酶也能催化乙酰基從N-乙

8、酰化羥胺（異羥肟酸）形成乙酰氧基產物，即乙酰基從氮到氧轉移，該路徑不需要乙酰輔酶A，比如N-羥基-4-乙酰胺基聯苯該路徑造成異羥肟酸活化，芳香胺乙酰氧基衍生物含有化學反應性，許多是致癌物，比如肉類高溫加熱產生雜環胺第19頁20N-乙酰轉移酶有兩種主要N-乙酰轉移酶，NAT1和NAT2，其活性部位有一個半胱氨酸，被乙酰輔酶A乙酰化NAT將乙酰基轉移到底物上兩種酶底物有重合，但NAT1優先酸性底物，比如對氨基苯甲酸和對氨基水楊酸，而NAT2選擇性催化磺胺二甲嘧啶、肼屈嗪、異煙肼芳香胺氨基假如存在鄰位取代基，則立體位阻通常使其不能成為NAT1良好底物NAT1活性分布廣泛，而NAT2活性在肝中非常高，

9、在腸壁活性也比較高，但其它部位活性較低第20頁21不一樣類型NAT底物第21頁22不一樣類型NAT底物第22頁23乙酰化代謝多態性NAT2介導乙酰化是最早被發覺含有多態性代謝路徑之一在白人中，快、慢乙酰化表型大約相等；但在東方人中，快乙酰化表型約占90%；在中東人中，慢乙酰化表型約占90%NAT1基因也含有多態性，但對應表型尚不清楚乙酰化通常降低藥品極性，但其底物經常有毒性，比如芳香胺、羥胺、肼，所以乙酰化常使毒性降低對于慢乙酰化者，異煙肼神經毒性風險和引發狼瘡風險顯著高一樣，異煙肼引發肝毒性和普魯卡因胺引發狼瘡風險也高，但在兩種NAT2表型中風險差異較小第23頁24甲基化甲基轉移酶系以SAM

10、為輔助因子，甲基鍵合在帶正電荷硫原子上，可向底物氧、硫或氮原子上轉移甲基甲基化底物包含兒茶酚、硫醇以及一些含氮化合物第24頁25O-甲基化許多內源性化合物，比如組胺和去甲腎上腺素等，是甲基轉移酶底物一些藥品，尤其是與內源性底物結構相同藥品，輕易被甲基化酶轉化兒茶酚-O-甲基轉移酶（COMT）是酚羥基甲基化酶，分子量約25 kDa，現有溶解形式，又有和細胞膜鍵合形式其溶解形式存在于腎和肝胞漿中，膜鍵合形式存在于腦中COMT催化活性要求底物必須有兒茶酚結構，可代謝藥品有限，包含去甲腎上腺素、左旋多巴、異丙腎上腺素等第25頁26O-甲基化舉例第26頁27S-甲基化發生S-甲基化藥品數目也有限，但比C

11、OMT轉化藥品多巰嘌呤甲基轉移酶（TPMT）是白血病藥品6-巰基嘌呤和它前藥硫唑嘌呤主要代謝酶，該酶含有多態性，酶缺點純合子患者使用正常劑量時，即出現嚴重毒性類似芳環和雜環巰基也可能是TPMT底物類似巰基甲基轉移酶能夠轉化脂肪族降壓藥卡托普利和抗炎藥D-青霉胺第27頁28S-甲基化舉例第28頁29N-甲基化N-甲基轉移酶作用于組胺和兒茶酚神經遞質，如去甲腎上腺素，藥品數目很有限N-甲基轉移酶一類底物是含氮雜環N-甲基化，尤其是含有吡啶結構化合物，比如煙酰胺第29頁30N-甲基化舉例第30頁31氨基酸結合氨基酸結合主要底物是苯甲酸和相關芳香羧酸，比如苯乙酸、苯氧乙酸、苯乙烯酸等在人體，用于結合主

12、要氨基酸是甘氨酸，但谷氨酸和牛磺酸也可能是輔助因子在鳥類，用于結合主要氨基酸是鳥氨酸 在多數結合反應中，輔助因子被活化；但氨基酸結合是底物被活化，首先與ATP反應生成AMP結合物，然后轉化為輔酶A硫酯第31頁32氨基酸結合臨床意義氨基酸結合活性在新生兒中非常低，曾經發生早產兒代謝酸中毒，源于靜脈給藥使用滅菌水中含有少許苯甲醇作為防腐劑苯甲醇在人體內輕易代謝為苯甲酸，對于成年人非常安全，因為劑量相對于體重很小，而且成年人輕易將苯甲酸轉化為甘氨酸結合物在早產兒體內，劑量相對于體重則大得多，而且苯甲酸不能與甘氨酸結合 苯甲酸干擾脂肪酸-氧化，并引發代謝酸中毒認識到這些，排除苯甲醇防腐劑，從而克服了問

13、題第32頁33氨基酸結合第33頁342-芳基丙酸手性轉化許多非甾體抗炎藥是2-芳基丙酸取代物，含有一個手性碳與羧基相連，臨床上以外消旋體給藥普通而言，這些藥品(S)-對映體貢獻了大部分抗炎活性，(R)-對映體能夠轉化為(S)-對映體，但不發生相反轉化它們結合是經過與ATP反應，生成AMP酯，后者深入轉化為輔酶A酯，與氨基酸結合類似，但實際上不是結合反應，因為其結果是單純構型轉化該輔酶A酯經歷手性轉化，底物包含布洛芬等第34頁35谷胱甘肽結合在結合代謝中，谷胱甘肽-S-轉移酶含有獨特作用GSTs催化谷胱甘肽（三肽）和底物分子活性親電部位反應該部位可由代謝生成，或易受親核攻擊分子中,-不飽和酮，或

14、鹵代烷基谷胱甘肽分子中含半胱氨酸巰基，是良好軟親核試劑，與親電性藥品或代謝物生成結合物第35頁36谷胱甘肽結合該反應包括巰基陰離子，為pKa = 9.1弱酸與其它結合反應不一樣，任何在谷胱甘肽轉移酶作用下生成谷胱甘肽結合物藥品，也能夠不需該酶存在即生成結合物該轉移酶作用之一是增加谷胱甘肽巰基離子化百分比，從而提升反應速度第36頁37谷胱甘肽轉移酶哺乳動物胞漿GSTs分為5類，分別為A, M, U, P, Z，每一類酶序列一致性大于40%分離到最少3種膜鍵合微粒體GSTs不一樣類別GST底物有重合，但以不一樣速度催化同一底物另一主要區分是，不一樣GSTs在不一樣組織中表示，比如人GST1-1在肝

15、中表示，但人GSTM3-3不在肝中表示難于描述成為谷胱甘肽結合底物藥品范圍，因為這是基于底物親電性，而不是基于特定官能團第37頁38谷胱甘肽結合生物學意義多數情況下，與谷胱甘肽結合降低化合物毒性；但也有相反例子，如二溴乙烷，它與谷胱甘肽結合造成反應性更強乙撐锍離子第38頁39谷胱甘肽結合生物學意義GSTs主要作用是，經過催化谷胱甘肽與化學反應性外源物質結合，保護機體關鍵性生物大分子免受共價修飾引發毒性輔助因子谷胱甘肽另一主要保護作用是保護機體免受脂過氧化破壞作用谷胱甘肽除了含有強親核劑性質外，其巰基也含有顯著還原性其還原能力使之成為單電子反應物高效去除劑，比如脂質過氧化產生反應性含氧化合物和自

16、由基第39頁40谷胱甘肽結合物轉化為硫醇尿酸谷胱甘肽結合物經常在轉化為硫醇尿酸后，排泄到尿中硫醇尿酸是N-乙酰半胱氨酸結合物轉化過程包括谷胱甘肽結合物水解，失去谷氨酸和甘氨酸，保留半胱氨酸，然后半胱氨酸結合物在腎中N-乙酰化，最終排泄即使這是谷胱甘肽結合物經典代謝路徑，但尿中通常含有原形谷胱甘肽結合物、甘氨酸結合物和硫醇尿酸另外，許多谷胱甘肽結合物，尤其是分子量大結合物，從膽汁排泄第40頁41谷胱甘肽結合物轉化為硫醇尿酸 嚴格說來，這不是一個結合代謝路徑，而是結合物繼續代謝第41頁42半胱氨酸結合物-裂解酶半胱氨酸結合物也能被-裂解酶分解，維生素B6作為輔助因子第42頁43半胱氨酸結合物-裂解

17、許多情況下，產物含有毒性，比如三氯乙烯代謝物，是小牛食用三氯乙烯提取豆油造成再生障礙性貧血原因第43頁44與谷胱甘肽結合親電化合物三種反應性底物包含：多環芳烴代謝產生環氧化物；利尿藥依地尼酸；鎮靜劑溴米索伐第44頁4545綠原酸結合型代謝物試驗舉例第45頁46例子：綠原酸在大鼠和人肝微粒體中代謝物第46頁47判定生成綠原酸谷胱甘肽結合物代謝酶人肝微粒體+NADPH人肝微粒體-NADPH緩沖液人肝胞漿胞漿谷胱甘肽轉移酶 能夠催化GSH和,-不飽和酮加成反應 15X第47頁4848奧硝唑代謝產物判定試驗舉例第48頁49思索題：可能代謝路徑？第49頁50人靜脈給藥后0-24h尿中奧硝唑代謝物色譜圖H

18、PLC-UVHPLC-MS第50頁奧硝唑在人體內主要代謝路徑第51頁第52頁5353嗎啉硝唑代謝產物判定試驗舉例第53頁54思索題：可能代謝路徑？第54頁55研究背景嗎啉硝唑是第三代5-硝基咪唑類抗菌藥，用于治療厭氧菌和原生動物引發感染，已進行臨床III期試驗。羥基化及深入II相代謝硫酸和葡萄糖醛酸結合結合物甲硝唑 替硝唑 奧硝唑 第55頁56人尿中(0-24 h)嗎啉硝唑代謝物譜UPLC/Q-TOF MSUPLC/UV第56頁57人血漿中(8 h)嗎啉硝唑代謝物譜原形藥品血漿暴露量18.9%UPLC/Q-TOF MSUPLC/UV第57頁58判定結合物：葡萄糖苷酸酶水解第58頁59嗎啉硝唑在

19、人體內代謝路徑UGT1A9第59頁60結論：嗎啉硝唑代謝物判定靜脈滴注嗎啉硝唑受試者尿中共檢測到10種代謝產物；血漿中檢測到7種代謝產物嗎啉硝唑在人體內主要代謝路徑是原形與葡萄糖醛酸和硫酸結合。其中，葡萄糖醛酸化是人體主要消除路徑，尿中回收占給藥劑量33.6%嗎啉硝唑葡萄糖醛酸結合過程表現出位置選擇性和立體選擇性；結合形成N+-葡萄糖醛酸結合物；血漿中R-對映體葡萄糖醛酸結合物AUC為S-對映體6倍。第60頁61第61頁62 嗎啉硝唑在特殊人群藥動學研究GroupParameterMorinidazoleSulfate ConjugateGlucuronide ConjugateGlucuronide Conjugate M0 M7 M8-1M8-2Healthy SubjectsCmax (