藥物跨膜轉運

藥物跨膜轉運，藥物在體內吸收、分布、轉化及排泄的過程中，首先必須跨越多層生物膜，進行多次轉運，這種過程叫做藥物跨膜轉運。生物膜是細胞膜和細胞器膜（如線粒體膜、核膜、溶酶體膜等）的總稱。可以是單層細胞（如小腸上皮）或多層細胞（如皮膚、胎盤等）。它是由蛋白質和液態的脂質雙分子層（主要是磷脂）所組成。蛋白質分布在脂質層的兩側，有些則嵌入膜內部或貫穿至膜兩側，構成膜孔及特殊的轉運系統。由於生物膜具有脂質性的特點，只有脂溶性大、極性小的藥物較易通過；極性大的藥物，則只允許分子量小的通過膜孔轉運，或通過特殊載體轉運。

基本介紹

• 中文名：藥物跨膜轉運
• 轉運方式：被動轉運、載體轉運
• 被動：脂溶擴散、膜孔擴散
• 載體：主動轉運、易化擴散

轉運方式

被動

被動轉運（ passive transport），也稱被動擴散（passive diffusion），即藥物從濃度高的一側向濃度低的一側的跨膜轉運。轉運動力來自膜兩側的濃度差，當膜兩側藥物濃度達到平衡時，轉運即停止。它不耗能、不需要載體、不受飽和限速及競爭抑制的影響。被動轉運又分為兩種情況：

（一）脂溶擴散（lipid diffusion）

脂溶擴散又稱簡單擴散（simple diffusion），即藥物依靠其脂溶性先溶於脂質膜，而後從高濃度一側向低濃度一側的被動轉運方式（見圖3-2）。它也是藥物轉運中一種最常見、最重要的轉運方式。影響藥物脂溶擴散的主要因素有：

① 膜面積和膜兩側的濃度差。膜面積越大擴散越快；藥物在脂質膜的一側濃度越高，擴散速度也越快，到膜兩側濃度相同時擴散停止。

② 藥物的脂溶性。即藥物的油/水分配係數，一般分配係數愈大，藥物溶入脂質膜中越多，擴散就越快。但由於藥物必須首先溶於體液才能抵達細胞膜，故水溶性太低也同樣不利於藥物通過細胞膜，所以藥物在具備脂溶性的同時，仍需具有一定的水溶性才能迅速通過脂質膜。

③ 藥物的解離度。因為除極少數極性分子的藥物（如毛花苷丙）外，絕大多數藥物都是弱酸性或弱鹼性的非極性分子，所以藥物在溶液中都以非解離型和解離型兩種形式存在。只有非解離型藥物因其脂溶性大，才能溶入脂質膜中，易於通過生物膜；而解離型藥物因脂溶性小，則不易通過生物膜，並被限制在膜的一側，形成所謂的離子障（ion trapping）。因而藥物的解離度是影響藥物脂溶擴散的另一重要因素。

④ 藥物的pKa 及藥物所在環境的pH 最終將決定藥物的解離度，pKa 和pH 之間的關係可用Handerson-Hasselbach 公式表示：

上式中，pKa 是解離常數（Ka）的負對數，而Ka 是指當藥物解離50%時所在溶液的pH。各藥物都有其固有的pKa，它是藥物本身的屬性，與藥物是弱酸性或弱鹼性的無關，如弱酸性藥物的pKa 可以>7，弱鹼性藥物的pKa 也可以<7。由上式可見，當藥物pKa 不變時（因為是藥物本身的屬性，不會變化），改變溶液的pH，可明顯影響藥物的解離度，進而影響藥物的跨膜轉運。如弱酸性藥物在pH 偏低的一側，解離度小，容易跨膜轉運至另一側；反之，在pH 偏高的一側，則不容易跨膜轉運至另一側。而弱鹼性藥物的情況正好與之相反，在pH 偏高的一側，解離度小，容易跨膜轉運至另一側；在pH 偏低的一側，解離度大，則不容易跨膜轉運至另一側（見下兩圖）

例如苯巴比妥、水楊酸等弱酸性藥物中毒時，鹼化尿液可使藥物的重吸收減少，而增加其排泄以解毒。

二）膜孔擴散（diffusion through pores）

膜孔擴散，也稱膜孔濾過（filtration through pores）或水溶擴散（aqueous diffusion），是指水溶性小分子藥物受流體靜壓或滲透壓的影響，通過生物膜膜孔（親水通道）的被動轉運方式

載體

載體轉運（carrier transport）是指藥物首先與生物膜上相應的載體結合，再將藥物轉運到膜的另一側的過程。由於需要載體參與，故有飽和限速及競爭抑制。載體轉運方式主要有：

（一）主動轉運（active transport）

主動轉運指逆濃度差的載體轉運（它可使藥物在體內聚集於某一器官或組織），需要消耗能量。採用主動轉運方式的藥物並不多，一般與藥物的吸收關係不大。但兒茶酚胺通過胺泵進入囊泡、青黴素從腎小管的主動排泌等都屬於這種轉運類型。所以，當丙磺舒和青黴素合用時，兩個弱酸性藥物在腎小管管壁細胞中依靠同一載體排泌，可發生競爭性抑制，從而延緩青黴素的排出，而增加其作用的持續時間。

（二）易化擴散（facilitated diffusion）

易化擴散指順濃度差的載體轉運，不耗能。如體內葡萄糖和一些離子（Na+、K+、Ca2+等）的吸收即採用此種轉運方式，其轉運的速度遠比脂溶擴散要快得多。另外，極少數藥物還可通過膜動轉（cytopsistransport）方式轉運，即通過生物膜的運動，將大分子物質以包裹的方式進行被動轉運，如胞飲（pinocytosis）和胞吐（exocytosis）。

轉運原理

見下圖就是藥物在體內轉運的示意圖

生物膜是細胞膜和細胞器膜（如線粒體膜、核膜、溶酶體膜等）的總稱。可以是單層細胞（如小腸上皮）或多層細胞（如皮膚、胎盤等）。它是由蛋白質和液態的脂質雙分子層（主要是磷脂）所組成。蛋白質分布在脂質層的兩側，有些則嵌入膜內部或貫穿至膜兩側，構成膜孔（直徑約0.8 nm）及特殊的轉運系統（載體）。由於生物膜具有脂質性的特點，只有脂溶性大、極性小的藥物較易通過；極性大的藥物，則只允許分子量小的（200 Da 以下）通過膜孔轉運，或通過特殊載體轉運。見下圖：