药物进入人体后,大部分要经过化学结构的改变,才能失去活性并最终排出体外,这个过程就叫生物转化,也叫药物代谢。而完成这项工作的“主角”,就是体内一系列专门的酶系统。了解这些酶,不仅能看懂药物在体内的来龙去脉,还能解释很多药物之间相互作用的问题。
一、药物生物转化的两个阶段
药物生物转化一般分为两相。第一相反应包括氧化、还原和水解,主要是给药物分子加上或去掉一些基团,让它更容易被处理;第二相反应叫结合反应,就是把药物和葡萄糖醛酸、硫酸、谷胱甘肽等物质结合起来,变成水溶性更强的产物,方便从肾脏排出。这两相反应背后都有各自的酶在工作。
二、细胞色素P450酶系统:药物代谢的核心力量
提到药物代谢,最重要的就是肝微粒体细胞色素P450酶系统,简称CYP450。它主要分布在肝细胞的内质网上,是一大类结构和功能相关的血红蛋白酶的总称。人体内参与药物代谢的P450酶主要有CYP1、CYP2、CYP3三个家族,其中CYP3A4最为重要,大约参与一半以上临床常用药物的代谢,其次是CYP2D6、CYP2C9、CYP1A2和CYP2E1等。
P450酶之所以关键,是因为绝大多数药物的氧化反应都由它来完成。比如地西泮、环孢素、硝苯地平、奥美拉唑等常见药物,都要靠P450酶来“处理”。肝脏是P450酶最集中的器官,所以肝功能不好的人,药物代谢能力会明显下降,用药时往往需要减量。
三、P450酶系统的三个重要特性
第一是选择性低。同一种P450酶可以代谢多种结构不同的药物,不像有些酶那样“专一”。这既是优点也是麻烦,因为两种药如果都需要同一种酶代谢,就会互相“抢酶”,导致其中一种药物在体内蓄积,血药浓度升高,毒性增加。
第二是可以被诱导。某些药物或化学物质能刺激肝脏合成更多的P450酶,使代谢能力增强。典型的诱导剂有苯巴比妥、苯妥英钠、利福平和长期饮酒等。酶被诱导后,药物代谢加快,药效可能减弱;如果同时使用依靠该酶活化的前体药物,效果反而会增强。
第三是可以被抑制。有些药物会“占用”或直接抑制P450酶的活性,比如西咪替丁、酮康唑、红霉素、克拉霉素、葡萄柚汁等。酶被抑制后,同时服用的其他药物代谢变慢,容易蓄积中毒,这也是临床上很常见的药物相互作用来源。
四、非微粒体酶系统:代谢工作的有力补充
除了P450酶,体内还有其他酶系统参与药物生物转化。线粒体中的酶负责单胺氧化酶类的反应,比如单胺氧化酶(MAO)能代谢肾上腺素、去甲肾上腺素等胺类药物。细胞浆中的酶包括醇脱氢酶和醛脱氢酶,酒精在体内的代谢主要就靠它们。血浆中也含有一些酶,如血浆酯酶,能水解普鲁卡因、琥珀胆碱等酯类药物。黄素单加氧酶则和P450类似,也能催化某些含氮、含硫药物的氧化。
在第二相结合反应中,还有一组重要的转移酶,包括葡萄糖醛酸转移酶、硫酸转移酶、谷胱甘肽S转移酶、乙酰转移酶和甲基转移酶等。它们把药物与小分子物质结合起来,完成代谢的最后一步。葡萄糖醛酸结合是人体最常见的结合反应,对乙酰氨基酚的代谢就是典型例子。
五、了解酶系统的临床意义
掌握药物代谢酶的知识,对安全用药非常有帮助。不同人由于基因差异,酶的活性高低不同,代谢快的人吃药效果差,代谢慢的人容易中毒,这就是现在药物基因组学研究的重点。同时,医生在联合用药时会特别注意酶诱导剂和酶抑制剂的影响,避免因相互作用引起疗效下降或不良反应加重。对肝肾功能不全的患者,也要根据酶的代谢能力调整剂量。可以说,P450酶系统及其相关的代谢酶,是连接药物与疗效、安全性之间的关键桥梁。
