生物半衰期(英语:Biological Half-Life)是一个物质(如代谢物讯息分子、放射性核种)失去一半的药理、生理、或放射性效应所需的时间。通常这个词用来描述肝、肾或排泄过程将物质自身体中清除的效率。在临床上,半衰期可以用来描述血浆中某个物质的浓度减半的时间(血浆半衰期)。生物半衰期和血浆半衰期的关系可能非常复杂,取决于那是什么物质,有的物质可能在组织中累积、和血浆蛋白结合、和代谢物或受器互动。[1]

生物半衰期是药代动力学的重要参数,常用的代表符号是[2]

有别物放射性同位素衰变半衰期,生物半衰期的反应速率并不是固定的常数,而是依据更复杂的化学动力学,可以用速率方程描述。

速率方程

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零级消除

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有些情况下每单位时间固定量的物质被消除,例如当酒精在人体内已达到肝脏代谢饱和的情况,单位时间内只能分解固定浓度的酒精。在此情况下,半衰期和初始浓度A0成正比、和零级消除常数k0成反比:[3]

 

一级消除

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在一级消除的情况下,浓度变化是一个指数下降的过程,单位时间中固定比例的物质被消除。于是在施用某个剂量后,物质的血浆浓度如下:

 
  • Ct 是经过时间t之后的浓度
  • C0 是初始浓度,即t=0的浓度
  • k消除速率常数,即单位时间内消除的药物比例

消除速率常数和半衰期的关系是:

 

半衰期由清除率CL(Clearance)和分布体积VD决定:

 

在临床上,这表示在给药、停药或改变剂量后,要经过半衰期的4~5倍时间才够让药物的血浆浓度达到稳定值。例如地高辛的半衰期是24~36小时,则调整药物剂量时要过一周才有最好的效果。所以半衰期较长的药物(例如胺碘酮半衰期约58天)通常会用起始剂量来加速其效果。

常见物质的生物半衰期

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水在人体内的半衰期约7~14天,受每个人的行为影响,例如大量摄取酒精会降低水的半衰期[4][5]。这可以用来净化被超重水污染的人,加速体内的水分被干净的水取代。

酒精

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人体分解酒精的速率受限于肝脏中的酒精去氢酶,所以酒清的生物半衰期常常是零级反应。此速率因人而异。有时候速率控制步骤会和其他物质的相同,例如甲醇氧化成有毒的甲醛甲酸的步骤,所以在甲醇中毒时,可以用乙醇来减缓之。乙二醇中毒也可以用相同的方式处理。

常见药物

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物质 生物半衰期
腺苷 <10 秒
去甲肾上腺素 2 分钟
奥沙利铂 14 分钟[6]
沙丁胺醇 1.6 小时
扎来普隆(Zaleplon) 1~2 小时
吗啡 2~3 小时
美沙酮 15 小时至3 天,少数情况可高达8 天[7]
苯妥英 12–42 小时
丁丙诺啡(Buprenorphine) 16–72 小时
氯硝西泮 18–50 小时
地西泮 20–100 小时(其有效代谢物去甲西泮nordazepam为1.5–8.3 天)
氟西泮 0.8–4.2 天 (其有效代谢物desflurazepam为1.75–10.4 天)
多奈哌(Donepezil) 约70小时
氟西汀 4–6 天 (其有效脂溶性代谢物为4–16 天)
度他雄胺(Dutasteride) 5周
胺碘酮 25-110天
贝达喹啉(Bedaquiline) 5.5月

金属

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对于有些物质,应该把人体分开成不同部位来看,不同部位对相同的物质会有不同的亲合性和半衰期。试图将物质自生物体中完全去除可能会造成局部的负担上升。例如铅中毒的人服用EDTA进行螯合治疗,虽然可以提高铅的溶解度,有助于经尿液排除,但过程中铅也更容易进中央神经系统造成损害。[8]

  • :30~50天。
  • :1~4月。要缩短半衰期可以服用普鲁士蓝,会在消化系统中进行离子交换,释放钾离子的同时吸收铯离子。
  • 甲基汞:65天。
  • :血液中28~36天[9][10],骨骼中10年。
  • :骨骼中30年。
  • :骨骼中约100年,肝脏中约40年。

参见

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  • 半衰期,数学概念中广义下任何物质减半的时间。

参考资料

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  1. ^ Lin VW; Cardenas DD. Spinal cord medicine. Demos Medical Publishing, LLC. 2003: 251. ISBN 1-888799-61-7. 
  2. ^ 国际纯化学和应用化学联合会化学术语概略,第二版。(金皮书)(1997)。在线校正版: (2006–) "biological half life"。doi:10.1351/goldbook.B00658
  3. ^ Birkett DJ (2002). Pharmacokinetics Made Easy (Revised Edition). Sydney: McGraw-Hill Australia. ISBN 0-07-471072-9.
  4. ^ Nordberg, Gunnar. Handbook on the toxicology of metals. Amsterdam: Elsevier. 2007: 119. ISBN 0-12-369413-2. 
  5. ^ Silk, Kenneth R.; Tyrer, Peter J. Cambridge textbook of effective treatments in psychiatry. Cambridge, UK: Cambridge University Press. 2008: 295. ISBN 0-521-84228-X. 
  6. ^ Ehrsson, Hans; et al. Pharmacokinetics of oxaliplatin in humans. Medical Oncology. Winter 2002 [2007-03-28]. (原始内容存档于2007-09-28). 
  7. ^ Manfredonia, John. Prescribing Methadone for Pain Management in End-of-Life Care. JAOA—The Journal of the American Osteopathic Association. March 2005, 105 (3 supplement): 18S [2007-01-29]. (原始内容存档于2007-05-20). 
  8. ^ Nikolas C Papanikolaou, Eleftheria G Hatzidaki, Stamatis Belivanis, George N Tzanakakis, Aristidis M Tsatsakis. Lead toxicity update. A brief review.. Medical Science Monitor. 2005, 11 (10): RA329-336 [2015-08-01]. (原始内容存档于2017-07-15). 
  9. ^ Griffin et al. 1975 as cited in ATSDR 2005
  10. ^ Rabinowitz et al. 1976 as cited in ATSDR 2005