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阿替美唑（Atipamezole）是具有咪唑结构的a2-肾上腺素受体拮抗剂,它能迅速扭转由a2-肾上腺素受体激动剂（尤其是右美托咪定）诱导的镇静和麻醉作用。近年来研究发现,阿替美唑还具有调节疼痛、情感、性功能以及增强记忆等作用。鉴于阿替美唑良好的药理学机制和具有潜力的临床应用前景,我所拟将其作为I类新药开发。本课题以完成阿替美唑临床前系统药代动力学研究为基础,结合体内外研究,解析阿替美唑的药代动力学特征,搭建动物和人体的基于生理的药动学（physiologically based pharmacokinetic,PBPK）模型,探索基于临床前研究结果跨越种属障碍预测人体药动学行为,为临床研究提供相关性更大的数据。本课题从以下方面进行研究:1.基于LC-MS/MS建立阿替美唑生物基质中定量分析方法,并对其专属性、精密度、准确度、基质效应、提取回收率、稳定性和稀释可靠性进行全面系统的考察和验证;2.系统研究大鼠和比格犬肌肉注射不同剂量阿替美唑后体内的血浆药代动力学特征,比较剂量对药动特征的影响;3.结合游离分数研究大鼠肌肉注射阿替美唑后游离药物在主要组织的分布特征,重点考察游离的阿替美唑在靶器官脑及肝、肾等主要生命器官中的组织分布以及给药剂量对靶器官-脑组织暴露的影响;4.研究阿替美唑在大鼠体内经尿液、粪便和胆汁排泄的累计回收率;5.阿替美唑不同种属动物和人的体外代谢性质比较,包括不同种属的代谢稳定性、代谢产物谱以及代谢通路;6.阿替美唑PBPK药物特征性参数的获取,包括理化参数、不同种属全血与血浆中的分配系数、大鼠组织分配系数、代谢酶表型、代谢酶动力学、对代谢酶的抑制等;7.综合上述研究结果,建立验证阿替美唑大鼠PBPK模型,进而进行人体PBPK仿真模拟和药动学、组织分布等预测。主要研究结果如下:1.按照2014版生物样品定量分析方法验证指导原则,建立了LC-MS/MS定量测定生物样品中阿替美唑方法。方法的专属性、精密度、准确度、稀释准确性、基质效应、提取回收率及其在血浆生物样品中的稳定性都满足研究要求。大鼠单次肌肉注射不同剂量（0.1、0.3、1、3mg/kg）阿替美唑后在体内吸收迅速,达峰时间(Tmax)在15-30min;消除也较快,给药后14h血药浓度均降低至峰浓度的1/20以下。AUC和Cmax随给药剂量增加而增大,在0.1-1mg/kg给药范围内,药物的暴露量和峰浓度均随给药剂量增加线性增加,在3mg/kg给药时出现了药物暴露量的非线性增加。比格犬单次肌注不同剂量（0.2、0.5、1.25mg/kg）的阿替美唑后药物在体内吸收迅速,达峰时间(Tmax)在8-30min;消除也较快,给药后14h血药浓度降至峰浓度的1/20以下。AUC和Cmax随给药剂量的增加而增大,在0.2-0.5mg/kg给药范围内,药物的暴露量和峰浓度均随给药剂量增加线性增加,在1.25mg/kg给药时出现了药物暴露量的非线性增加趋势,提示阿替美唑在低剂量给药范围（肌注给药0.5mg/kg以内）,在比格犬体内呈现线性药代动力学特征,在高剂量给药后（肌注给药1.25mg/kg）开始出现非线性药代动力学特征。肌注给药后大鼠生物利用度为61%,比格犬肌肉注射生物利用度为82%。雌雄比格犬肌肉注射阿替美唑后药动学特征无明显差异。2.大鼠肌肉注射阿替美唑（1mg/kg）后,阿替美唑能较快并广泛分布到各主要组织器官,大部分组织在给药后15min药物浓度达到峰值,给药24h后在各组织中药物浓度均降至检测限以下（1ng/g）,无组织蓄积作用。阿替美唑在脑组织中的暴露量高于血浆,表明阿替美唑易于透过血脑屏障到达靶器官发挥药效作用;在肝脏、肾脏及肺脏等血流量丰富的组织中有较高暴露,但在脂肪和肌肉中分布低于血液,说明阿替美唑的组织透膜机制主要以血流灌注为主。3.大鼠肌注阿替美唑后原型药物在大鼠体内经尿液、粪便及胆汁途径排泄极低,给药后90h经尿、便总的排泄量占给药总量的（0.28±0.48）%,提示阿替美唑的肾脏清除作用可以忽略,主要以转化成代谢产物的形式排出体外。4.运用基于灵敏的测定肝微粒孵育体系中阿替美唑及其代谢产物的UPLC/LTQ-Orbitrap-MS方法,发现阿替美唑经大鼠、比格犬和人肝微粒体孵育后都产生了3个主要代谢产物。虽然各种属中生成的产物比例不同,但人中的代谢产物在大鼠和比格犬中均有产生,提示大鼠和比格犬可以作为临床前药物安全性评价的动物种属,而且阿替美唑的代谢转化机制在各种属中没有质的差别。应用重组人源同工酶明确阿替美唑在CYP2A6、2B6、2D6、2C19和3A4中转化成不同的代谢产物。5.应用体外模型测定了阿替美唑的大鼠全血/血浆分配比(Rbp)为1.07,比格犬Rbp为0.9。CYP2B6、CYP2A6、CYP2C19和CYP2D6参与阿替美唑的I相代谢,贡献率分别为64.4%、22.8%、12.7%和0.1%。阿替美唑对CYP1A2、CYP2B6、CYP2C8、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、CYP3A4等CYP酶均有较强的抑制能力,IC50在0.005-9.68μM之间,但没有时间依赖的抑制和自身抑制作用。6.以GastroplusTM软件为平台,建立了大鼠和人体的PBPK模型。所建立的大鼠模型可成功模拟大鼠剂量依赖性的体内药动学和脑组织分布特征。根据相同假设建立的阿替美唑人体内PBPK模型也可拟合文献报道的人体药动学。但是,增加剂量后,阿替美唑在人体中未出现与大鼠相似的明显的非线性药动学特征。肌肉注射阿替美唑浓度范围在500mg/人以内在人体内以及脑组织中呈线性暴露,超过1000mg/人才会出现非线性暴露。目前的结果将为后续临床实验提供参考并期望得到临床研究的证实。综上,本课题探索了应用PBPK跨越种属障碍进行阿替美唑人体药动学特征模拟和仿真。揭示阿替美唑动物体内非线性药动学的原因,应用PBPK模型前瞻性预测出动物与人体药代动力学的差别。