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药物进入机体后，一方面作用于机体而影响某些器官组织的功能；另一方面药物在机体的影响下，可以发生一系列的运动和体内过程，通常包括吸收（absorption）、分布（distribution）、代谢（metabolism）和排泄（excretion）过程。药物自用药部位被吸收进入（静脉注射则直接进入）血液循环的过程称为吸收。药物吸收进入体循环后，通过细胞膜屏障向各器官组织、组织间隙或细胞内转运的过程称为分布。药物在吸收过程或进入循环后，在体内各种酶以及体液环境的作用下，其化学结构发生改变的过程称为代谢或生物转化（biotransformation）。药物及其代谢物最终排出体外的过程称为排泄。其中，药物的吸收、分布和排泄过程没有结构的变化，只有部位的改变，统称为转运（transport）。而代谢与排泄过程反映原型药物从循环中的消失，称为消除（elimination）。另外，分布、代谢和排泄过程常被统称为处置（disposition）。
药物的体内过程与药物效应有着不可分割的联系。药物的吸收过程决定药物进入体循环的速度与数量，分布过程影响药物是否能及时到达与疾病相关的组织和器官，代谢与排泄过程关系到药物在体内的持续时间。药物的体内过程如图4-1 所示。
图4-1 药物的体内过程
物质通过生物膜（或细胞膜）的现象称为膜转运（membrane transport）。膜转运在药物的体内吸收、分布及排泄过程中起着十分重要的作用。药物等物质经细胞膜转运时，从其驱动力和转运机制上大致可分为被动转运（passive transport）、载体媒介转运（carrier-mediated transport）和膜动转运（membrane-mobile transport）。一般情况下，对于细胞膜的脂质双分子层结构，小分子量的脂溶性物质易于透过细胞膜。但对于水溶性物质和大分子物质则难以透过细胞膜，这些物质必须借助于载体媒介转运和膜动转运方式才有可能透过细胞膜。药物的膜转运机制及特点如表4-1 所示。
表4-1 药物的膜转运机制及特点
（1）被动转运：
被动转运是指药物的跨膜转运服从浓度梯度扩散的规律，即从高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程，分为单纯扩散和膜孔转运2 种形式。单纯扩散时，药物的透膜转运受膜两侧浓度差的限制。非解离型的脂溶性药物可溶于液态脂质膜中，易透过生物膜，绝大多数有机弱酸或有机弱碱药物在消化道内的吸收都是以被动转运机制通过生物膜的。被动转运的另一种形式是膜孔转运。细胞膜上有存在很多由嵌入型蛋白产生的水性微孔，孔径为0.4～1nm，水溶性小分子药物可以通过这些贯穿细胞膜且充满水的微孔被吸收。分子比微孔小的药物吸收较快，如水、乙醇、尿素、糖类等。此外，离子所带的电荷也会影响微孔膜的扩散，一般认为阴离子比阳离子易于通过膜孔。
被动转运的特点是：①顺浓度梯度转运，即从高浓度向低浓度转运；②不需要载体，膜对通过的物质无特殊的选择性；③扩散过程与细胞代谢无关，故不消耗能量，不受细胞代谢抑制剂的影响；④不存在转运饱和现象和同类物竞争性抑制现象。
（2）载体媒介转运：
载体媒介转运是指药物借助生物膜上的载体蛋白透过生物膜被吸收的过程，可分为促进扩散和主动转运2 种形式。
促进扩散指物质在细胞膜载体的帮助下由膜的高浓度侧向低浓度侧扩散的过程，又称易化扩散。促进扩散时，药物与细胞膜上的载体蛋白在膜外侧结合，然后通过蛋白质的自动旋转或变构将药物转入细胞膜内。促进扩散因为需要载体的参与，一种载体蛋白只能转运某种结构的物质，且载体蛋白的数量有一定的限度，故具有结构特异和饱和现象，并且结构类似物往往会产生竞争性抑制，一种物质的促进扩散会被另一种物质所抑制。促进扩散与被动转运的相同点是都服从顺浓度梯度扩散原则、不消耗能量，但促进扩散的速度要比单纯扩散的速度快得多。
主动转运（active transport）是药物借助载体或酶促系统的作用从低浓度侧向高浓度侧的跨膜转运。主动转运是人体重要的物质转运方式，生物体内的一些必需物质如单糖、氨基酸、水溶性维生素、K + 、Na + 以及一些有机弱酸、弱碱等弱电解质的离子型都是以主动转运方式通过生物膜的。主动转运的特点主要有：①逆浓度梯度转运；②需要消耗能量，能量主要来源于细胞代谢产生的ATP；③需要载体参与；④具有结构特异性和部位特异性，如维生素B 12 的主动转运仅在回肠末端进行，而维生素B 2 和胆酸仅在小肠上端才能被吸收；⑤受代谢抑制剂的影响；⑥同时使用结构类似物能产生竞争性抑制作用。
（3）膜动转运：
膜动转运是细胞摄取或者释放物质的一种转运形式，指药物摄入细胞或者将胞内物质释放至胞外时必须通过细胞膜主动变形来完成的转运过程。膜动转运与生物膜的流动性特征密切相关。当药物与细胞膜上的某些蛋白质有特殊的亲和力时，可附着于细胞膜上，进而细胞膜凹陷并将其吞入胞内，形成小泡，包裹药物的小泡逐渐断离细胞膜表面，完成转运过程。膜动转运包括物质向细胞内摄入的入胞作用（endocytosis）和向细胞外释放的出胞作用（exocytosis）。入胞作用形成药物的吸收，一些大分子物质如蛋白质和多肽类药物可以此途径转运吸收。
药物的吸收（absorption）是指药物从给药部位进入血液循环的过程。一般认为血管内给药时，药物直接进入血液循环，因此不存在吸收这一过程；而非血管内给药就存在吸收过程。吸收主要发生在消化道（如胃、小肠、大肠、直肠）、黏膜（如肺泡、口腔黏膜、鼻黏膜）和皮肤等部位的上皮细胞膜，但以胃肠道尤其是小肠吸收最为重要。发挥全身作用的药物只有吸收入血，并达到一定的血药浓度，才会出现药理效应。因此，吸收是药物产生药效的重要前提。
口服给药是最常用的给药方式，也是最安全、方便、经济的方式。胃肠道的吸收面广、内容物的混合作用以及大多数药物在小肠中解离少等因素均有利于药物的吸收。
胃是消化道中暂时贮存食物的部位，成人的胃容量一般为1～2L。胃液中含有以胃蛋白酶为主的酶类和0.4%～0.5%的盐酸，具有稀释、消化食物的作用。胃酸使人体在空腹时胃内呈pH1～3 的酸性状态，一些弱酸性药物在胃中主要呈非离子型存在，因此吸收良好。胃黏膜表面没有微绒毛，吸收表面积小，且胃的血流速度慢，内容物停留的时间较短，因而对多数药物的吸收能力较弱，不是药物的主要吸收部位。
小肠是营养成分及药物的主要吸收部位。人的小肠长约4m，在小肠黏膜上有环状皱襞，表面上有绒毛，绒毛上排列着单层圆柱上皮细胞即绒毛吸收细胞，绒毛表面上富集着微绒毛，绒毛内含丰富的血管、毛细血管以及乳糜淋巴管，是物质吸收的部位。由于环状皱襞、绒毛和微绒毛的存在，小肠的吸收面积可达到200m 2 左右。除了较大的吸收面积外，食物及药物在小肠内停留的时间较长、小肠的血流丰富和血流速度快，这对于人体必需物质和药物的吸收是非常有利的。
大肠由盲肠、结肠和直肠组成，大肠比小肠粗而短，全长约1.5m。大肠具有贮存食物残渣形成粪便的作用，可吸收水分、无机盐等。直肠给药和结肠定位给药的药物也在大肠中吸收，还有些吸收很慢的药物在通过胃与小肠时未被吸收，在大肠中却能够被吸收。大肠的上皮细胞与小肠具有相同的圆柱状上皮细胞，黏膜上有皱纹但没有绒毛。因此，大肠不是药物吸收的适宜部位。
注射剂按给药部位可分为静脉注射（intravenous，i.v.）、肌内注射（intramuscular，i.m.）、皮下注射（subcutaneous，s.c.）及皮内注射（intracutaneous，i.c.）等。静脉注射可使药物迅速而准确地进入体循环，没有吸收过程。肌内及皮下注射药物吸收也较完全，且比口服吸收快。吸收速度取决于局部循环，局部热敷或按摩可加速吸收。若注射液中加入少量缩血管药（如肾上腺素），则可延长药物的局部作用。鞘内注射是将药物直接注射到椎管内，可以避免血脑屏障和血-脑脊液屏障，使脑内的药物浓度达到有效治疗浓度，有利于脑部疾病的治疗。注射给药还可将药物注射至身体的任何部位发挥作用，如局部麻醉。
肺部给药能够产生局部或全身治疗作用。气体或挥发性药物可以通过肺上皮细胞或气管黏膜吸收。肺泡表面积大，可达100m 2 ，与血液只隔肺泡上皮及毛细管内皮各1 层，渗透性高；吸收部位的血流丰富，酶的活性相对较低，能够避免肝的首过效应。因此药物只要能到达肺泡，吸收极其迅速，某些吸入麻醉药或治疗性药物采用这种给药方式。药物溶液需要经喷雾器分散为微粒，气雾剂可将药液雾化为直径达5μm 左右的微粒，可以达到肺泡而迅速吸收。2～5μm 直径以下的微粒可重被呼出，10μm 直径的微粒可在小支气管沉积，后者可用于异丙肾上腺素治疗支气管哮喘。较大雾粒的喷雾剂只能用于鼻咽部的局部治疗，如抗菌、消炎、祛痰、通鼻塞等。
皮肤作为人体最外层的组织，具有保护机体免受外界有害因素侵入的作用。经皮吸收的主要屏障是角质层。一般认为，脂溶性大的药物由于可以与角质层中的脂质相溶，角质层对其的屏障作用小；而分子量大、极性或水溶性的化合物难以通过。但当角质层受损时，其屏障作用被削弱，药物的渗透性显著增加。利用这一原理，经皮给药可达到局部或全身疗效。近年来有许多促皮吸收剂如氮酮（azone）可与药物制成贴皮剂，如硝苯地平贴皮剂，以达到持久的全身疗效，容易经皮吸收的硝酸甘油也可制成缓释贴皮剂用于预防心绞痛发作。
药物的理化性质与药物的吸收密切相关，这些性质包括解离度、脂溶性、溶出速度等。
大多数药物在给药部位主要以单纯扩散方式，经细胞通路被吸收。以该机制吸收的药物首先溶解（分配）在细胞膜（脂质）中，由于细胞膜为类脂质，油/水分配系数高，即脂溶性较高的药物容易被吸收。大多数药物以弱酸（碱）或以其盐的形式存在，因受到胃肠道内pH 的影响，药物以未解离型（分子型）和解离型2 种形式存在。通常脂溶性较高的未解离型分子容易通过，而解离后的离子不易透过，难以吸收。
药物在体内的吸收，只有溶解后才能进行。固体药物制剂给药后，药物必须经历崩解、分散、溶出过程，形成药物分子才可通过上皮细胞膜吸收。如果药物为水溶性的，其崩解后可立即进入分散、溶出过程，因此能够迅速被吸收，可以认为崩解是水溶性药物吸收的限速过程。对于难溶性药物，由于药物从固体制剂中溶出的速度很慢，即使崩解分散过程很快，其吸收过程也会受到限制，溶出速率即成为难溶性药物吸收的限速过程，药物的起效时间和作用持续时间将受到直接影响。
药物一旦被吸收进入血液循环内，便可能分布到机体的各个部位和组织。药物吸收后从血液循环到达机体各个部位和组织的过程称为分布（distribution）。通常药物在体内的分布速度很快，可迅速在血液和各组织之间达到动态平衡。药物的组织分布过程如图4-2 所示。
图4-2 药物的组织分布过程
药物进入血液后，一部分与血浆蛋白结合成为结合型药物，另一部分未结合的药物（游离型）才能向各组织器官分布。游离型药物首先通过毛细血管的内皮细胞层向组织间液转运，然后再经脂质膜通道或微孔穿过组织细胞膜进入组织细胞内。
由于药物的理化性质及生理因素的差异，药物在体内的分布常常是不均匀的，不同的药物具有不同的分布特性。药物在体内各组织分布的程度和速度，主要取决于组织器官的血流速度和药物与组织器官的亲和力。药物分布到达作用部位的速度越快，起效就越迅速；药物和作用部位的亲和力越强，药效就越强、越持久。此外，体液的pH、屏障作用等解剖生理学因素以及药物的物理化学性质如分子量、化学结构、脂溶性、p K a 值、极性、微粒制剂的粒径等都能够影响药物的体内分布。
人体各组织器官的血流量是不均一的。通常在血流量丰富的组织和器官，药物的分布速度快而且转运量较多；相反，在血液循环差的组织和器官，药物的分布速度慢和转运量较小，所以流经各组织器官的动脉血流量是影响分布的一个重要因素。在循环速度快的脏器，如脑、肝、肾、甲状腺等，药物在这些组织分布较快，随后还可以再分布（redistribution）。例如静脉注射硫喷妥钠，首先分布到血流量大的脑组织，随后由于其高脂溶性又向脂溶性高但血流量少的脂肪组织转移，所以其起效迅速，但维持时间短。
药物要进入组织器官中，必须先通过毛细血管壁，随后还要透入组织细胞膜，大多数药物以被动扩散的方式通过毛细血管壁，药物的p K a 值和油/水分配系数可影响药物对细胞膜的通透性。未解离型和脂溶性大的药物容易通过，而水溶性药物可经微孔转运，其通透性与分子量密切相关，随着分子量的增大，跨膜转运变得困难，其水溶液中的扩散系数与毛细血管的扩散系数的比值增大。当水溶性物质的分子量在200～800 时容易透过，当水溶性物质的分子半径增大到30Å 左右时透过速度极慢。
药物进入血液后，常与血浆蛋白结合成为结合型药物。弱酸性药物通常与白蛋白结合，弱碱性药物与α 1 酸性糖蛋白或脂蛋白结合。这种结合是可逆现象，结合与解离处于动态平衡。药物与血浆蛋白结合的程度常以结合药物浓度与总浓度的比值表示，一般在0～1.0，比值＞0.9 的药物表示有高度结合，比值＜0.2 者则与血浆蛋白的结合率很低。药物与血浆蛋白结合对药物的分布、排泄过程中的转运有很大影响，只有游离型药物能自由地在体内组织分布。当应用蛋白结合率高的药物时，由于给药剂量增大使蛋白出现饱和或同时服用另一种蛋白结合能力更强的药物后，由于竞争作用将其中一个蛋白结合能力较弱的药物置换下来，这样都能够使游离型药物浓度增加，从而引起药理作用显著增强或出现毒副反应。
在生理情况下，细胞内液的pH 为7.0，细胞外液的pH 为7.4。由于弱酸性药物在较碱性的细胞外液中解离增多，因而细胞外液的药物浓度高于细胞内液，升高血液pH 可使弱酸性药物由细胞内向细胞外转运，降低血液pH则使弱酸性药物向细胞内转移；弱碱性药物则相反。口服碳酸氢钠碱化血液可促进巴比妥类弱酸性药物由脑细胞向血浆转运，同时碱化尿液，可减少其在肾小管的重吸收，促进药物从尿中排出，这是临床上抢救巴比妥类药物中毒的措施之一。
药物从血流向中枢神经系统分布，主要在药物进入细胞间隙和脑脊液受到限制。脑组织的毛细血管内皮细胞紧密相连，形成了连续性的无膜孔的毛细血管壁，且外表面几乎全为星形胶质细胞包围。这种结构特点使得某些大分子、水溶性或解离型药物难于进入脑组织，只有脂溶性高的药物才能以被动扩散的方式通过血脑屏障。但是在某些病理状态下（如脑膜炎）血脑屏障的通透性增大，一般不易进入中枢神经系统的大多数水溶性的药物以及在血浆pH 7.4 时能解离的抗生素（氨苄西林、青霉素、林可霉素和头孢噻吩钠等）透入脑脊液的量明显增多，有利于药物发挥治疗作用。
指胎盘绒毛与子宫血窦之间的屏障。由于母亲与胎儿间交换营养成分与代谢废物的需要，其通透性与一般毛细血管无显著性差别，几乎所有的药物都能穿过胎盘进入胎儿体内。药物进入胎盘后，即在胎儿体内循环，并很快在胎盘和胎儿之间达到平衡。因此，孕妇用药应特别谨慎，禁用可引起畸胎或对胎儿有毒性的药物。
药物的代谢（metabolism）是指药物吸收后在体内酶和体液环境下发生一系列的化学反应，导致药物化学结构上的转变，又称生物转化（biotransformation）。生物转化的能力反映了机体对外来异物或者药物的处置（disposition）能力。绝大多数药物在体内被代谢后其极性增大，有利于排出体外。
药物代谢反应通常可以分为两相，即Ⅰ相反应（phase Ⅰreaction）和Ⅱ相反应（phaseⅡ reaction，conjugation）。Ⅰ相反应是指脂溶性大的药物通过氧化（oxidation）、还原（reduction）和水解（hydrolysis）反应生成极性基团的反应。Ⅰ相反应生成的代谢产物水溶性增加，有利于排出体外。Ⅱ相反应是指含有极性基团的药物或者代谢产物与机体的内源性物质发生的结合反应。Ⅱ相反应使药物的极性和水溶性进一步增加，利于排泄。
药物在体内的代谢可以在体液环境下自发进行，如酯类药物可以在体液的pH 下发生水解反应，但是绝大多数药物的代谢反应需要酶的参与。药物代谢酶通常又可分为微粒体酶系和非微粒体酶系两大类。
微粒体酶系主要存在于肝细胞或其他细胞（如小肠黏膜、肾、肾上腺皮质细胞等）的内质网的亲脂性膜上，其中最重要的一族氧化酶被称为肝微粒体混合功能氧化酶系或单加氧酶。该酶系催化的氧化反应类型极为广泛，是药物体内代谢的主要途径，大多数药物都是经过该酶系统进行生物转化的。细胞色素P450（cytochrome P450，CYP450）是微粒体中催化药物代谢的活性成分，由一系列同工酶组成。CYP 催化氧化反应的特异性不强，同一种CYP 可以催化多种反应，同一代谢反应也可以由多种酶催化。不同药物由同种CYP 催化的代谢途径，在合并用药时可能发生竞争性代谢抑制。能够抑制CYP 的药物与CYP 底物合用时，也可以导致药物代谢环节的相互作用。
非微粒体酶主要是指一些结合酶（葡糖醛酸结合酶除外）、水解酶、还原酶等，这些酶催化药物代谢往往具有结构特异性，如酯酶催化各类酯及内酯的水解、酰胺水解酶催化酰胺的水解等。尽管只有少数药物是由非微粒体酶代谢的，但这些酶也非常重要，通常凡是结构类似于体内的正常物质、脂溶性较小、水溶性较大的药物都由这组酶系代谢。
药物代谢的个体差异主要由药物代谢酶的个体差异引起，而遗传因素对药物代谢酶的个体差异起着重要作用，多与微粒体酶活性的差异有关。不同种族间由于药物代谢酶的遗传特性差异可以导致药物代谢酶活性的差异，同一种族的不同个体间由于药物代谢酶遗传基因的突变也可以导致药物代谢酶活性的差异，致使药物代谢差异。遗传因素是药物代谢差异的决定因素。
许多药物对药物代谢酶具有诱导或抑制作用，直接关系到药物的清除速率，改变药物作用的持续时间与强度。这些药物与被抑制或者被诱导的酶的底物（药物）合用时，可以导致合用药物的代谢减慢或者加快。通常药物代谢被减慢的现象称为酶抑制作用，能使代谢减慢的物质叫作酶抑制剂；药物代谢被促进（也可称为诱导）的现象称为酶诱导作用，能使代谢加快的物质叫作酶诱导剂。有的药物是自身的酶诱导剂；而还有一些药物对某一药物来说是诱导剂，对另一药物却可能是抑制剂。如保泰松对洋地黄毒苷等药物的代谢起诱导作用，而对甲苯磺丁脲、苯妥英钠起抑制作用。
肝血流是决定那些主要由肝消除的药物的清除率的重要因素。当患急性病时，心排血量及肝血流量很快发生变化，引起了有临床意义的血流动力学的药物相互作用。肝血流量的改变也可由药物引起，如苯巴比妥增加肝血流量，而吲哚美辛能降低肝血流量。
包括环境、昼夜节律、生理因素、病理因素等。
进入人体的药物无论是否被代谢，最后都要排出体外。药物及其代谢产物排出体外的过程称为药物的排泄（excretion）。排泄的主要途径是肾排泄，其次是经胆汁、肺、肠道、唾液腺、乳腺和汗腺排出。药物的排泄与药效、药效维持时间及副反应等密切相关。当药物的排泄速度增大时，血中消除的药物量多，血中药物存量减少，药效降低；当药物的排泄速度降低时，血中消除的药物量少，血中药物存量增大，往往会产生副反应，甚至出现中毒现象。
肾脏是药物及其代谢产物的主要排泄器官，肾小球滤过、肾小管主动分泌和肾小管重吸收是药物经肾脏排泄的3 种基本方式。药物经肾脏排出的量即肾排泄率=滤过率+分泌率-重吸收率。
肾小球是动静脉交汇的毛细血管团，其血压较身体的其他部位高，管壁上又有较大的微孔，因此多数药物主要以膜孔扩散的方式经肾小球滤过。一般除血细胞和血浆蛋白外，绝大多数游离型药物和代谢产物均可无选择性地被滤过至原尿中。但药物如与血浆蛋白结合，则不能滤过。生理条件下的肾小球滤过率约为125ml/min。如果药物只经肾小球滤过并全部从尿中排出，则药物的肾清除率等于肾小球滤过率。
肾小管的分泌过程是指药物由血管一侧通过上皮细胞侧底膜摄入细胞，再从细胞内通过刷状缘膜向管腔一侧流出。如果药物的清除率超过肾小球滤过率，则提示存在主动分泌作用。近曲小管中存在有机阴离子和有机阳离子输送系统，弱酸性药物和弱碱性药物分别由有机酸和有机碱主动转运系统的载体转运而排泄。这一过程是主动转运过程，是逆浓度梯度转运，需要载体和能量，有饱和与竞争性抑制现象。由同一载体转运药物时可发生竞争性抑制，例如丙磺舒抑制青霉素的主动分泌，使后者的排泄减慢、药效延长并增强。
游离的药物通过肾小球滤过进入肾小管后，随着原尿水分的回收，药物也被肾小管重吸收。药物的重吸收有被动过程和主动过程2 种类型。①被动重吸收：大多数外源性物质的重吸收主要是被动扩散，其重吸收程度取决于药物的脂溶性、p K a 及尿液的pH、尿量的多少。一般极性低、脂溶性大的药物易反向血浆扩散，排泄较少也较慢。只有那些经过生物转化的极性高、水溶性的代谢物不被重吸收而顺利排出。②主动重吸收：主要发生在近曲小管，多为体内的营养成分，如葡萄糖、氨基酸、维生素等。
肾功能减退时，属于主要经肾排泄而消除的药物其消除速度减慢、消除半衰期延长，如仍按常规给药，可因药物过量积蓄而导致毒性反应。因此，肾功能减退患者使用主要经肾排泄消除且毒性较大的药物时，必须根据肾功能减退程度调整给药方案。
胆汁排泄是原型药物的次要排泄途径，但是多数药物的代谢产物尤其是水溶性代谢产物的主要排泄途径。药物及其代谢产物经胆汁排泄往往是主动过程。目前已发现3个转运系统，即有机酸、有机碱和中性有机物等。类似物间存在相互拮抗作用，在肝中还存在P 糖蛋白，从而促进药物排泄进入胆管。
肠肝循环（enterohepatic cycle）是指在胆汁中排泄的药物或其代谢物在小肠中移动期间重新被吸收返回肝门静脉，并经肝脏重新进入全身循环，然后再分泌，直至最终从尿中排出的现象。如果药物的胆汁排泄量较多，肠肝循环使药物反复循环于肝、胆汁与肠道之间，延缓排泄而使血药浓度维持时间延长。由于胆囊排空是间断的，药物的再次吸收可导致血药浓度呈现双峰现象。
由于肠肝循环的存在使一些药物在体内存留的时间延长。强心苷类药物属于这种类型，其中多至20%的药量都进入肠肝循环中，而且从粪便中排出的药量（即不被重吸收的部分）与尿中出现的一样多。如地高辛静脉注射后，57% ～80%的原药由肾排泄，20%～30%被代谢，6%进入肠肝循环。洋地黄毒苷的胆汁排泄更多，其大部分被肠重吸收入肠肝循环，这可能是洋地黄毒苷生物半衰期长的原因之一。