Константа элиминации лекарственных средств. Фармакокинетические параметры. Проникновение лекарственных веществ через мембрану. Липофильные неполярные вещества. Гидрофильные полярные вещества

Константа скорости элиминации (k el , мин -1) – показывает, какая часть ЛС элиминируется из организма в единицу времени Þ Kel = A выд /А общ, где А выд – количество ЛС, выделяемое в ед. времени, А общ – общее количество ЛС в организме.

Значение k el обычно находят путем решения фармакокинетического уравнения, описывающего процесс элиминации лекарства из крови, поэтому k el называют модельным показателем кинетики. Непосредственного отношения к планированию режима дозирования k el не имеет, но ее значение используют для расчета других фармакокинетических параметров.

Константа элиминации прямо пропорциональна клиренсу и обратно пропорционально объему распределения (из определения клиренса): Kel=CL/Vd; = час -1 /мин -1 =доля в час.

Период полувыведения лекарств, его сущность, размерность, взаимосвязь с другими фармакокинетическими параметрами.

Период полуэлиминации (t ½ , мин) – это время, необходимое для снижения концентрации ЛС в крови ровно наполовину. При этом не играет роли каким путем достигается снижение концентрации – при помощи биотрансформации, экскреции или же за счет сочетания обоих процессов.

Период полуэлиминации определяют по формуле:

Период полувыведения – важнейший фармакокинетический параметр, позволяющий:

б) определить время полной элиминации препарата

в) предсказать концентрацию ЛС в любой момент времени (для ЛС с кинетикой первого порядка)

Клиренс как главный параметр фармакокинетики для управления режимом дозирования. Его сущность, размерность и связь с другими фармакокинетическими показателями.

Клиренс (Cl, мл/мин) - объем крови, который очищается от ЛС за единицу времени.

Т.к. плазма (кровь) - «видимая» часть объема распределения, то клиренс – фракция объема распределения, из которой лекарство выделяется в единицу времени. Если обозначить общее количество лекарства в организме через А общ , а количество, которое выделилось через А выд , то:

С другой стороны, из определения объема распределения следует, что общее количество лекарства в организме составляет А общ =V d ´C тер/плазма . Подставляя это значение в формулу клиренса, мы получим:

.

Таким образом, клиренс – отношение скорости выведения лекарственного средства к его концентрации в плазме крови.

В таком виде формулу клиренса используют для расчета поддерживающей дозы лекарства (D п ), т.е той дозы лекарственного средства, которая должна скомпенсировать потерю лекарства и поддержать его уровень на постоянном уровне:

Скорость введения = скорость выведения = Cl´C тер (доза/мин)

D п = скорость введения´t (t - интервал, между приемом лекарства)

Клиренс аддитивен , т.е. элиминация вещества из организма может происходить с участием процессов, идущих в почках, легких, печени и других органах: Cl системный = Cl почечн. + Cl печени + Cl др.

Клиренс связан с периодом полуэлиминации ЛС и объемом распределения : t 1/2 =0,7*Vd/Cl.

Доза. Виды доз. Единицы дозирования лекарственных средств. Цели дозирования лекарств, способы и варианты введения, интервал введения.

Действие ЛС на организм в большей степени определяется их дозой.

Доза - количество вещества, введенное в организм за один прием; выражается в весовых, объемных или условных (биологических) единицах.

Виды доз:

а) разовая доза – количество вещества на один прием

б) суточная доза - количество препарата, назначаемое на сутки в один или несколько приемов

в) курсовая доза - общее количество препарата на курс лечения

г) терапевтические дозы - дозы, в которых препарат используют с лечебными или профилактическими целями (пороговые, или минимальные действующие, средние терапевтические и высшие терапевтические дозы).

д) токсические и смертельные дозы – дозы ЛВ, при которых они начинают оказывать выраженные токсические эффекты или вызывать смерть организма.

е) загрузочная (вводная) доза – кол-во вводимого ЛС, которое заполняет весь объем распределения организма в действующей (терапевтической) концентрации: ВД = (Css * Vd)/F

ж) поддерживающая доза – систематически вводимое количество ЛС, которое компенсирует потери ЛС с клиренсом: ПД = (Css * Cl * DT)/F

Единицы дозирования ЛС:

1) в граммах или долях грамма ЛС

2) количество ЛС в расчете на 1 кг массы тела (например, 1 мг/кг ) или на единицу поверхности тела (например, 1 мг/м 2 )

Цели дозирования ЛС:

1) определить количество ЛС, необходимое для того, чтобы вызвать нужный терапевтический эффект с определенной длительностью

2) избежать явлений интоксикации и побочных эффектов при введении ЛС

Способы введения ЛС : 1) энтерально 2) парентерально (см. в. 5)

Варианты введения ЛС :

а) непрерывный (путем длительных внутрисосудистых инфузий ЛС капельно или через автоматические дозаторы). При непрерывном введении ЛС его концентрация в организме изменяется плавно и не подвергается значительным колебаниям

б) прерывистое введение (инъекционным или неинъекционным способами) - введение лекарства через определенные промежутки времени (интервалы дозирования). При прерывистом введении ЛС его концентрация в организме непрерывно колеблется. После приема определенной дозы она вначале повышается, а затем постепенно снижается, достигая минимальных значений перед очередным введением лекарства. Колебания концентрации тем значительнее, чем больше вводимая доза лекарства и интервал между введениями.

Интервал введения – интервал между вводимыми дозами, обеспечивающий поддержание терапевтической концентрации вещества в крови.

16. Введение лекарств с постоянной скоростью. Кинетика концентрации препарата в крови. Стационарная концентрация препарата в крови (C ss), время ее достижения, расчет и управление ею.

Особенность введения ЛС с постоянной скоростью - плавное изменение его концентрации в крови при введении, при этом:

1) время достижения стационарной концентрации лекарства составляет 4-5t ½ и не зависит от скорости инфузии (величины вводимой дозы)

2) при увеличении скорости инфузии (вводимой дозы) величина С SS также увеличивается в пропорциональное число раз

3) элиминация лекарства из организма после прекращения инфузии занимает 4-5t ½ .

Сss – равновесная стационарная концентрация – концентрация ЛС, достигаемая при скорости введения равной скорости выведения, поэтому:

(из определения клиренса)

За каждый последующий период полувыведения концентрация ЛС прирастает на половину от оставшейся концентрации. Все ЛС, подчиняющиеся закону элиминации первого порядка, будут достигать Css через 4-5 периодов полувыведения.

Подходы к управлению уровнем Сss : изменить вводимую дозу ЛС или интервал введения

17. Прерывистое введение лекарств. Кинетика концентрации препарата в крови, терапевтический и токсический диапазон концентраций. Расчет стационарной концентрации (C ss), границ ее колебаний и управление ею. Адекватный интервал введения дискретных доз.

Колебания концентрации ЛС в плазме крови: 1 - при постоянном внутривенном капельном введении; 2 -при дробном введении той же суточной дозы с интервалом 8 ч;3 - при введении суточной дозы с интервалом 24 ч.

Прерывистое введение ЛС – введение определенного количества ЛС через некоторые промежутки времени.

Равновесная стационарная концентрация достигается через 4-5 периодов полуэлиминации, время ее достижения не зависит от дозы (в начале, когда уровень концентрации ЛС невысок, скорость его элиминации также невысока; по мере увеличения количества вещества в организме нарастает и скорость его элиминации, поэтому рано или поздно наступит такой момент, когда возросшая скорость элиминации уравновесит вводимую дозу ЛС и дальнейший рост концентрации прекратиться)

Css прямо пропорциональна дозе ЛС и обратно пропорциональна интервалу введения и клиренсу ЛС.

Границы колебаний Css: ; C ss min = C ss max × (1 – эл. фр.). Колебания концентрации ЛС пропорциональны T/t 1/2 .

Терапевтический диапазон (коридор безопасности, терапевтическое окно) – это интервал концентраций от минимальной терапевтической до вызывающей появление первых признаков побочных действий.

Токсический диапазон – интервал концентрации от высшей терапевтической до смертельной.

Адекватный режим введения дискретных доз : такой режим введения, при котором флюктуация концентрации препарата в крови укладывается в терапевтический диапазон. Для определения адекватного режима введения ЛС необходимо рассчитать. Разница между Css max и Css min при этом не должна превысить 2Css.

Управление колебаниями Css:

Размах колебаний Css прямо пропорционален дозе ЛС и обратно пропорционален интервалу его введения.

1. Изменить дозу ЛС : при увеличении дозы ЛС диапазон колебаний его Css пропорционально увеличивается

2. Изменить интервал введения ЛС : при увеличении интервала введения ЛС диапазон колебаний его Css пропорционально уменьшается

Подробности

Общая фармакология. Фармакокинетика

Фармакокинетика – раздел фармакологии, посвященный изучению кинетических закономерностей распределения лекарственных веществ. Изучает высвобождение лекартсвенных веществ, всасывание, распределение, депонирование, превращения и выделение лекарственных веществ.

Пути введения лекарственных средств

От пути введения зависят скорость развития эффекта, его выраженность и продолжительность. В отдельных случаях путь введения определяет характер действия веществ.

Различают:

1) энтеральные пути введения (через пищеварительный тракт)

При этих путях введения вещества хорошо всасываются, в основном, путем пассивной диффузии через мембрану. Поэтому ххорошо всасываются липофильные неполярные соединения и плохо – гидрофильные полярные.

Под язык (сублингвально)

Всасывание происходит очень быстро, вещества попадают в кровь, минуя печень. Однако, всассывающая поверхность невелика, и таким путем можно вводить только высокоактивные вещества, назначаемые в малах дозах.

Пример: таблетки нитроглицерина, содержащие 0,0005 г нитроглицерина. Действие наступает через 1-2 мин.

Через рот (per os)

Лекарственные вещества просто проглатывают. Всасывание происходит частично из желудка, но по большей части – из тонкого кишечника (этому способствуют значительная всасывающая поверхность кишечника и ее интенсивное кровоснабжение). Основных механизмом всасывания в кишечнике является пассивная диффузия. Всасывание из тонкой кишки происходит относительно медленно. Оно зависит от моторики кишечника, рН среды, количества и качества содержимого кишечника.

Из тонкого кишечника вещество через систему воротной вены печени попадает в печень и только затем – в общий кровоток.

Абсорбция веществ регулируется также специальным мембранным транспортером – Р-гликопротеином. Он способствует выведению веществ в просвет кишечника и препятствует их абсорбции. Известны ингибиторы этого вещества – циклоспорин А, хинидин, верапамил, итракназол и т.д.

Следует помнить, что некоторые лекарственные вещества нецелесообразно назначать внутрь, так как они разрушаются в ЖКТ под действием желудочного сока и ферментов. В таком случае (или же если препарат оказывает раздражающее действие на слизистую желудка), его назначают в капсулах или драже, которые растворяются только в тонком кишечнике.

Ректально (per rectum)

Значительная часть вещества (около 50%)поступает в кровоток, минуя печень. Кроме того, при этом пути введения вещество не подвергается воздействию ферментов ЖКТ. Всасывание происходит путем простой диффузии. Ректально вещества назначают в виде суппозиториев или клизм.

Лекарственные вещества, имеющие структуру белков, жиров и полисахаридов, в толстой кишке не всасываются.

Также применяют подобный путь введения и для местного воздействия.

2) парентеральные пути введения

Введение веществ, минуя пищеварительный тракт.

Подкожный

Вещества могут всасываться путем пассивной диффузии и фильтрации через межклеточные промежутки. Таким орбазом, под кожу можно вводить и липофильные неполярные, и гидрофильные полярные вещества.

Обычно подкожно вводят растворы лекарственных веществ. Иногда – масляные растворы или взвеси.

Внутримышечное

Вещества всасываются так же, как и при подкожном введении, но более быстро, так как васкуляризация скелетных мышц более выражена по сравнению с подкожно-жировой клетчаткой.

В мышцы нельзя вводить гипертонические растворы, раздражающие вещества.

В то же время, в мышцы вводят масляные растворы, взвеси, для того, чтобы создать депо препарата, при котором лекарственное вещество может длительно всасываться в кровь.

Внутривенно

Лекарственное вещество сразу попадает в кровь, поэтому его действие развивается очень быстро – за 1-2 минуты. Чтобы не создавать слишком высокой концентрации вещества в крови, его обычно разводят в 10-20 мл изотонического раствора натрия хлорида и вводят медленно, в течение нескольких минут.

В вену нельзя вводить масляные растворы, взвеси в связи опасностью закупорки сосудов!

Внутриартериально

Позволяет создать в области, которая кровоснабжается данной артерией, высокую концентрацию вещества. Таким путем иногда вводят противоопухолевые препараты. Для уменьшения общетоксического действия может быть искусственно затруднен отток крови путем наложения жгута.

Интрастернальный

Обычно используют при технической невозможности внутривенного введения. Лекарство вводят в губчатое вещество грудины. Метод используется для детей и людей пожилого возраста.

Внутрибрюшинный

Редко используется, как правило, на операциях. Действие наступает очень быстро, так как большинство лекарств хорошо всасывается через листки брюшины.

Ингаляционно

Введение лекарственных препаратов путем вдыхания. Так вводят газообразные вещества, пары летучих жидкостей, аэрозоли.

Легкие хорошо кровоснабжаются, поэтому всасывание происходит очень быстро.

Трансдермально

При необходимости длительного действия высоколипофильных лекарственных веществ, которые легко проникают через неповрежденную кожу.

Интраназально

Для введения в полость носа в виде капель или спрея в расчете на местное или резорбтивное действие.

Проникновение лекарственных веществ через мембрану. Липофильные неполярные вещества. Гидрофильные полярные вещества.

Основные способы проникновения – пассивная диффузия, активный транспорт, облегченная диффузия, пиноцитоз.

Плазматическая мембрана состоит, в основном, из липидов, а это значит, что проникать путем пассивной диффузии через мембрану могут только липофильные неполярные вещества. Наоборот, гидрофильные полярные вещества (ГПВ) таким путем через мембрану практически не проникают.

Многие лекарственные вещества являются слабыми электролитами. В растворе часть таких веществ находится в неионизированной форме, т.е. в неполярной, а часть – в виде ионов, несущих электрические заряды.

Путем пассивной диффузии через мембрану проникает неионизированная часть слабого электролита

Для оценки ионизации используют величину pK a – отрицательный логарифм константы ионизации. Численно pK a равен pH, при котором ионизирована половина молекул соединения.

Для определения степени ионизации используют формулу Хендерсона-Хассельбаха:

pH = pKa+-для оснований

Ионизация оснований происходит путем их протонирования

Степень ионизации определяется так

pH = pK а +-для кислот

Ионизация кислот происходит путем их протонирования.

НА = Н + + А -

Для ацетилсалициловой кислоты рКа = 3.5. При рН = 4.5:

Следовательно, при рН = 4.5 ацетилсалициловая кислота будет почти полностью диссоциирована.

Механизмы всасывания веществ

Лекарственные вещества могут проникать в клетку путем:

Пассивной диффузии

В мембране есть аквапорины, через которые поступает вода в клетку и могут проходить путем пассивной диффузии по градиенту концентрации растворенные в воде гидрофильные полярные вещества с очень малыми размерами молекул (эти аквапорины очень узкие). Однако, такой тип поступления лекарственных веществ в клетке очень редок, так как размер большинства молекул лекарственных веществ превышает размер диаметр аквапоринов.

Также путем простой диффузии проникают липофильные неполярные вещества.

Активного транспорта

Транспорт лекарственного гидрофильного полярного вещества через мембрану против градиента концентрации с помощью специального переносчика. Такой транспорт избирателен, насыщаем и требует затрат энергии.

Лекарственное вещество, имеющее аффинитет к транспортному белку, соединяется с местами связывания этого переносчика с одной стороны мембраны, затем происходит конформационное изменение переносчика, и, наконец, вещество высвобождается с другой стороны мембраны.

Облегченной диффузии

Транспорт гидрофильного полярного вещества через мембрану специальной транспортной системой по градиенту концентрации, без затрат энергии.

Пиноцитоза

Впячивания клеточной мембраны, окружающие молекулы вещества и образующие везикулы, которые проходят через цитоплазму клетки и высвобождают вещество с другой стороны клетки.

Фильтрации

Через поры мембран.

Также имеет значение фильтрация лекарственных веществ через межклеточные промежутки.

Фильтрация ГПВ через межклеточные промежутки имеет важное значение при всасывании, распределении и выведении и зависит от:

а) величины межклеточных промежутков

б) величины молекул веществ

1) через промежутки между клетками эндотелия в капиллярах почечных клубочков путем фильтрации легко проходят большинство лекарственных веществ, находящихся в плазме крови, если они не связаны с белками плазмы.

2) в капиллярах и венулах подкожно-жировой клетчатки, скелетных мышц промежутки между клетками эндотелия достаточны для прохождения большинства лекарственных веществ. Поэтому при введении под кожу или в мышцы хорошо всасываются и проникают в кровь и липофильные неполярные вещества (путем пассивной диффузии в липидной фазе), и гидрофильные полярные (путем фильтрации и пассивной диффузии в водной фазе через промежутки между клетками эндотелия).

3) при введении ГПВ в кровь вещества быстро проникают в большинство тканей через промежутки между эндотелиоцитами капилляров. Исключения вещества, для которых существуют системы активного транспорта (противопаркинсонический препарат левадопа) и ткани, отделенные от крови гистогематическими барьерами. Гидрофильные полярные вещества могут проникнуть через такие барьеры только в некоторых местах, в которых барьер мало выражен (в area postrema продолговатого мозга проникают ГПВ в триггер-зону рвотного центра).

Липофильные неполярные вещества легко проникают в центральную нервную системы через гемато-энцефалический барьер путем пассивной диффузии.

4) В эпителии ЖКТ межклеточные промежутки малы, поэтому ГПВ достаточно плохо всасываются в нем. Так, гидрофильное полярное вещество неостигмин под кожу назначают в дозе 0,0005 г, а для получения сходноого эффекта при назначении внутрь требуется доза 0,015 г.

Липофильные неполярные вещества легко всасываются в ЖКТ путем пассивной диффузии.

Биодоступность. Пресистемная элиминация.

В связи с тем, что системное действие вещества развиваеся только при попадании его в кровоток, откуда оно поступает в ткани, предложен термин «биодоступность».

В печени многие вещества подвергаются биотрансформации. Частично вещество может выделяться в кишечник с желчью. Именно поэтому в кровь может попасть лишь часть вводимого вещества, остальная часть подвергается элиминации при первом прохождении через печень.

Элиминация – биотрансформация + экскреция

Кроме того, лекарства могут не полностью всасываться в кишечнике, подвергаться метаболизму в стенке кишечника, частично выводиться из него. Все это, вместе с элиминацией при первом прохождении через печень называют пресистемной элиминацией .

Биодоступность – количество неизмененного вещества, попавшего в общий кровоток, в процентном отношении к введенному количеству.

Как правило, в справочниках указано значения биодоступности при их назначении внутрь. Например, биодоступность пропранолола – 30%. Это означает, что при введении внутрь в дозе 0.01 (10 мг) только 0,003 (3 мг) неизмененного пропранолола попадает в кровь.

Для определения биодоступности лекарство вводят в вену (при в/в способе введения биодоступность вещества составляет 100%). Через определенные интервалы времени определяются концентрации вещества в плазме крови, затем строят кривую изменения концентрации вещества во времени. Затем ту же дозу вещества назначают внутрь, определяют концентрацию вещества в крови и также строят кривую. Измеряют площади под кривыми – AUC. Биодоступность – F – определяют как отношение AUC при назначении внутрь к AUC при внутревенном введении и обозначают в процентах.

Биоэквивалентность

При одинаковой биодоступности двух веществ скорость их поступления в общий кровоток может быть различной! Соответственно различными будут:

Время достижения пиковой концентрации

Максимальная концентрация в плазме крови

Величина фармакологического эффекта

Именно поэтому вводят понятие биоэквивалентность.

Биоэквивалентность – означает сходные биодоступность, пик действия, характер и величину фармакологического эффекта.

Распределение лекарственных веществ.

При попадании в кровоток липофильные вещества, как правило, распределяются в организме относительно равномерно, а гидрофильные полярные – неравномерно.

Существенное влияние на характер распределения веществ оказывают биологические барьеры, которые встречаются у них на пути: стенки капилляров, клеточные и плазматические мембраны, гемато-энцефалический и плацентарный барьеры (уместно посмотреть раздел «Фильтрафия через межклеточные промежутки»).

Эндотелий капилляров мозга не имеет пор, там практически отсутствует пиноцитоз. Также роль играют астроглии, которые увеличивают барьерную силу.

Гематоофтальмический барьер

Препятствует проникновению гидрофильных полярных веществ из крови в ткань глаза.

Плацентарный

Препятствует проникновению гидрофильных полярных веществ из организма матери в организм плода.

Для характеристики распределения лекарственного вещества в системе однокамерной фармакокинетической модели (организм условно представляется как единое пространство, заполненное жидкостью. При введении лекарственное вещество мгновенно и равномерно распределяется) используют такой показатель как кажущийся объем распределения - V d

Кажущийся объем распределения отражает предположительный объем жидкости, в котором распределяется вещество.

Если для лекарственного вещества V d = 3 л (объем плазмы крови), то это означает, что вещество находится в плазме крови, не проникает в форменные элементы крови и невыходит за пределы кровеносного русла. Возможно, это высокомолекулярное вещество (V d для гепарина = 4 л).

V d = 15 л означает, что вещество находится в плазме крови (3 л), в межклеточной жидкости (12 л) и не проникает в клетки тканей. Вероятно, это гидрофильное полярное вещество.

V d = 400 – 600 – 1000л означает, что ещество депонировано в периферических тканях и его концентрация в крови низкая. Например, для имипрамина – трициклический антидепрессант - V d = 23л/кг, то есть примерно 1600 л. Это означает, что концентрация имипрамина в крови очень низкая и при отравлении имипрамином гемодиализ неэффективен.

Депонирование

При распределении лекарственного вещества в организме часть может задерживаться (депонироваться) в различных тканях. Из депо вещество высвобождается в кровь и оказывает фармакологическое действие.

1) Липофильные вещества могут депонироваться в жировой ткани. Средство для наркоза тиопентал-натрий вызывает наркоз продолжительнотью 15-20 минут, так как 90% тиопентала-натрия депонируется в жировой ткани. После прекращения наркоза наступает посленаркозный сон 2-3 часа в связи с высвобождением тиопентала-натрия.

2) Тетрациклины на длительное время депонируются в костной ткани. Поэтому не назначают детям до 8 лет, так как может нарушить развитие костей.

3) Депонирование, связанное с плазмой крови. В соединении с белками плазмы вещества не проявляют фармакологической активности.

Биотрансформация

В неизменном виде выделются лишь высокогидрофильные ионизированные соединения, средства для ингаляционного наркоза.

Биотрансформация большинства веществ происходит в печени, где обычно создаются высокие концентрации веществ. Кроме того, может происходить биотрансформация в легких, почках, стенке кишечника, коже и т.д.

Различают два основных вида биотрансформации:

1) метаболическая трансформация

Превращение веществ за счет окисления, восстановления и гидролиза. Окисление происходит, в основном, за счет микросомальных оксидаз смешанного действия при участии НАДФ, кислорода и цитохрома Р-450. Восстановление происходит под влиянием системы нитро- и азоредуктаз и т.п. Гидролизируют, обычно, эстерзы, карбоксилэстеразы, амидазы, фосфатазы и т.д.

Метаболиты, как правило, менее активны, чем исходные вещества, но иногда активнее них. Например: эналаприл метаболизируется в энаприлат, который оказывает выраженное гипотензивное действие. Однако, он плохо всасывается в ЖКТ, потому стараются вводить в/в.

Метаболиты могут быть токсичнее исходных веществ. Метаболит парацетамола – N-ацетил-пара-бензохинонимин при передозировке вызывает некроз печени.

2) конъюгация

Биосинтетический процесс, сопровождающийся присоединением к лекарственному веществу или его метаболитам ряда химических группировок или молекул эндогенных соединений.

Процессы идут либо один за другим, либо протекают отдельно!

Различают также :

-специфическую биотрансформацию

Отдельный фермент воздействует на одно или несколько соединений, проявляя при этом высокую субстратную активность. Пример: метиловый спирт окисляется алкогольдегидрогеназой с образованием формальдегидом и муравьиной кислоты. Этиловый спирт также окисляется аклогольдегидрогеназой, но аффинитет этанола к ферменту значительно выше, чем у метанола. Поэтому этанол может замедлять биотрансформацию метанола и уменьшать его токсичность.

-неспецифическую биотрансформацию

Под влиянием микросомальных ферментов печени (в основном, оксидазы смешанных функций), локализованных в гладкоповерхностных участках эндоплазматического ретикулума клеток печени.

В результате биотрансформации липофильные незаряженные вещества обычно превращаются в гидрофильные заряженные, поэтому легко выводятся из организма.

Выведение (экскреция)

Лекарственные вещества, метаболиты и конъюгаты, в основном выводятся с мочой и желчью.

-с мочой

В почках низкомолекулярные соединения, растворенные в плазме (не связанные с белками), фильтруются через мембраны капилляров клубочков и капсул.

Также активную роль играет активная секреция веществ в проксимальном канальце с участием транспортных систем. Этим путем выделяются органические кислоты, салицилаты, пенициллины.

Вещества могут замедлять выведение друг друга.

Липофильные незаряженные вещества подвергаются реабсорбции путем пассивной диффузии. Гидрофильные полярные не реабсорбируются и выводятся с мочой.

Большое значение имеет рН. Для ускоренного выведения кислых соединений реакцию мочи стоит изменять в щелочную сторону, а для выведения оснований – в кислую.

- с желчью

Так выводятся тетрациклины, пенициллины, колхицин и др. Эти препараты значительно выделяются с желчью, затем частично выводятся с экскрементами, либо реабсорбируются (кишечно -печеночная рециркуляция ).

- с секретами разных желез

Особое внимание стоит обратить на то, что в период лактации молочными железами выделяются многие вещества, которые получает кормящая мать.

Элиминация

Биотрансформация + экскреция

Для количественной характеристики процесса используется ряд параметров: константа скорости элиминации (К elim), период полуэлиминации (t 1/2), общий клиренс (Cl T).

Константа скорости элиминации - К elim – отражает скорость удаления вещества из организма.

Период полуэлиминации - t 1/2 – отражает время, необходимое для снижения концентрации вещества в плазме на 50%

Пример: в вену введено вещество А в дозе 10 мг. Константа скорости элиминации = 0,1 / ч. Через час в плазме останется 9 мг, через два часа – 8,1 мг.

Клиренс - Cl T – количество плазмы крови, очищаемое от вещества в единицу времени.

Различают почечный, печеночный и общий клиренс.

При постоянной концентрайии вещества в плазме крови почечный клиренс – Cl r определяется так:

Cl = (V u х C u)/ C p [мл/мин]

Где C u и C p - концентрация вещества в моче и плазме крови, соответственно.

V u - скорость мочеотделения.

Общий клиренс Cl T определяется по формуле: Cl T = V d х K el

Общий клиренс показывает, какая часть объема распределения освобождается от вещества в единицу времени.

При рассмотрении физиологических процессов (разделы 6.6; 7.2.5; Глава 9), определяющих фармакокинетические показатели нами была дана их характеристика. С целью лучшего понимания материала нами повторяются некоторые из вышеназванных параметров, а некоторые рассматриваются впервые.

Константа скорости элиминации (обозначение - Ке1, размерность - ч-1, мин-1) - параметр, характеризующий скорость элиминации препарата из организма путем экскреции и биотрансформации. В многочастевых моделях величина Ке1 обычно характеризует элиминацию препарата из центральной камеры, включающей кровь и ткани, быстро обменивающихся препаратом с кровью. Элиминацию препарата из организма в этом случае характеризует кажущаяся константа элиминации - комплексный параметр (обозначение Р, размерность - ч-1, мин-1), связанный с другими константами модели (Кір см. ниже).

Константа скорости абсорбции (всасывания) (обозначение К01, размерность - ч-1) параметр, характеризующий скорость поступления препарата из места введения в системный кровоток при внесосудистом способе введения.

Константа скорости перехода препарата между частями (камерами) в многочастевых (многокамерных) моделях (обозначение Кф размерность - ч-1, мин-1) параметр, характеризующий скорость выхода препарата из г"-ой камеры в /-ю. Например, в двухчастевой модели существуют две константы скорости перехода - одна характеризует скорость перехода из центральной (первой камеры) в периферическую (вторую) и обозначается /С,2; другая характеризует обратный процесс и обозначается К2Х. Отношение этих констант определяет равновесное распределение препарата. Суммарно кинетика процесса распределения между двумя камерами характеризуется комплексным параметром, который зависит от константы скоростей всех процессов, учитываемых моделью. В рамках двухчастевой модели этот параметр обозначают а, его размерность - ч-1, мин-1.

Константа скорости экскреции (обозначение Ке или Кех, размерность - ч-1, мин-1) параметр, характеризующий скорость выделения препарата с каким-либо экскретом: с мочой, калом, слюной, молоком и др. В рамках линейной модели эта константа должна совпадать по величине с константой скорости элиминации в том случае, если препарат выводится из организма только в неизменном виде одним путем, например, с мочой. В других случаях величина Кех равна доле от Ке1-

Период полу элиминации препарата (обозначение Тх/2, размерность - ч, мин) - время элиминации из организма половины введенной и поступившей дозы препарата. Соответствует времени уменьшения в два раза концентрации препарата в плазме (сыворотке) крови на участке моноэкспотенциального снижения плазменного (сывороточного) уровня препарата, т. е. в Р-фазе.

Величина Т|/2 определяется суммарно экскрецией и биотрансформацией препарата, т. е. его элиминацией. Период полуэлиминации однозначно зависит от константы скорости элиминации: для одночастевой модели - Т1/2 = 0,693/Keh для многочастевой - Т1/2 - 0,693/р.

Период полу абсорбции (полувсасывания) препарата (обозначение Тх/2а, размерность - ч, мин) - время, необходимое для абсорбции (всасывания) из места введения в системный кровоток половины введенной дозы. Параметр используется для описания кинетики препарата в случае его внесосудистого введения и однозначно зависит от константы скорости всасывания препарата.

Период полураспределения препарата (обозначение Тх/2а, размерность - ч, мин) - условный параметр, характеризующий в рамках двухчастевой модели распределение между центральной камерой, включающей плазму крови, и периферической камеры (органы, ткани). Величина Тх/2а соответствует времени достижения уровней препарата, равных 50 % от равновесных концентраций, которые наблюдаются при достижении равновесия между кровью и другими тканями.

Кажущаяся начальная концентрация препарата (обозначение С0 или С°, размерность - ммоль/л, мкг/л, нг/мл и др.) - условный параметр, равный той концентрации, которая получилась бы в плазме крови при условии введения препарата в кровь и мгновенного распределения его по органам и тканям (при анализе одночастевой модели) или в объеме центральной камеры (при анализе дву- и многочастевой моделей). Величина С при линейной кинетике препарата в организме прямопропорциональна дозе препарата.

Стационарная концентрация препарата в плазме крови (обозначение Css, размерность - ммоль/л, мкг/л, нг/мл) - та концентрация, которая устанавливается в плазме (сыворотке) крови при поступлении препарата в организм с постоянной скоростью.

В случае интермиттирующего введения (приема) препарата через одинаковые промежутки времени в одинаковых дозах используют понятие максимальная стационарная концентрация (С™х) и минимальная стационарная концентрация (С™п).

Объем распределения препарата (обозначение Vd или V, размерность - л, мл) - условный параметр, характеризующий степень захвата препарата тканями из плазмы (сыворотки) крови. Величина Vd в рамках одночастевой модели равна такому условному объему жидкости, в котором распределяется вся попавшая в организм доза препарата, чтобы получилась концентрация, равная кажущейся начальной концентрации (С0). Часто объем распределения относят к единице массы тела больного (G, кг) и получают удельный объем распределения (обозначение Ad, размерность - л/кг, мл/г). В много- частевых моделях вводят понятие объем распределения в і-ой камере (обозначение Vh размерность - л, мл). Например, при анализе двухчастевой модели рассчитывают объем первой, центральной камеры (1/), в которую входит и плазма крови. Общий или кинетический объем распределения в таких моделях (обозначение V$, размерность - л, мл) характеризует распределение препарата после достижения состояния квазистационарного равновесия между концентрацией препарата в крови (центральной камере) и других тканях (периферических камерах). Для двухчастевой модели справедливо выражение Кр = (kei/$)/Vu Для этой модели предложено также использовать параметр стационарный объем распределения (обозначение Vss, размерность - л, мл), который пропорционален величине объема распределения в первой камере.

Часто объем распределения называют «кажущимся», что только утяжеляет терминологию, но не вносит дополнительных разъяснений, поскольку условность этого параметра следует из его определения.

Общий клиренс препарата (синонимы: клиренс тела, клиренс плазмы (сыворотки), плазменный (сывороточный) клиренс; обозначение С1, или С1Т, размерность - мл/мин, л/час) - параметр, соответствующий объему тест-ткани, освобождающейся от препарата за единицу времени. В простейшем случае клиренс препарата - это отношение скорости элиминации всеми возможными путями к концентрации лекарства в биологических тканях.

Почечный (ренальный) клиренс препарата (обозначение С/поч, Clr, ClR, размерность - л/ч, мл/мин) - параметр, определяющий скорость элиминации лекарственного препарата из организма путем его экскреции почками. Величина С1Г соответствует (условно) той части объема распределения, из которой препарат элиминирует с мочой в единицу времени.

Внепочечный (экстраренальный) клиренс препарата (обозначение С1еп С/в/поч, С1т, размерность - л/ч, мл/мин) - параметр, характеризующий скорость элиминации из организма препарата другими путями помимо выделения с мочой, в основном за счет биотрансформации (метаболизма) препарата и его экскреции с желчью. Величина С1ег соответствует (условно) той части объема распределения, из которой препарата элиминирует в единицу времени суммарно всеми путями элиминации, кроме экскреции почками.

Площадь под кривой «концентрация-время» (синоним - площадь под фармакокинетической кривой; обозначение AUC или S, размерность - ммоль-ч-л-1, ммоль-мин-л-1, мкг-ч-мл-1, мкг-мин-мл_1, нг-ч-мл-1, нг мин-мл-1 и др.) - на графике в координатах концентрация препарата в плазме (сыворотке) крови, Ср - время после введения препарата, Г, площадь фигуры, ограниченной фармакокинетической кривой и осями координат. AUC связан с другим фармакокинетическим параметром - объемом распределения; AUC обратно пропорциональна общему клиренсу препарата. При линейности кинетики препарата в организме величина AUC пропорциональна общему количеству (дозе) препарата, попавшего в организм. Часто пользуются площадью не под всей фармакокинетической кривой (от нуля до бесконечности по времени), а площадью под частью этой кривой (от нуля до некоторого времени t)\ этот параметр обозначают AUC,.

Время достижения максимальной концентрации (обозначение £тах или /макс, размерность - ч, мин) - время достижения концентрации препарата в крови.

Константа элиминации – процентное отношение количества вещества, элиминировавшего за сутки, к количеству вещества, имевшемуся в организме на начало суток.

В большинстве реальных клинических ситуаций данное соотношение не является константой, поэтому вместо константы элиминации используют расчетную величину – кажущуюся константу элиминации.

Константа элиминации измеряется в процентах.

Квота элиминации – количество вещества (в граммах или принятых единицах), элиминирующего из организма за сутки.

Например, константа элиминации строфантина составляет 30%. Это означает, что в течение суток из организма выводится 30% имевшегося лекарства. Если ввести внутривенно 0,5 мг строфантина, то через 24 часа его количество в организме будет меньше на 30% и составит 0,35 мг. Квота элиминации в этом случае окажется равной 0,15 мг (0,5мг x 30%).

Клиренс

Наиболее показательной и широко используемой величиной, используемой для характеристики элиминации, является общий клиренс лекарственного вещества.

Клиренс – условный объем плазмы крови, который полностью очищается от лекарственного вещества за единицу времени.

Общий клиренс лекарственного вещества складывается из клиренсов во всех органах и тканях, участвующих в элиминации данного вещества. Можно отдельно рассчитывать почечный клиренс, печеночный клиренс и т.д.

В фармакокинетических расчетах широко используется формула для расчета общего клиренса: Cl общ =Vd·β, гдеCl общ – общий клиренс,Vd– кажущийся объем распределения, аβ– константа элиминации (кажущаяся константа элиминации).

Период полуэлиминации

Важной характеристикой, позволяющей врачу определить скорость элиминации, является также период полуэлиминации. Его обозначают как T ½ и иногда называют также периодом полужизни.

Период полуэлиминации – время, за которое концентрация вещества в плазме крови снижается наполовину.

Следует иметь в виду, что продолжительность действия препарата часто не совпадает с периодом полуэлиминации. Она определяется продолжительностью сохранения терапевтической концентрации, причем минимальная терапевтическая концентрация может быть как существенно меньше, так и больше, чем половина начальной концентрации препарата.

Режимы дозирования лекарств. Насыщающая и поддерживающая терапия. Ударная доза

Дозы и кратность введения препарата, а также его элиминация определяют содержание лекарственного вещества в организме и его концентрацию в плазме крови. После однократного введения концентрация вещества в плазме чаще всего снижается следующим образом:

При повторном введении на достижение и поддержание терапевтической концентрации лекарства влияет режим его дозирования.

Режим дозирования – схема, по которой производится повторное введение лекарства в организм.

При многократном введении от приема к приему концентрация вещества в плазме крови сначала постепенно растет, а потом устанавливается на стабильном уровне.

Насыщающая терапия

Поддерживающая терапия

В этом случае период роста концентраций можно назвать фазой насыщения (нагрузки) , а период постоянных концентраций –фазой поддержания . Переход от фазы насыщения к фазе поддержания осуществляется в тот момент, когда квота элиминации, возрастающая вместе с ростом плазменной концентрации вещества, сравнивается с вводимой за соответствующий период дозой препарата.

Нагрузочная и поддерживающая дозы могут быть одинаковыми или различными. Это зависит от периода полуэлиминации препарата, широты его терапевтического действия, а также необходимой скорости получения эффекта.

В некоторых случаях (например, при химиотерапии) наличие фазы насыщения является нежелательным. В таких случаях целесообразно начинать терапию с ударной дозы.

Ударная доза – повышенная доза, позволяющая достичь терапевтической концентрации препарата в крови уже после первого его введения в организм.

ЛЕКЦИЯ 3

ЭЛИМИНАЦИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

Элиминация (лат. elimimo , elimmatum - выносить за порог, удалять) представляет собой удаление лекарственных средств из организма в результате биотрансформации и экскреции.

Лекарственные средства элиминируются только из центральной камеры. Лекарства, находящиеся в периферической камере, предва­рительно транспортируются в центральную камеру, а затем подверга­ются элиминации.

Элиминация лекарственных средств из плазмы крови происходит согласно экспоненциальной кинетике первого порядка -выводится по­стоянная часть от концентрации за единицу времени. При работе сис­тем элиминации в условиях насыщения возникает кинетика нулевого порядка -выводится постоянное количество препарата за единицу вре­мени.

Элиминацию лекарственных средств характеризует ряд фармакокинетических параметров:

Константа скорости элиминации - часть от концентрации в крови, удаляемая за единицу времени (вычисляется в %);

Период полуэлиминации -время, за которое концентрация в крови снижается наполовину (Т 1/2);

Клиренс (англ.clearance -очищение) -объем жидких сред организ­ма, освобождающихся от лекарств в результате их биотрансфор­мации, выведения с желчью и мочой (вычисляется в мл/мин"кг).

Различают печеночный (метаболический, желчный) и почечный клиренсы. Например, у циметидина -противогистаминного средства, применяемого для терапии язвенной болезни, почечный клиренс равен 600мл/мин, метаболичес­кий - 200мл/мин, желчный - 10мл/мин. Клиренс зависит от состояния фермен­тных систем печени и итенсивности печеночного кровотока. Для элиминации препарата с быстрым метаболизмом в печени -местного анестетика лидокаина основное значение имеет печеночный кровоток, для элиминации антипсихоти-ческих средств группы фенотиазина -активность ферментных систем детокси-кации.

При повторном применении лекарственных средств в биофазе циторецепторов создается равновесное состояние, когда количество поступающего пре­парата равно количеству элиминируемого. При равновесном состоянии концен­трация колеблется в небольших пределах, а фармакологические эффекты про­являются в полной мере. Чем короче период полуэлиминации, тем скорее дос­тигается равновесная концентрация, и тем больше разница между максималь­ной и минимальной концентрациями. Обычно равновесное состояние наступает через 3-5периодов полуэлиминации.

БИОТРАНСФОРМАЦИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

Биотрансформация представляет собой метаболические превра­щения лекарственных средств. В большинстве реакций образуются метаболиты, более полярные, чем исходные лекарственные средства. Полярные метаболиты хуже растворяются в липидах, но обладают вы­сокой растворимостью в воде, меньше подвергаются энтерогепатической циркуляции (выведение с желчью в кишечник и повторное вса­сывание в кровь) и реабсорбции в почечных канальцах. Без биотранс­формации одна терапевтическая доза снотворного средства этаминала могла бы находиться в организме 100лет.

Эндобиотики подвергаются превращениям под влиянием специ­фических ферментов, осуществляющих метаболизм их эндогенных ана­логов. Ксенобиотики используют для метаболизма ферменты с малой субстратной специфичностью, например, окисляются при участии ци-тохрома Р-450, созданного в эволюции 3,5миллиарда лет тому назад для инактивации стероидов.

Биотрансформация ксенобиотиков происходит в печени (90-95%), слизистой оболочке тонкого кишечника, почках, легких, коже, крови. Наиболее изучены процессы биотрансформации на мембранах глад­кого эндоплазматического ретикулума (ЭПР) печени. При гомогениза­ции и ультрацентрифугировании клеток канальцы ЭПР разрываются и превращаются в функционально активные фрагменты -микросомы. Реакции биотрансформации протекают также в ядре, цитозоле, митохондриях, плазматической мембране.

Процессы биотрансформации разделяют на 2фазы. В реакциях первой фазы -метаболической трансформации молекулы лекарствен­ных средств подвергаются окислению, восстановлению или гидроли­зу. Большинство лекарств преобразуется в неактивные метаболиты, но также могут появляться активные и токсические производные (табл.3.1).Во второй фазе -реакциях конъюгации лекарственные средства присоединяют ковалентной связью полярные фрагменты с образова­нием неактивных продуктов. Для реакций конъюгации необходима за­трата энергии.

Таблица 3. 1

Активные метаболиты лекарственных средств

Лекарственное средство	Активный метаболит
Амитриптилин	Нортриптилин
Анаприлин (пропраналол)	Гидроксипропраналол
Бутадион	Оксифенилбутазон
Дигитоксин	Дигоксин
Имипрамин	Дезипрамин
Кислота ацетилсалициловая	Кислота салициловая
Кортизон	Гидрокортизон
Метилдопа	Метилнорадерналин
Новокаинамид	N-ацетилновокаинамид
Сибазон (диазепам)	Нордазепам, оксазепам
Спиронолактон	Канренон
Теофиллин
Хлозепид (хлордиазепоксид)	Деметилзлордиазепоксид, нордазепам, оксазепам

Реакции метаболической трансформации

Окисление

В ЭПР функционирует НАДФ-Н-зависимая дыхательная цепь. Ее терминальным переносчиком является цитохром Р-450 -мембрано-связанный липофильный фермент группы многоцелевых монооксиге-наз (включают кислород в субстраты). Цитохром Р-450 глубоко погру­жен в липидный бислой мембраны ЭПР и функционирует совместно с НАДФ"Н-зависимой цитохром Р-450-редуктазой (соотношение моле­кул цитохрома Р-450 и редуктазы - 10:1).Цикл окисления лекарствен­ных средств при участии цитохрома Р-450 состоит их следующих ре­акций (рис. 3.1):

Окисленный цитохром Р-450 присоединяет лекарственное средство;

Комплекс "цитохром -лекарство" восстанавливается цитохром Р-450-редуктазой, используя электрон НАДФ-Н;

Восстановленный комплекс "цитохром Р-450 -лекарство" связыва­ется с молекулярным кислородом;

Происходит активация кислорода электроном НАДФ*Н;

На финальном этапе один атом кислорода включается в молекулу окисляемого лекарственного средства, второй -освобождается в составе воды;

Цитохром Р-450 регенерирует в исходную окисленную форму.

Суперсемейство цитохромов Р-450 поражает своими почти нео­граниченными метаболическими возможностями. Оно включает более 300клониро­ванных вари­антов цитохрома Р-450. способных ка­тализировать около 60типов энзиматических реакций с сотнями по­тенциальных субстратов. В клетках чело­века обнару­жено 12се­мейств цитохромаР-450. В молекулах изоферментов од­ного семей­ства идентич­ны более 55% аминокислот, в молекулах, принадлежащих к разным семействам, идентичны 40%ами­нокислот.

Большинство реакций катализируют изоферменты цитохрома Р-450 семейств 1, 2и 3,из них основной изофермент для окисления лекар­ственных средств -цитохромР-450 ЗА (рис. 3.2).

Реакция окисления ксенобиотиков при участии цитохрома Р-450 расщепляется с образованием свободных радикалов кислорода и ток­сических промежуточных продуктов (эпоксиды,N-, S-окиси,альдеги­ды). Свободные радикалы и активные интермедиаты, инициируя пере-кисное окисление мембранных липидов, вызывают некроз клеток, по­явление неоантигенов, тератогенный, эмбриотоксический эффекты, мутации, канцерогенез и ускорение старения. По этой причине не су­ществует абсолютно безвредных ксенобиотиков.

Токсические продукты биотрансформации обезвреживаются конъ­югацией с восстановленным глутатионом и ковалентным связыванием с альбуминами. Повреждение молекулы альбумина не опасно для орга­низма, так как этот белок синтезируется в печени со скоростью 10-16г в день и присутствует в высоких концентрациях в ЭПР.

Ксенобиотики в процессе окисления могут разрушать цитохром Р-450. Такие вещества получили название "суицидные субстраты".

Свойствами "суицидных субстратов" обладают четыреххлористый уг­лерод, фторотан, парацетамол, преобразуемые цитохромом Р-450 в свободные радикалы. Их эффект можно рассматривать не только как токсический, но и как защитный -элиминируются молекулы цитохро­маР-450, генерирующие реакционноспособные метаболиты.

Восстановление

Реакции восстановления характерны для альдегидов, кетонов и карбоновых кислот. В ряде случаев восстановление и окисление катализируются одним и тем же ферментом и являются обратимыми (восстановление-окисление продук­та метаболизма спирта этилового -уксусного альдегида). Восстанавливаются окисленные метаболиты лекарств -кетоны и карбоновые кислоты (фенамин пре­вращается в фенилизопропанол через стадию фенилацетона).

Ароматические соединения, содержащие нитрогруппу, подвергаются нит-роредукции. Промежуточные продукты этой реакции -нитрозо- и гидроксила-миносоединения. В печени функционируют микросомальная и цитоплазматичес-кая нитроредуктазы, в кишечнике -бактериальная нитроредуктаза.

Лекарственные средства с азогруппой восстанавливаются в первичные амины в микросомах печени и кишечной микрофлорой, например, салазопиридазин, применяемый для терапии неспецифического язвенного колита, расщепляется по азосвязи с освобождением сульфапиридазина и кислоты 5-аминосалициловой.

Гидролиз

Гидролиз необходим для биотрансформации лекарственных средств, имеющих строение сложных эфиров и замещенных амидов.

Происходит в цитозоле и ЭПР эпителия кишечника и гепатоцитов, а также в крови при участии эстераз и амидаз. При гидролизе молекулы лекарственных средств распадаются на фрагменты, один из которых - кислотный или спиртовый может проявлять фармакологическую актив­ность.

В медицине используют пролекарства, активируемые гидролаза­ми организма, например, левомицетина стеарат, не обладающий горь­ким вкусом левомицетина, в кишечнике освобождает активный анти­биотик. Растворимый препарат для инъекций левомицетина сукцинат образует левомицетин под влиянием гидролаз тканей.

Конъюгация

Наибольшее значение имеет глюкуронирование - присоединение активированной уридиндифосфатом (УДФ) глюкуроновой кислоты к алифатическим, ароматическим спиртам, карбоновым кислотам, ве­ществам с аминогруппой и сульфгидрильной группой. Глюкурониро­вание катализирует УДФ-глюкуронилтрансфераза. Этот фермент фун­кционирует в ЭПР и цитозоле клеток печени, почек, кишечника, кожи. О-.N - и S-глюкуронидыхорошо растворяются в воде и подвергаются экскреции с мочой и желчью. Глюкурониды, экскретируемые с жел­чью, в кишечнике под влиянием фермента бактерий (3-глюкуронидазы превращаются в исходные липофильные вещества и повторно всасы­ваются в кровь, что дает начало энтерогепатической циркуляции (сер­дечные гликозиды наперстянки, левомицетин).

Сульфатирование представляет собой перенос неорганического сульфата от 3"-фосфоаденозил-5"-фосфосульфата на гидроксил алифатических спиртов и фенолов при участии фермента цитозоля -сульфотрансферазы.

Некоторые лекарственные средства в малых дозах образуют сульфоконъюгаты. в больших дозах -глюкурониды.

При зцетилировании уксусная кислота ацетилкоэнзимаА присое­диняется к аминам, гидразинам, сульфаниламидам. Реакция катали­зируется ацетилтрансферазой цитозоля клеток. Ацетилированные метаболиты плохо растворяются в воде и элиминируются медленно.

Метилирование - перенос метила от S-аденозилметионинана ле­карственное средство под влиянием метилтрансферазы. Это един­ственная реакция, которая не сопровождается образованием поляр­ных метаболитов.

Примеры реакций биотрансформации ксенобиотиков приведены в табл. 3.2.

Индивидуальные особенности биотрансформации

Особенностью человека является относительно раннее появление в онтоге­незе ферментных систем, обеспечивающих метаболизм лекарственных средств. Система ферментов печени начинает функционировать в гестационном периоде (6-8недель развития). Биотрансформацию осуществляет также плацента. К моменту рождения в печени могут окисляться многие химические соединения. Однако активность ферментов биотрансформации у новорожденных составляет только 20-80%активности у взрослых. Так, скорость гидроксилирования анили­на и деметилирования морфина достигает 30-40%скорости, регистрируемой у взрослых. Конъюгация с глюкуроновой и серной кислотами полностью развива­ется только к концу первого года жизни ребенка.

У новорожденных отмечаются качественные отличия в характере биотранс­формации. Функционирует атипичный изофермент цитохрома Р-450 ЗА7, пре­обладают реакции метилирования (теофиллин превращается в кофеин).

В пожилом возрасте биотрансформация лекарственных средств (анаприлин, транквилизаторы) замедляется вследствие снижения массы печени, перестрой­ки ее структуры, накопления в гепатоцитах липофусцина, ухудшения печеночно­го кровотока. Возможно качественное изменение реакций биотрансформации у пожилых людей. Известно, что у лиц молодого возраста преобладает ацетилирование изониазида, а у пожилых людей -окисление.

У животных-самцов в печени выше содержание цитохрома Р-450, поэтому реакции биотрансформации протекают быстрее, чем у самок. Мужские поло­вые гормоны -андрогены обладают свойствами индукторов метаболизма, жен­ские половые гормоны -эстрогены и гестагены действуют как ингибиторы. Ка­страция самцов замедляет биотрансформацию, а введение тестостерона этим жи­вотным приводит к восстановлению нормальной скорости реакций метаболизма.

При беременности биотрансформация ряда лекарственных средств (дифе-нин, гидрокортизон) замедляется, так как гормоны прогестерон и прегнандиол ингибируют цитохром Р-450 и глюкуронилтрансферазу (следует учитывать по­ниженное содержание альбуминов в крови беременных, увеличение у них объе­ма распределения лекарств, усиление почечной экскреции).

При голодании окисление лекарственных средств тормозится, так как воз­никает дефицит цитохрома Р-450 и микросомальных белков, изменяется структура ЭПР печени. Напротив, реакции глюкуронирования при безбелковой диете усиливаются. Недостаток в пищевом рационе липотропных веществ -метиони-на. холина, цианокобаламина сопровождается угнетением биотрансформации из-за ожирения печени. Ненасыщенные жирные кислоты, витаминыА, В 1 , С иЕ стимулируют биотрансформацию. Углеводы повышают глюкуронирование, серосодержащие аминокислоты -сульфатирование.

В составе табачного дыма индукторами метаболизма являются полицикли­ческие углеводороды и кадмий, ингибиторами -окись углерода, акролеин и синильная кислота.

Существенные нарушения биотрансформации возникают при патологии пе­чени. У больных гепатитом и циррозом уменьшается активность цитохрома Р-450 и систем конъюгации, ухудшается белковосинтетическая функция печени, фор­мируются портокавальные анастомозы (между воротной и нижней полой вена­ми).

Возможны индивидуальные колебания скорости биотрансформации, обус­ловленные генетическими различиями активности ферментов. Мутация изофермента цитохрома Р-450 2 D 6 тормозит детоксикацию психотропных и противо" аритмических средств. Хорошо известны ситуации, когда проявляются различия активности ацетилтрансферазы. При лечении туберкулеза изониазидом (гидразид изоникотиновой кислоты) у части больных не появляются побочные эффек­ты, другие пациенты жалуются на головную боль, головокружение, тошноту, рво­ту, боль за грудиной, раздражительность, бессонницу, тахикардию, полиневрит. Побочное действие изониазида связано с тем, что его доза оказалась завышен­ной вследствие недостаточного ацетилирования в печени.

Различают медленных, средних и быстрых инактиваторов изониазида. Ско­рость ацетилирования мало сказывается на результатах лечения туберкулеза, но отражается на выраженности побочных эффектов. Медленным инактиваторам изониазид назначают в уменьшенной дозе, в комбинации с витамином В 6 .

Регистрируется корреляция между медленным ацетилированием и заболе­ванием раком мочевого пузыря, между быстрым ацетилированием и развитием рака прямой кишки.

Различия в скорости ацетилирования установлены для противоаритмичес-кого средства новокаинамида, вазодилататора апрессина. Соотношение людей с различной активностью ацетилтранферазы неодинаково в этнических группах населения. Медленными инактиваторами изониазида являются 5%эскимосов,45%американцев, 50%жителей Западной Европы и Индии, 5-10%японцев.

Последствия биотрансформации лекарственных средств

В результате биотрансформации не только изменяются химичес­кое строение и активность лекарственных средств, но и сами лекар­ства оказывают значительное влияние на функцию ферментов их метаболизма. Индукторы ускоряют биотрансформацию, а ингибиторы ее замедляют.

Bнастоящее время известно более 300лекарственных средств со свойствами индукторов, как правило, это липофильные вещества с длительным периодом полуэлиминации -фенобарбитал, противоэпи-йдептические препараты (бензонал, дифенин. карбамазепин), транк­вилизаторы, глюкокортикоиды, анаболические стероиды, тестостерон, клотримазол, антибиотики (гризеофульвин, рифампицин). Индукторы типа фенобарбитала (противоэпилептические средства, транквилизаторы) повышают синтез нуклеиновых кислот, белка, фер­ментов, мембранных фосфолипидов, вызывают пролиферацию мемб­ран ЭПР, стабилизируют лизосомы. Индукторы типа полициклических углеводородов (входят в состав сигаретного дыма, образуются в пе­режаренном мясе) не увеличивают содержание компонентов ЭПР.

Индукторы стимулируют синтез определенных изоферментов цитохрома Р-450, например, противоэпилептические средства, глюко­кортикоиды. клотримазол и рифампицин активируют изофермент ЗА4. Индукции подвергаются также ферменты конъюгации -глюкуронилт-рансфераза и глутатион-5-трансфераза. Скорость биотрансформации при действии индукторов возрастает в 2-4раза.

Индукторы применяют для ускорения биотрансформации токсических эндо­генных веществ и ксенобиотиков, образующих безопасные метаболиты. Показа­ния для лечебно-профилактического назначения индукторов (фенобарбитал, бен­зонал) следующие:

Резус-конфликт (активируется глюкуронилтрансфераза, что увеличивает глю-куронирование билирубина -продукта метаболизма гемоглобина);

Наследственные гипербилирубинемии, когда в кровь поступает свободный липофильный билирубин, токсичный для ЦНС (индукторы для активации глю-куронилтрансферазы назначают беременной женщине и затем -новорож­денному);

Гипервитаминоз Д, тиреотоксикоз, гиперкортицизм (синдром Кушинга), эндогенные интоксикации (ожоговая болезнь, лучевая болезнь, травмы, почечная недостаточность, острая кишечная непроходимость, сепсис);

Аллергические состояния;

Хронические отравления ксенобиотиками, включая наркомании;

Ишемия печени при оперативных вмешательствах и сердечной недостаточно­сти.

При применении индукторов необходимо учитывать их побочное действие. Фенобарбитал снижает у плодов и новорожденных детей содержание половых гормонов, вызывает задержку полового развития и нарушает формирование головного мозга.

Отрицательное значение индукции -ускорение метаболизма эндогенных веществ (витаминовD,К, фолиевой кислоты, стероидных гормонов), привыка­ние и несовместимость с препаратами, имеющими метаболический клиренс.

Описаны симптомы рахита у детей, больных эпилепсией и длительно лечив­шихся фенобарбиталом или дифенином; примеры уменьшения концентрации в крови и ослабления противосвертывающего эффекта антикоагулянта варфарина у пациентов, получавших в период антикоагулянтной терапии фенобарбитал или антибиотик рифампицин. После приема индукторов дозу варфарина прихо­дилось значительно повышать для поддержания терапевтической концентрации. После отмены индукторов метаболизм варфарина замедлялся, а содержание его в крови возрастало до уровня, приводящего к тяжелому геморрагическому состоянияю, если вовремя не была проведена коррекция дозы.

Индукторы цитохрома Р-450 могут стимулировать продукцию токсических метаболитов. Это сопровождается повреждением мембран гепатоцитов и дру­гих клеток организма свободными радикалами и электрофильными интермедиатами, образующими ковалентные связи с белками, нуклеиновыми кислотами и липидами. В итоге активируется перекисное окисление липидов, появляются неоантигены, усиливаются мутагенез и канцерогенез.

Ингибиторы обратимо или необратимо уменьшают активность фер­ментов метаболизма. Свойствами ингибиторов цитохрома Р-450 и глюкуронилтрансферазы обладают некоторые антидепрессанты, противоаритмическое средство хинидин, блокатор Н 1 -рецепторов гистамина циметидин, препараты женских половых гормонов, гормональные противозачаточные средства, противоопухолевые препараты, антиби­отики левомицетин и эритромицин.

Антихолинэстеразные средства, снижая активность псевдохолинэстеразы. усиливают фармакологические эффекты местных анестетиков (новокаин, дикаин) и других сложных эфиров. Ингибитор альде-гиддегидрогеназы тетурам пролонгирует токсическое действие уксус­ного альдегида. Этот эффект используют для сенсибилизирующей терапии хронического алкоголизма.

Ингибирование ферментов метаболизма может становиться при­чиной серьезных осложнений терапии. Циметидин, замедляя инактивацию антикоагулянтов непрямого действия, повышает вероятность кровотечений. Левомицетин потенцирует гипогликемию у больных са­харным диабетом, получающих глибенкламид. Блокатор ксантиноксидазы аллопуринол может вызывать тяжелую интоксикацию азатиоприном и меркаптопурином.

Биотрансформация и эффекты лекарственных средств при энзимопатиях

Различаютявные и скрытые энзимопатии. При явных энзимопа­тиях наблюдаются как изменения фармакокинетики и фармакодина-мики, так и нарушения биохимических процессов в организме вне при­ема лекарственных средств. При скрытых энзимопатиях нарушения возникают только в результате приема лекарств.

Атипичную реакцию на лекарственные средства, примененные в терапевтических дозах, называют идиосинкразией (греч. idios - свое­образный,syncYasis - смешение).

К явным наследственным дефектам относитсянедостаточность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Известно около 150атипичных вариантов фермента. Носителями такого дефекта являются 200милли­онов человек, более 1%населения страдает в Азербайджане. Таджи­кистане, арабских странах. Пакистане. Турции, Индокитае. Индии. Южной Америке.

Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа катализирует пентозофосфатный шунт, имеющий большое значение для нормальной функции эритро­цитов. В этом цикле образуется НАДФ*Н. участвующий в восстанов­лении глутатиона (фактор антиперекисной защиты) и метгемоглобина.

При недостаточности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы прием ле-карств-сильных окислителей, транспортируемых эритроцитами, ведет к развитию массивного гемолиза и гемолитического криза. В число опасных препаратов входят некоторые местные анестетики, кислота ацетилсалициловая. парацетамол, нитрофураны. сульфаниламиды, про­тивомалярийные средства хинин, хлорохин и примахин. левомицетин, метиленовый синий, синтетический витамин К (викасол).

Аналогично действуют вицин и конвицин -продукты гидролиза В-гликозидов конских бобов(Vicia fava ). По окислительной активности эти вещества в 10-20раз превосходят кислоту аскорбиновую. Гемолитическое состояние при употреблении конских бобов людьми с де­фектом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы получило название фавизм. Болезнь начинается внезапно. Появляются озноб, резкая слабость, сонливость, коллапс, снижается количество эритроцитов, развивает­ся желтуха в результате интенсивного образования билирубина.

Люди с недостаточностью глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы не должны принимать лекарственные средства со свойствами сильных окислителей. Им необходимо исключить из пищевого рациона конс­кие бобы, красную смородину и крыжовник, избегать контакта с наф­талином.

При недостаточности каталазы нарушается нейтрализация пере­кисей. Эта явная энзимопатия проявляется рецидивирующими изъяз­влениями и атрофией десен, гангреной ротовой полости и носоглотки, выпадением зубов. Впервые акаталазия была описана японским отоларингологом Такахарой. У 11-летней девочки после обработки полости рта раствором перекиси водорода не образовались пузырьки молекулярного кислорода, а цвет крови стал коричнево-черным. Люди, страдающие акаталазией. обладают высокой чувствительностью к ал­когольным напиткам из-за уменьшения скорости окисления спирта эти­лового. Напротив, при отравлении метиловым спиртом нарушения у них менее выражены, так как замедляется превращение метанола в формальдегид.

Скрытой энзимопатией являетсядефект псевдохолинэстеразыкрови. Этот фермент представляет собой гликопротеин и катализиру­ет гидролиз сложных эфиров (миорелаксант дитилин. местные анестетики кокаин, новокаин, дикаин, анестезин).

Атипичная псевдохолинэстераза медленно гидролизует дитилин, поэтому паралич дыхательной мускулатуры и остановка дыхания при действии этого миорелаксанта пролонгируются с 6-8минут до 2-3 часов. Наследование атипичной псевдохолинэстеразы происходит по рецессивному типу. В европейской популяции число людей, гетерози-готных по мутантному аллелю. составляет 2-4%,количество больных- 0.03-0,05%.Однако у чехов и словаков частота гетерозиготного носительства достигает 7%.гомозиготного носительства - 0,25%.В Юж­ной Индии люди с дефектом псевдохолинэстеразы составляют 7% населения.

Атипичная псевдохолинэстераза выявляется во время хирургичес­ких операций с применением дитилина. При отсутствии самостоятель­ного дыхания после обычного срока действия миорелаксанта опреде­ляют активность псевдохолинэстеразы в крови, продолжая искусст­венную вентиляцию легких. В вену вливают либо донорскую кровь с нормальной активностью фермента, либо препарат псевдохолинэсте­разы.