Значение фармакокинетики. Оценка клинического значения фармакокинетических параметров и другой информации по фармакокинетике лекарственного средства. Врач или другое лицо, сообщающее о нпр
Как известно, кинетика (от греч. kinētikуs - приводящий в движение) - наука о движении, соответственно фармакокинетика - наука о "движении" ЛС в организме после его введения различными путями.
Клиническая фармакокинетика - раздел клинической фармакологии, изучающий пути поступления ЛС в организм человека, всасывание, распределение, биотрансформацию и выведение ЛС из организма.
Чтобы иметь возможность проследить движение препарата в организме определяют его концентрацию в плазме крови после введения в течение длительного времени, используя для этого современные физико-химические методы анализа (хроматографические, иммунные и др.). На основании полученных данных строят график зависимости концентрации ЛС (или его метаболита) от времени после введения ЛС. Такой график носит название фармакокинетической кривой (рис. 2-1).
По рис. 2-1 видно, что действующее вещество, высвобождаясь из лекарственной формы, постепенно всасывается в системный кровоток (график 1), распределяется по органам и тканям, достигает некоторого максимального значения, проходит различные этапы биотрансформации и выводится из организма. Выделяют следующие основные фармакокинетические процессы: абсорбция (всасывание), распределение, связь с белками плазмы, биотрансформация (метаболизм), экскреция (выведение).
Рис. 2-1. Фармакокинетическая кривая (1 - для лекарственной формы со всасыванием, например, при приёме внутрь; 2 - для лекарственной формы, предназначенной для внутрисосудистого введения, например внутривенного).
Следует отметить, что эти процессы в организме происходят не последовательно, а одновременно, т.е. некоторая часть ЛС абсорбировалась и уже метаболизируется, какая-то ещё находится связанной с белком, другая - только абсорбируется. В связи с этим описать все детали процесса распределения препарата в организме, во всех органах и тканях крайне сложно. Математическое описание фармакокинетики позволяет представить организм в виде одной или нескольких изолированных проницаемых мембранных частей (камер), в которых ЛС распределяется и переходит из одной камеры в другую. Понятие камер условно, так как за ним не стоит какое-либо анатомически ограниченное пространство. Такое моделирование называют камерным. За центральную камеру обычно принимают плазму крови, составляющие её элементы и хорошо кровоснабжаемые органы (сердце, лёгкие, печень, почки, эндокринные железы); за периферическую - органы и ткани с относительно более бедным кровотоком (мышцы, кожа, жировая ткань). В этих камерах ЛС распределяется с разной скоростью: быстрее - в центральной и медленнее - в периферической. Самая простая модель - однокамерная. В этом случае после введения препарата его концентрация убывает по моноэкспоненциальному закону. В соответствии с законами линейной кинетики скорость изменения количества препарата в камере пропорциональна его количеству в этой камере.
ЧАСТЬ 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КЛИНИЧЕСКОЙ ФАРМАКОКИНЕТИКИ ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ФАРМАКОКИНЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ИХ КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
ЧАСТЬ 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КЛИНИЧЕСКОЙ ФАРМАКОКИНЕТИКИ ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ФАРМАКОКИНЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ИХ КЛИНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Г.В. Раменская
Цель фармакотерапии - достижение желаемого лечебного действия при минимальных побочных эффектах. В понятие «рациональное применение лекарственных средств» входит как выбор необходимого ЛС, так и определение его дозы. Рациональный подход заключается в объединении принципов фармакодинамики и фар-
макокинетики, и если фармакодинамика характеризует зависимость «концентрация-эффект», то фармакокинетика изучает связь дозы и концентрации.
«Стандартная» доза ЛС, определённая в клинических исследованиях, - некоторая средняя величина, которая не всегда подходит для всех пациентов в связи с физиологическими, патологическими и другими факторами, поэтому знание фармакокинетики и основных фармакокинетических параметров необходимо для индивидуального подхода при выборе ЛС и его дозирования.
Клиническая фармакокинетика - раздел клинической фармакологии, изучающий пути поступления ЛС в организм человека, распределение, биотрансформацию и выведение.
Одним из основных факторов, определяющих эффект ЛС, служит его концентрация в зоне рецептора. Определение этой концентрации достаточно затруднительно, поэтому на практике для описания процессов, происходящих с ЛС в организме, используют значения концентрации ЛС в плазме крови. Движение препарата в организме принято изображать в виде фармакокинетической кривой, представляющей собой зависимость концентрации ЛС (или его метаболита) в плазме крови от времени после введения ЛС (рис. 1-1).
Рис. 1-1. Фармакокинетическая кривая: 1 - для лекарственной формы со всасыванием; 2 - для лекарственной формы, предназначенной для внутривенного введения
С целью количественной оценки процессов распределения ЛС в организме используют математическое описание фармакокинетики, которое позволяет представить организм в виде одной или нескольких изолированных проницаемой мембраной частей (камер), в которых ЛС распределяется и переходит из одной камеры в другую. Понятие «камеры» - условно, так как за ним не стоит какое-либо анатомически ограниченное пространство. Такое моделирование называют камерным. За центральную камеру обычно принимают плазму крови, составляющие её элементы и хорошо перфузируемые органы (сердце, лёгкие, печень, почки, эндокринные железы); за периферическую - плохо перфузируемые органы и ткани (мышцы, кожа, жировая ткань). В этих камерах ЛС распределяется с разной скоростью: быстрее в центральной и медленнее в периферической. Самая простая - однокамерная модель. В этом случае предполагают, что после введения препарата его концентрация убывает по моноэкспоненциальному закону. В соответствии с законами линейной кинетики, скорость изменения количества препарата в камере пропорциональна его количеству в этой камере.
Основные клинически значимые фармакокинетические параметры
Наиболее важные фармакокинетические параметры при выборе режима дозирования - клиренс (мера способности организма элиминировать ЛС) и объём распределения (мера кажущегося пространства в организме, способного вместить ЛС).
Объём распределения Vd (л, л/кг) - гипотетический объём жидкости организма, необходимый для равномерного распределения всего количества ЛС (введённой дозы) в концентрации, аналогичной концентрации в плазме крови. При внутривенном введении:
где С 0 - начальная концентрация препарата в крови.
Высокие значения объёма распределения свидетельствуют о том, что препарат активно проникает в биологические жидкости и ткани. Если препарат активно связывается, например, жировой тканью, его концентрация в крови может практически мгновенно стать очень
низкой, а объём распределения достигнет нескольких сотен литров, превысив реальный объём жидкостей организма. В связи с этим его ещё называют «кажущийся объём распределения». Объём распределения зависит от различных факторов: физико-химические свойства препарата (молекулярная масса, уровень ионизации и полярности, растворимость в воде и жирах), физиологические факторы (возраст, пол, общее количество жира в организме). Например, у пожилых людей и новорождённых объём распределения снижен. Объём распределения изменяется при некоторых патологических состояниях, особенно при заболеваниях печени, почек, сердечно-сосудистой системы и т.д.
Объём распределения используют при подборе режима дозирования для расчёта НД (нагрузочная доза), требуемой для достижения необходимой концентрации препарата в крови:
где С - эффективная концентрация ЛС в крови.
Общий клиренс Cl (мл/мин, л/ч) - объём плазмы или крови, который полностью очищается от препарата за единицу времени. В рамках линейной модели:
В связи с тем, что основные пути выведения - почки и печень, общий клиренс представляет собой сумму почечного и печёночного клиренсов. Под печёночным клиренсом подразумевают метаболический клиренс в печени и выведение препарата с желчью. Например, почечный клиренс циметидина составляет около 600 мл/мин, метаболический - 200 мл/мин и желчный - 10 мл/мин, следовательно, общий клиренс равен 810 мл/мин. Другие пути выведения или вне- печёночный метаболизм не имеют существенного практического значения и при расчёте общего клиренса их во внимание обычно не принимают.
Основные физиологические факторы, определяющие клиренс, - функциональное состояние основных физиологических систем организма, объём притока крови и скорость кровотока в органе. Для пече-
ни клиренс определяют по скорости печёночного кровотока или функциональной способности метаболизирующих ферментов. Например, клиренс лидокаина, который интенсивно метаболизируется ферментами печени, зависит, прежде всего, от скорости его доставки к печени, т.е. от объёма притекающей крови, скорости кровотока. Именно поэтому при снижении печёночного кровотока в результате застойной сердечной недостаточности клиренс лидокаина уменьшен. В то же время клиренс фенотиазинов зависит в основном от функционального состояния метаболизирующих ферментов, поэтому при поражении гепатоцитов клиренс препаратов резко снижается, их концентрация в крови значительно возрастает.
Константа скорости элиминации kel (ч -1) - процент снижения концентрации вещества за единицу времени (отражает долю препарата, выводимую из организма за единицу времени).
Общий клиренс, объём распределения и константа элиминации связаны между собой уравнением:
Период полувыведения T l/2 (ч) - время, необходимое для снижения концентрации в плазме крови на 50%:
Практически за один период полувыведения из организма выводится 50% ЛС, за два периода - 75%, за три периода - около 87% и т.д.
Зависимость между периодом полуэлиминации и константой скорости элиминации важна для выбора интервала между дозами, а также для определения промежутка времени, необходимого для достижения равновесной концентрации (обычно 5-7 T l/2 ) при многократном введении ЛС.
Если ЛС вводят в постоянной дозе через фиксированные интервалы времени, меньшие, чем время элиминации препарата, то его концентрация в крови возрастает, а затем наступает период, когда в каждом интервале между приёмом очередных доз ЛС количество всасывающегося препарата равно количеству элиминируемого. Это состояние называется «стационарное», или Steady state, а концентрация, достиг-
нутая при этом, - «стационарная» (реже - «равновесная»), - Css. В результате концентрация ЛС колеблется в пределах средней величины с определёнными максимальными (Cssmax) и минимальными значениями (Cssmin) концентрации препарата.
Именно при установлении стационарной концентрации проявляется в полном объёме клинический эффект препарата. Чем короче период полувыведения соединения, тем скорее достигается равновесная концентрация и тем выраженнее будут её колебания. Например, прокаинамид имеет период полувыведения около 2-3 ч и его равновесная концентрация характеризуется большим разбросом значений при его назначении через каждые 6 ч, поэтому для предупреждения и уменьшения указанных колебаний равновесной концентрации в крови в последнее время всё шире используют препараты с замедленным высвобождением.
На практике равновесную концентрацию ЛС можно вычислить по концентрации данного препарата после однократного введения:
где τ - интервал времени между дозами.
При расчёте дозы, необходимой для поддержания нужной концентрации ЛС в крови, так называемой поддерживающей дозы, используют значение клиренса:
При внесосудистом введении препарата по естественным причинам не всё его количество достигает системного кровотока.
Биодоступность F (%) - часть дозы препарата, достигшая системного кровотока, после его внесосудистого введения.
Биодоступность бывает абсолютной и относительной, и определяют её как отношение значений «площади под кривой» (AUC ). Когда данные о внесосудистом введении препарата сравнивают с данными того же препарата при его внутривенном введении, то получают абсолютную биодоступность:
Когда сравнивают два внесосудистых пути введения, то говорят об относительной биодоступности (подробнее см. раздел «Исследования биоэквивалентности»).
Необходимо отметить, что на практике врачу, как правило, не требуется рассчитывать значения основных фармакокинетических параметров, так как их приводят в Инструкции по применению на ЛС (а также в различных справочниках по ЛС). Однако врач должен уметь с их помощью грамотно подобрать режим дозирования конкретному пациенту с целью повышения эффективности и безопасности фармакотерапии (табл. 1).
Таблица 1. Клиническое значение основных фармакокинетических параметров
Ниже представлен один возможный случай использования знаний фармакокинетических параметров для расчёта режима дозирования.
Например, врачу необходимо подобрать скорость инфузии теофиллина, а также дальнейшую дозу для поддержания эффективной концентрации при приёме препарата через 12 ч, 8 ч, 1 раз в сутки. Известно, что клиренс теофиллина составляет 2,8 л/ч на 70 кг, целевая (эффективная) концентрация - 10 мг/л, биодоступность препарата составляет 0,96.
Используя приведённые выше формулы, получаем:
Таким
образом, таблетка (капсула), содержащая дозу приблизительно 350 мг,
может быть прописана для приема через 12 ч. Если используют
восьмичасовой интервал, то доза должна быть около 233 мг, а при
24-часовом интервале - 700 мг.
Фармакокинетика (phamiakon - лекарственное средство и kinetikos - то, что касается движения) изучает транспорт, распределение, преобразование (биотрансформацию) лекарств в организме и выведения (выведение, элиминацию) их из организма. Фармакокинетика лекарств состоит из взаимосвязанных этапов: - высвобождение лекарственного вещества из лекарственной формы; - Проникновение лекарственного вещества через биологические мембраны в сосудистое русло и ткани к специфическим рецепторам;
Распределение лекарственного вещества в биологических жидкостях, органах и тканях;
Биотрансформация - биохимическое преобразования (метаболизм) лекарственного вещества и образования метаболитов, которые выводятся из организма;
Вывод лекарственного вещества или его метаболитов из организма.
Рис. 3.
Фармакокинетические параметры
1. Константа скорости абсорбции (всасывания) Кои - скорость поступления препарата из места введения в системный кровоток при несосудистыми способе введения в единицу времени.
2. Константа скорости элиминации Кэл или Кеl - скорость исчезновения препарата из организма путем экскреции или биотрансформации в единицу времени.
3. Период полувыведения (Τ½; размерность - час, мин) - время элиминации из организма половины введенной и всосавшегося дозы препарата. Период полувыведения однозначно зависит от константы скорости элиминации; как правило, Т ½ = 0,693 / Кэл.
4. Период полуабсорбции (напиввсмокиування) (над размерность ч., Мин.) - Время, необходимое для абсорбции из места введения в системный кровоток половины введенной дозы. Параметр используется при несосудистыми введении препарата и однозначно зависит от константы скорости всасывания препарата: t½, a = 0,693 / Кои.
5. Стационарная концентрация (Cs, размерность - ммоль / л, мкг / мл) - концентрация, которая устанавливается в плазме крови при поступлении препарата в организм с постоянной скоростью (например, при внутривенном капельном вливании).
Рис. 4
Молекула; → направление движения молекул ЛР.
6. Объем распределения препарата (Vd или V, размерность - л, мл) - степень восторга препарата тканями из плазмы крови. Часто объем распределения относят к единице массы тела больного (g, кг) и получают удельный объем распределения (Δ d; л / кг, мл / кг: Δ d = Vd / g).
7. Общий клиренс препарата (CLt или CLm; размерность - мл / мин, л / ч) - скорость очистки организма от лекарств. Соответствует той части объема распределения, которая очищается от препарата за единицу времени: CLt = Vd Ken.
8. Биодоступность (F) определяют количеством лекарственного вещества, поступающего к общему кругу кровообращения и взаимодействует с тканевыми рецепторами. Биодоступность выражают в процентах при введении непосредственно в кровь принимают за 100%.
9. Почечный клиренс (СLгод или СLнир.; размерность - мл / мин, л / ч) - параметр, который определяет скорость очистки организма от препарата путем его экскреции с мочой.
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.
