Общая фармакология. Метаболизм (биотрансформация) лекарственных веществ в организме. Экскреция и элиминация лекарств в организме Выведение лекарственных веществ из организма

Метаболизм (биотрансформация) лекарственных веществ в организме. Экскреция и элиминация лекарств в организме

Биотрансформация (метаболизм) - изменение химической структуры лекарственных веществ и их физико-химических свойств под действием ферментов организма. Большинство лекарственных средств подвергается в организме биотрансформации. В неизмененном виде выделяются главным образом высокогидрофильные ионизированные соединения. Из липофильных веществ исключение составляют средства для ингаляционного наркоза, основная часть которых в химические реакции в организме не вступает. Они выводятся легкими в том же виде, в каком были введены. В биотрансформации лекарственных средств принимают участие многие ферменты, из которых важнейшая роль принадлежит микросомальным ферментам печени (находятся в эндоплазматической сети). Они метаболизируют чужеродные для организма липофильные соединения (разной структуры), превращая их в более гидрофильные. Субстратной специфичности у них нет. Существенное значение имеют и немик - росомальные ферменты разной локализации (печени, кишечника и других тканей, а также плазмы), особенно в случае инактивации гидрофильных веществ.

Выделяют два основных вида превращения лекарственных препаратов: 1 - метаболическую трансформацию и 2 - конъюгацию.

Метаболическая трансформация - это превращение веществ за счет окисления, восстановления и гидролиза. Многие липофильные соединения подвергаются окислению в печени под влиянием микросомальной системы ферментов, известных как оксидазы смешанных функций, или монооксигеназы. Основными компонентами этой системы являются цитохром Р-450-редуктаза и цитохром Р-450 - гемопротеин, который связывает молекулы лекарственного вещества и кислород в своем активном центре. Реакция протекает при участии НАДФН. В результате происходит присоединение одного атома кислорода к субстрату (лекарственному веществу) с образованием гидроксильной группы (реакция гидро-ксилирования).

RH + О 2 + НАДФН + Н + > ROH + Н 2 О + НАДФ + , где

RH - лекарственное вещество, a ROH - метаболит.

Оксидазы смешанных функций обладают низкой субстратной специфичностью. Известно много изоформ цитохрома Р-450 (Cytochrome Р-450, CYP), каждая из которых может метаболизировать несколько лекарственных веществ. Так, изо-форма CYP2C9 участвует в метаболизме варфарина, фенитоина, ибупрофена, CYP2D6 метаболизирует имипрамин, галоперидол, пропранолол, a CYP3A4 - карбамазепин, циклоспорин, эритромицин, нифедипин, верапамил и некоторые другие вещества. Окисление некоторых лекарственных веществ происходит под влиянием немикросомальных ферментов, которые локализованы в цитозоле или митохондриях. Для этих ферментов характерна субстратная специфичность, например, моноаминоксидаза А метаболизирует норадреналин, адреналин, серотонин, алкогольдегидрогеназа метаболизирует этиловый спирт до ацетальдегида.

Восстановление лекарственных веществ может происходить при участии микросомальных (хлорамфеникол) и немикросомальных ферментов (хлоралгидрат, налоксон).

Гидролиз лекарственных веществ осуществляется в основном немикросомальными ферментами (эстеразами, амидазами, фосфатазами) в плазме крови и тканях. При этом вследствие присоединения воды происходит разрыв эфирных, амидных и фосфатных связей в молекулах лекарственных веществ. Гидролизу подвергаются сложные эфиры - ацетилхолин, суксаметоний (гидролизуются при участии холинэстераз), амиды (прокаинамид), ацетилсалициловая кислота.

Метаболиты, которые образуются в результате несинтетических реакций, могут в отдельных случаях обладать более высокой активностью, чем исходные соединения. Примером повышения активности лекарственных веществ в процессе метаболизма является использование предшественников лекарств (пролекарства). Пролекарства фармакологически неактивны, но в организме они превращаются в активные вещества. Например, препарат для лечения неспецифического язвенного колита салазопиридазин под действием фермента азоредуктазы кишечника превращается в сульфапиридазин и 5-аминосалициловую кислоту, обладающие антибактериальным и противовоспалительным действием. Многие антигипертензивные средства, например ингибиторы ангиотензин-пре-вращающего фермента (эналаприл), гидролизуются в организме с образованием активных соединений. Пролекарства обладают рядом преимуществ. Очень часто с их помощью решаются проблемы с доставкой лекарственного вещества к месту его действия. Например, леводопа является предшественником дофамина, но в отличие от дофамина она проникает через гематоэнцефалический барьер в ЦНС, где под действием ДОФА-декарбоксилазы превращается в активное вещество - дофамин.

Иногда продукты метаболической трансформации оказываются более токсичными, чем исходные соединения. Так, токсические эффекты препаратов, содержащих нитрогруппы (метронидазол, нитрофурантоин), определяются промежуточными продуктами метаболического восстановления NО 2 -групп.

Конъюгация - это биосинтетический процесс, сопровождающийся присоединением к лекарственному веществу или его метаболитам ряда химических группировок или молекул биогенных соединений. В процессе биосинтетических реакций (конъюгация) к функциональным группировкам молекул лекарственных веществ или их метаболитов присоединяются остатки эндогенных соединений (глюкуроновой кислоты, глутатиона, глицина, сульфаты и др.) или высокополярные химические группы (ацетильные, метильные группы). Эти реакции протекают при участии ферментов (в основном, трансфераз) печени, а также ферментов других тканей (легкие, почки). Локализуются ферменты в микросомах или в цитозольной фракции.

Наиболее общей реакцией является конъюгация с глюкуроновой кислотой. Присоединение остатков глюкуроновой кислоты (образование глюкуронидов) происходит при участии микросомального фермента UDP-глюкуронилтрансферазы, обладающей низкой субстратной специфичностью, вследствие чего очень многие лекарственные вещества (а также некоторые экзогенные соединения, такие как кортикостероиды и билирубин) вступают в реакцию конъюгации с глюкуроновой кислотой. В процессе конъюгации образуются высокополярные гидрофильные соединения, которые быстро выводятся почками (многие метаболиты также подвергаются конъюгации). Конъюгаты, как правило, менее активны и токсичны, чем исходные лекарственные вещества.

Скорость биотрансформации лекарственных веществ зависит от многих факторов. В частности, активность ферментов, метаболизирующих лекарственные вещества, зависит от пола, возраста, состояния организма, одновременного назначения других лекарственных средств. У мужчин активность микросомальных ферментов выше, чем у женщин, так как синтез этих ферментов стимулируется мужскими половыми гормонами. Поэтому некоторые вещества метаболизируются быстрее у мужчин, чем у женщин.

В эмбриональном периоде отсутствует большинство ферментов метаболизма лекарственных веществ, у новорожденных в первый месяц жизни активность этих ферментов снижена и достигает достаточного уровня лишь через 1 - 6 мес. Поэтому в первые недели жизни не рекомендуется назначать такие лекарственные вещества, как хлорамфеникол (вследствие недостаточной активности ферментов замедлены процессы его конъюгации и проявляются токсические эффекты).

Активность ферментов печени снижается в старческом возрасте, вследствие чего уменьшается скорость метаболизма многих лекарственных веществ (лицам старше 60 лет такие препараты назначают в меньших дозах). При заболеваниях печени снижается активность микросомальных ферментов, замедляется биотрансформация некоторых лекарственных веществ и происходит усиление и удлинение их действия. У утомленных и ослабленных больных обезвреживание лекарственных веществ происходит медленнее.

Под действием некоторых лекарственных веществ (фенобарбитал, рифампицин, карбамазепин, гризеофульвин) может происходить индукция (увеличение скорости синтеза) микросомальных ферментов печени. В результате при одновременном назначении с индукторами микросомальных ферментов других препаратов (например, глюкокортикоидов, пероральных контрацептивов) повышается скорость метаболизма последних и снижается их действие. В некоторых случаях может увеличиваться скорость метаболизма самого индуктора, вследствие чего уменьшаются его фармакологические эффекты (карбамазепин).

Некоторые лекарственные вещества (циметидин, хлорамфеникол, кетоконазол, этанол) снижают активность метаболизирующих ферментов. Например, циметидин является ингибитором микросомального окисления и, замедляя метаболизм варфарина, может повысить его антикоагулянтный эффект и спровоцировать кровотечение. Известны вещества (фуранокумарины), содержащиеся в грейпфрутовом соке, которые угнетают метаболизм таких лекарственных веществ, как циклоспорин, мидазолам, алпразолам и, следовательно, усиливают их действие. При одновременном применении лекарственных веществ с индукторами или ингибиторами метаболизма необходимо корректировать назначаемые дозы этих веществ.

Скорость метаболизма некоторых лекарственных веществ определяется генетическими факторами. Появился раздел фармакологии - фармакогенетика, одной из задач которого является изучение патологии ферментов лекарственного метаболизма. Изменение активности ферментов часто является следствием мутации гена, контролирующего синтез данного фермента. Нарушение структуры и функции фермента называют энзимопатией (ферментопатией). При энзимопатиях активность фермента может быть повышена, и в этом случае процесс метаболизма лекарственных веществ ускоряется и их действие снижается. И наоборот, активность ферментов может быть снижена, вследствие чего разрушение лекарственных веществ будет происходить медленнее и действие их будет усиливаться вплоть до появления токсических эффектов.

Выведение (экскреция) из организма лекарств и продуктов их превращения происходит различными путями: через желудочно-кишечный тракт, легкие, молочные и другие железы, кожу. Однако основным путем выведения большинства лекарственных средств являются почки. Поэтому заболевание почек может привести к задержке лекарств в организме и вызвать более сильный и длительный эффект, вплоть до развития отравления. При заболеваниях почек назначение некоторых лекарств противопоказано. Усиливая выделительную функцию почек мочегонными средствами, можно ускорить выведение лекарственных веществ из организма (например, при отравлениях - форсированный диурез). На выведение лекарств почками в определенной степени влияет рН мочи. Так, при кислой реакции мочи улучшается выделение щелочных соединений (например алкалоидов) и затрудняется выделение лекарств кислого характера (например, барбитуратов, сульфаниламидов и т.д.). Назначением хлорида аммония можно «подкислить» мочу и тем самым ускорить выделение с мочой оснований, а гидрокарбонат натрия или другие соединения, которые изменяют реакцию мочи на щелочную, будут способствовать выделению из организма веществ кислого характера.

К подобному управлению реакцией мочи нередко прибегают при отравлениях. Если же при отравлении функция почек резко нарушена, и возникает угроза жизни, то в таких случаях к кровеносной системе человека подключают специальный аппарат («искусственная почка»), с помощью которого ядовитые вещества удаляются из крови.

Некоторые лекарства, которые плохо всасываются в желудочно-кишечном тракте, могут выводиться вместе с калом. Кроме того, слизистой оболочкой желудочно-кишечного тракта могут выделяться некоторые лекарства даже после их парентерального введения в организм (например морфин). Следовательно, промывание желудка в таких случаях вполне оправдано, хотя яд не был принят внутрь. Частичное выделение лекарственных веществ может происходить потовыми, слюнными и слезными железами. Легкими выделяются в основном летучие вещества (эфир, фторотан, этиловый спирт и др.).

Особое внимание следует обращать на возможность выделения лекарственных веществ молочными железами во время лактации и их поступления с молоком матери в организм ребенка. В связи с этим категорически противопоказано назначать кормящей грудью женщине препараты группы морфина, к которым дети очень чувствительны.

Следует отметить, что некоторые лекарства при длительном назначении могут раздражать ткани выделительных органов, вызывать их воспаление и даже повреждение. Так, препараты ртути повреждают почки, препараты брома могут вызвать воспаление потовых желез и т.д.

Элиминация лекарственных веществ представляет собой суммарный результат инактивации лекарств в тканях организма и экскреции их различными путями. Скорее всего элиминируются водорастворимые, ионизированные вещества, не связанные с белками плазмы. Медленнее элиминируют жирорастворимые вещества, связанные с белками крови. Для большинства лекарственных веществ скорость элиминации зависит от концентрации вещества (чем меньше концентрация вещества, тем меньше скорость элиминации). При этом кривая изменения концентрации вещества во времени имеет экспоненциальный характер. Такая элиминация соответствует кинетике 1-го порядка (в единицу времени элиминируется определенная часть вещества).

Основными параметрами, характеризующими процесс элиминации, являются константа скорости элиминации (k el , к e) и период полуэлиминации (t 1/2).

Константа скорости элиминации 1-го порядка показывает, какая часть вещества элиминируется из организма в единицу времени (размерность мин -1 , ч -1). Например, если k el какого-либо вещества, которое ввели внутривенно в дозе 100 мг, составляет 0,1 ч -1 , то через 1 ч количество вещества в крови будет равно 90 мг, а через 2 ч - 81 мг и т.д.

Немногие лекарственные вещества (этанол, фенитоин) элиминируются в соответствии с кинетикой нулевого порядка. Скорость такой элиминации не зависит от концентрации вещества и является постоянной величиной, т.е. в единицу времени элиминируется определенное количество вещества (например, за 1 ч элиминируется 10 г. чистого этанола). Связано это с тем, что при терапевтических концентрациях названных веществ в крови происходит насыщение ферментов, метаболизирующих эти вещества. Поэтому при увеличении концентрации таких веществ в крови скорость их элиминации не повышается.

Период полуэлиминации (t 1/2 , half-life) - время, за которое концентрация вещества в плазме крови снижается на 50%. Для большинства лекарственных веществ (для тех, элиминация которых подчиняется кинетике 1-го порядка) период полуэлиминации - величина постоянная в определенных пределах и не зависит от дозы лекарственного вещества. Поэтому, если за один период полуэлиминации из плазмы крови удаляется 50% внутривенно введенного лекарственного вещества, то за 2 периода - 75%, а за 3,3 периода - 90% (этот параметр используют для подбора интервалов между введениями вещества, необходимых для поддержания его постоянной концентрации в крови).

История развития

Основы фармакокинетики создавались учёными разных специальностей в различных странах.

В 1913 немецкие биохимики Л. Михаэлис и M. Ментен предложили уравнение кинетики ферментативных процессов, широко используемое в современной фармакокинетике для описания метаболизма лекарственных средств .

При приёме внутрь лекарственного вещества основного характера (амины) всасываются обычно в тонком кишечнике (сублингвальные лекарственные формы всасываются из ротовой полости , ректальные - из прямой кишки), лекарственные вещества нейтрального или кислого характера начинают всасываться уже в желудке .

Всасывание характеризуется скоростью и степенью всасывания (так называемой биодоступностью). Степень всасывания - это количество лекарственного вещества (в процентах или в долях), которое попадает в кровь при различных способах введения. Скорость и степень всасывания зависит от лекарственной формы, а также от других факторов. При приёме внутрь многие лекарственные вещества в процессе всасывания под действием ферментов печени (или кислоты желудочного сока) биотрансформируются в метаболиты, в результате чего лишь часть лекарственных веществ достигает кровяного русла. Степень всасывания лекарственного вещества из желудочно-кишечного тракта , как правило, снижается при приёме лекарства после еды.

Распределение по органам и тканям

Для количественной оценки распределения дозу лекарственного вещества делят на его начальную концентрацию в крови (плазме , сыворотке), экстраполированную к моменту введения, или используют метод статистических моментов. Получают условную величину объёма распределения (объём жидкости, в котором нужно растворить дозу, чтобы получить концентрацию, равную кажущейся начальной концентрации). Для некоторых водорастворимых лекарственных веществ величина объёма распределения может принимать реальные значения, соответствующие объёму крови, внеклеточной жидкости или всей водной фазы организма . Для жирорастворимых лекарственных средств эти оценки могут превышать на 1-2 порядка реальный объём организма благодаря избирательной кумуляции лекарственного вещества жировыми и другими тканями.

Метаболизм

Лекарственные вещества выделяются из организма либо в неизмененном виде, либо в виде продуктов их биохимических превращений (метаболитов). При метаболизме наиболее распространены процессы окисления , восстановления, гидролиза , а также соединения с остатками глюкуроновой, серной , уксусной кислот, глутатионом. Метаболиты, как правило, более полярны и лучше растворимы в воде по сравнению с исходным лекарственным веществом, поэтому быстрее выводятся с мочой . Метаболизм может протекать спонтанно, но чаще всего катализируется ферментами (например, цитохромами), локализованными в мембранах клеток и клеточных органелл печени , почек , лёгких , кожи , мозга и других; некоторые ферменты локализованы в цитоплазме . Биологическое значение метаболических превращений - подготовка липорастворимых лекарственных средств к выведению из организма.

Экскреция

Лекарственные вещества выводятся из организма с мочой , калом , потом , слюной , молоком , с выдыхаемым воздухом. Выведение зависит от скорости доставки лекарственного вещества в выделительный орган с кровью и от активности собственно выделительных систем . Водорастворимые лекарственные вещества выводятся, как правило, через почки . Этот процесс определяется алгебраической суммой трёх основных процессов: гломерулярной (клубочковой) фильтрации, канальцевой секреции и реабсорбции. Скорость фильтрации прямо пропорциональна концентрации свободного лекарственного вещества в плазме крови ; канальцевая секреция реализуется насыщаемыми транспортными системами в нефроне и характерна для некоторых органических анионов , катионов и амфотерных соединений; реабсорбции могут подвергаться нейтральные формы лекарственных веществ. Полярные лекарственные вещества с молекулярной массой более 300 выводятся преимущественно с желчью и далее с калом: скорость выведения прямо пропорциональна потоку желчи и отношению концентраций лекарственного вещества в крови и желчи.

Остальные пути выделения менее интенсивны, но могут быть исследованы при изучении фармакокинетики. В частности, нередко анализируют содержание лекарственного вещества в слюне, поскольку концентрация в слюне для многих препаратов пропорциональна их концентрации в крови, исследуют также концентрацию лекарственных веществ в грудном молоке , что важно для оценки безопасности грудного вскармливания.

Литература

• Соловьев В.H., Фирсов А. А., Филов В. А., Фармакокинетика , М., 1980.
• Лакин К. M., Крылов Ю. Фармакокинетика. Биотрансформация лекарственных веществ , M., 1981.
• Холодов Л.E., Яковлев В. П., Клиническая фармакокинетика . M., 1985.
• Wagner J. G., Fundamentals of clinical pharma-cokinetics , Hamilton, 1975.

См. также

Ссылки

• Общие вопросы клинической фармакологии. Глава 6. Основные вопросы фармакокинетики
• Распределение лекарственных средств в организме. Биологические барьеры. Депонирование (Лекции, на русском)
• Программное обеспечение для анализа данных фармакокинетических/фармакодинамических исследований
• Проведение качественных исследований биоэквивалентности лекарственных средств. // Методические указания Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 10.08.2004 г.
• Лаборатория клинической (прикладной) фармакокинетики: стандартизация, аккредитация и лицензирование

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Фармакокинетика" в других словарях:

Фармакокинетика … Орфографический словарь-справочник

- (от греч. pharmakon лекарство и kinetikos приводящий в движение), раздел фармакологии, изучающий скорости процессов поступления, распределения, биотрансформации и выведения лекарственных веществ из организма. Фармакокинетика токсических веществ… … Экологический словарь

Сущ., кол во синонимов: 1 фармация (5) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

фармакокинетика - – раздел фармацевтической химии, задачей которого является изучение закономерностей всасывания, распределения и выделения лекарственных препаратов из организма … Краткий словарь биохимических терминов

фармакокинетика - Раздел фармакологии, связанный с изучением концентрации и скорости прохождения лекарственного средства в организме Тематики биотехнологии EN pharmacokinetics … Справочник технического переводчика

I Фармакокинетика (греч. pharmakon лекарство kinētikos относящийся к движению) раздел фармакологии, изучающий закономерности всасывания, распределения, метаболизма и выделения лекарственных средств. Исследование этих закономерностей основано на… … Медицинская энциклопедия

- (фармако + греч. kinetikos относящийся к движению) раздел фармакологии, изучающий пути поступления, распределение и метаболизм лекарственных веществ в организме, а также их выведение … Большой медицинский словарь

- (от греч. pharmakon лекарство и kinetikos приводящий в движение), изучает кинетич. закономерности процессов, происходящих с лек. ср вом в организме. Осн. фармакокинетич. процессы: всасывание, распределение, метаболизм и экскреция (выведение).… … Химическая энциклопедия

I. Всасывание (абсорбция) - процесс поступления лекарства из места его введения в системный кровоток при внутрисосудистом введении.

Скорость всасывания зависит от:

1. Лекарственной формы препарата.

2. От степени растворимости в жирах или в воде.

3. От дозы или концентрации.

4. От пути введения.

5. От интенсивности кровоснабжения органов и тканей.

Скорость всасывания при per os применении зависит от:

1. РН среды в различных отделах ЖКТ.

2. Характера и объёма содержимого желудка.

3. От микробной обсеменённости.

4. Активности пищевых ферментов.

5. Состояния моторики ЖКТ.

6. Интервала между приемом лекарства и пищей.

Процесс всасывания характеризуется следующими фармакокинетическими параметрами:

1. Биодоступность (f) – относительное количество препарата, которое поступает из места введения в кровь (%).

2. Константа скорости всасывания (К 01) – это параметр, который характеризует скорость поступления ЛС из места введения в кровь (ч -1 , мин -1).

3. Период полуабсорбции (t ½ α) – время, необходимое для всасывания из места введения в кровь ½ введенной дозы (ч, мин).

4. Время достижения максимальной концентрации (t max) – это время, за которое достигается максимальная концентрация в крови (ч, мин).

Процессы всасывания у детей достигают состояния абсорбции лекарственного уровня взрослых лишь к трём годам жизни. До трех лет абсорбция лекарств снижена главным образом из-за недостатка обсемененности кишечника, а также из-за недостатка желчеобразования. У людей старше 55 лет также снижена всасывательная способность. Им нужно лекарства дозировать с учетом возрастных особенностей.

II. Биотранспорт – после всасывания лекарств в кровь они вступают в обратное взаимодействие с т.н. транспортными белками, к которым относятся белки сыворотки крови.

Подавляющее число лекарства (90%) вступает в обратимые взаимодействия с человеческим сывороточным альбумином. А также взаимодействует с глобулинами, липопротеидами, гликопротеидами. Концентрация связанной с белком фракции соответствует свободной, т.е.: [С связ ] = [С своб ].

Фармакологической активностью обладает лишь свободная, несвязанная с белком фракция, а связанная является своего рода резервом препарата в крови.

Связанная часть ЛС транспортным белком определяет:

1. Силу фармакологического действия лекарства.

2. Продолжительность его действия.

Места связывания белка являются общими для многих веществ.

Процесс обратимого взаимодействия лекарств с транспортными белками характеризуется следующими фармакокинетическими параметрами:

1. К асс (ЛС + белок) – характеризует степень сродства или силу обратимого взаимодействия препарата с белком сыворотки крови (моль -1).

2. N – показатель, который свидетельствует о количестве мест фиксации на молекуле белка для молекулы конкретного препарата.

III. Распределение лекарств в организме.

Как правило, лекарства в организме распределяются по органам и тканям неравномерно с учетом их тропности (сродства).

На характер распределения лекарств в организме влияют следующие факторы:

1. Степень растворимости в липидах.

2. Интенсивность регионарного или местного кровоснабжения.

3. Степень сродства к транспортным белкам.

4. Состояние биологических барьеров (стенок капилляров, биомембран, гематоэнцефалических и плацентарных).

Основными местами распределения ЛС в организме являются:

1. Внеклеточная жидкость.

2. Внутриклеточная жидкость.

3. Жировая ткань.

Параметры:

1. Объем распределения (Vd) - степень захвата ЛС тканями из крови (л, мл).

IV. Биотрансформация.

Один из центральных этапов фармакокинетики и основной путь детоксикации (обезвреживания) ЛС в организме.

В биотрансформации принимают участие:

5. Плацента

Биотрансформация осуществляется в 2 фазы.

Реакции 1 фазы:

Гидроксилирование, окислительно-восстановтиельные реакции, дезаминарование, дезалкилирование и т.д. В процессе реакций этой фазы происходит изменение структуры молекулы препарата так, что он становится более гидрофильным. Это обеспечивает более легкую экскрецию из организма с мочой.

Реакции I фазы осуществляются с помощью ферментов эндоплазматического ретикулума (микросомальные или ферменты монооксигеназной системы, основным из которых является цитохром Р450). Лекарства могут как усиливать, так и уменьшать активность этого фермента. ЛС, прошедшие I фазу, структурно подготовлены к реакциям II фазы.

В процессе реакций II фазы образуются коньюгаты или парные соединения препарата с одним из эндогенных веществ (например, с глюкуроновой кислотой, глутатионом, глицином). Образование коньюгатов происходит при каталитической активности одного из одноименных ферментов, например (препарат +глюкуроновая кислота – образуется при помощи глюкуронидтрансферазы). Образовавшиеся коньюгаты являются фармакологически неактивными веществами и легко выводятся из организма с одним из экскретов. Однако не вся введенная доза ЛС подвергается биотрансформации, часть её выводится в неизмененном виде.

Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотры: 2724 | Нарушение авторских прав

Под метаболизмом (биотрансформацией) лекарственных препаратов понимают комплекс их превращений в организме, в результате которых образуются полярные водорастворимые вещества - метаболиты. В большинстве случаев метаболиты менее активны и менее токсичны исходных соединений. Но из правила есть исключения, когда метаболиты активнее исходных соединений.
Метаболизм лекарственных препаратов в организме определяется генетическими факторами, полом, возрастом, особенностями питания, заболеванием и его тяжестью, факторами внешней среды, а также путем поступления в организм.
При пероральном приеме лекарственный препарат, прежде всего, всасывается слизистой пищеварительного канала, и уже здесь начинает претерпевать метаболические изменения. Некоторые лекарственные препараты метаболизируются не только ферментами пищеварительного канала, но и кишечными бактериями.
Принимаемые внутрь лекарственные препараты из-за поступления в системный кровоток через печень делятся на два типа, соответственно, с высоким и низким печеночным клиренсом. Для первого типа характерна высокая степень экстракции гепа- тоцитами из крови, которая в значительной мере зависит от скорости внутрипеченочного кровотока. Печеночный клиренс лекарственных препаратов второго типа определяется не скоростью кровотока, но емкостью ферментативных систем печени и скоростью их связывания с белками печени. Печени принадлежит исключительное место в метаболизме лекарственных препаратов, поэтому всегда необходимо уделять исключительное внимание ее функциональному состоянию. При заболеваниях печени метаболизм лекарственных препаратов всегда нарушается, и обычно замедляется. При циррозе печени их биодоступность возрастает из-за развития портокавальных анастомозов и поступления части в системный кровоток, минуя печень. В таких случаях может увеличиваться их токсическое влияние на мозг.
Метаболизм лекарственного препарата при приеме внутрь до попадания в системный кровоток называют «эффектом первого прохождения». Чем меньше доза лекарственного препарата, тем большая часть его метаболизируется до попадання в системный кровоток, и наоборот. С некоторой дозы участвующие в метаболизме лекарственного препарата ферментативные системы насыщаются, а его биодоступность возрастает.
Различают несинтетический (оксиление, восстановление, гидролиз) и синтетический типы и/или этапы реакций метаболизма. Несинтетический тип (этап I) делится на реакции, катализируемые микросомальными (эндоплазматического ретикулума) ферментами и немикросомальными ферментами. В основе синтетического (этап II) типа реакций лежит конъюнгация лекарственных средств с эндогенными субстратами (глюкуроновая кислота, сульфаты, глицин, глутатион, метильные группы и вода) че - рез гидроксильную, карбоксильную, аминную и эпоксидную функциональные группы. После завершения реакции молекула препарата становится более полярной и легче выводится из организма.
Микросомальному метаболизму подвергаются в первую очередь жирорастворимые лекарственные препараты, легко проникающие через мембраны клеток в эндоплазматический ретикулум, где они связываются с одним из цитохромов системы Р446-Р455, являющимися первичными компонентами окислительной ферментной системы. Скорость метаболизма определяется концентрацией цитохромов, соотношением их форм, сродством к субстрату, концентрацией цитохром-с-редуктазы и скоростью восстановления комплекса «лекарственный препарат - цитохром Р450». На нее влияет также конкурирование эндогенных и экзогенных субстратов. Дальнейшее окисление происходит под влиянием оксидазы и редуктазы при участии НАДФ и молекулярного кислорода. Оксидазы катализируют дезаминирование первичных и вторичных аминов, гидроксилирование боковых цепей и ароматических колец гетероциклических соединений, а также образование сульфоксидов и деалкилирования. Микросомальные ферменты контролируют также конъюгацию лекарственных препаратов с глюкуроновой кислотой. Этим путем из организма выводятся эстрогены, глюкокортикоиды, прогестерон, наркотические анальгетики, салицилаты, барбитураты, антибиотики, др.
Активность микросомальных ферментов разными веществами может активироваться и подавляяться. Активность цитохромов падает под влиянием ксикаина, совкаина, бенкаина, индерала, вискена, эралдина, др., и возрастает под влиянием барбитуратов, фенилбутазона, кофеина, этанола, никотина, бутадиона, нейролептиков, амидопирина, хлорциклизина, димедрола, мепробамата, трициклических антидепрессантов, бензонала, хинина, кордиамина, др.
Немикросомальному метаболизму подвергается небольшое число лекарственных препаратов, как, например, ацетилсалициловая кислота и сульфаниламиды.
При несинтетическом типе метаболизма из некоторых ксенобиотиков могут образовываться активные реакционно-способные вещества, включая эпоксиды и азотсодержащие оксиды. Последние при недостаточности эпоксидгидраз и глутатионпер- оксидаз взаимодействуют со структурными и ферментными белками и повреждают их. Повреждение придает им свойства аутоантигенов и в результате запускаются аутоиммунные реакции с возможными канцерогенезом, мутагенезом, тератогенезом, др.
Что касается синтетического типа метаболизма с анаболической направленностью реакций и образованием конъюгатов с остатками различных кислот или других соединений, сульфатирование формируется к моменту рождения, метилирование - спустя месяц жизни, глюкуронидация - спустя два месяца, соединение с цистеином и глутатионом - через три мсяца, и с глицином - спустя шесть месяцев. При этом недостаточность одного из путей образования парных соединений частично может компенсироваться другими.

Фармакокинетика – это раздел фармакологии (греч. pharmakon – лекарство и kinētikos – относящийся к движению), изучающий закономерности абсорбции, распределения, превращения (биотрансформации) и экскреции (элиминации) лекарственных веществ в организме человека и животных.

Абсорбция – всасывание лекарственного препарата. Введенное лекарство переходит из места введения (например, желудочно-кишечный тракт, мышца) в кровь, которая разносит его по организму и доставляет в различные ткани органов и систем. Скорость и полнота всасывания характеризуют биодоступность лекарства (параметр фармакокинетики, показывающий, какая часть лекарства достигла системного кровотока). Естественно, что при внутривенном и внутриартериальном введении лекарственное вещество попадает в кровоток сразу и полностью, и его биодоступность составляет 100%.

При всасывании лекарство должно пройти через клеточные мембраны кожи, слизистых оболочек, стенок капилляров , клеточных и субклеточных структур.

В зависимости от свойств лекарства и барьеров, через которые оно проникает, а также способа введения все механизмы всасывания можно разделить на четыре основных вида: диффузия (проникновение молекул за счет теплового движения), фильтрация (прохождение молекул через поры под действием давления), активный транспорт (перенос с затратами энергии) и осмос , при котором молекула лекарства как бы продавливается через оболочку мембраны. Эти же механизмы транспорта через мембраны участвуют в распределении лекарств в организме, и при их выведении.

Распределение – проникновение лекарственного средства в различные органы, ткани и жидкости организма. От распределения лекарства в организме зависит скорость наступления фармакологического эффекта, его интенсивность и продолжительность. Для того чтобы начать действовать, лекарственное вещество должно сконцентрироваться в нужном месте в достаточном количестве и оставаться там длительное время.

В большинстве случаев лекарство распределяется в организме неравномерно, в различных тканях его концентрации отличаются в 10 и более раз. Неравномерное распределение лекарственного препарата в тканях обусловлено различиями в проницаемости биологических барьеров, интенсивности кровоснабжения тканей и органов. Клеточные мембраны – главное препятствие на пути молекул лекарственного вещества к месту действия. Различные ткани человека обладают набором мембран с различной “пропускной способностью”. Легче всего преодолеваются стенки капилляров, самые труднопреодолимые барьеры между кровью и тканями мозга – гематоэнцефалический барьер и между кровью матери и плода – плацентарный барьер .

В сосудистом русле лекарственное вещество в большей или меньшей степени связывается с белками плазмы. Комплексы “белок + лекарство” не способны “протиснуться” сквозь стенку капилляра. Как правило, связывание с белками плазмы крови носит обратимый характер и ведет к замедлению наступления эффекта и увеличению продолжительности действия лекарств.

Неравномерность распределения лекарства в организме часто вызывает побочные действия. Необходимо научиться управлять распределением лекарств в человеческом организме. Находить лекарственные вещества, способные избирательно накапливаться в определенных тканях. Создавать лекарственные формы, высвобождающие лекарство там, где необходимо его действие.

Метаболизм – биотрансформация лекарственного средства с образованием одного или нескольких метаболитов.

Часть лекарственных средств действует в организме и выводится в неизмененном виде, а часть подвергается в организме биотрансформации. В биотрансформации лекарственных веществ в организме человека и животных принимают участие различные органы и ткани – печень, легкие, кожа, почки, плацента. Наиболее активно процессы биотрансформации лекарственных средств протекают в печени, что связано с выполнением этим органом детоксикационной, барьерной и экскреторной функций.

Можно выделить два основных направления биотрансформации лекарственных веществ – метаболическую трансформацию и конъюгацию.

Под метаболической трансформацией понимают окисление, восстановление или гидролиз поступившего лекарственного вещества микросомальными оксидазами печени либо других органов.

Под конъюгацией понимают биохимический процесс, сопровождающийся присоединением к лекарственному веществу или его метаболитам различного рода химических группировок или молекул эндогенных соединений.

При описанных процессах лекарственные средства, поступающие в организм, превращаются в более водорастворимые соединения. Это, с одной стороны, может привести к изменению активности, а с другой к выведению этих веществ из организма.

В результате метаболической трансформации и конъюгации лекарственные средства обычно изменяются, либо же совсем лишаются своей фармакологической активности.

Метаболизм или биотрансформация лекарственного препарата часто приводит к превращению жирорастворимых веществ в полярные и наконец, водорастворимые. Эти метаболиты в меньшей степени биологически активны, а биотрансформация облегчает их экскрецию с мочой или желчью.

Экскреция – выведение лекарств из организма после того, как они частично или полностью превращаются в водорастворимые метаболиты (некоторые препараты экскретируются в неизмененном виде); экскреция лекарств осуществляется с мочой, желчью, выдыхаемым воздухом, потом, молоком, калом, со слюной.

Экскреция лекарств кишечная – выведение лекарств сначала с желчью, а затем с калом.

Экскреция лекарств легочная – выведение лекарств через легкие, преимущественно средств для ингаляционного наркоза.

Экскреция лекарств почечная – основной путь экскреции лекарств; зависит от величины почечного клиренса, концентрации лекарства в крови, степени связывания препарата с белками.

Экскреция лекарств с грудным молоком – выделение лекарств во время лактации с молоком (снотворные, анальгетики, фенилин, амиодорон, ацетилсалициловая кислота, соталол, этиловый спирт).

Большинство лекарственных веществ или растворимых в воде метаболитов жирорастворимых веществ выделяются почками. Водорастворимые вещества, находящиеся в крови, могут выделяться с мочой путем пассивной клубочковой фильтрации, активной канальцевой секреции или путем блокады активной, или чаще пассивной канальцевой реабсорбции.

Фильтрация – основной механизм экскреции почками лекарств, не связанных с белками плазмы крови. В связи с этим в фармакокинетике элиминирующую функцию почек оценивают по скорости именно этого процесса.

Фильтрация лекарств в клубочках осуществляется пассивно. Молекулярная масса веществ не должна быть больше 5-10 тыс, они не должны быть связаны с белками плазмы крови.

Секреция – процесс активный (с затратой энергии при участии специальных транспортных систем), не зависящий от связывания препаратов с белками плазмы крови. Реабсорбция глюкозы, аминокислот, катионов и анионов происходит активно, а жирорастворимых веществ - пассивно.

Способность почек к выведению лекарств путем фильтрации проверяется по экскреции эндогенного креатинина, так как оба процесса происходят параллельно с одинаковой скоростью.

При почечной недостаточности корректировку режима дозирования осуществляют с помощью расчета клиренса эндогенного креатинина (С/кр). Клиренс – это гипотетический объем плазмы крови, который полностью очищается от лекарственного средства за единицу времени. В норме клиренс эндогенного креатинина составляет 80-120 мл/мин. Кроме того, для определения клиренса эндогенного креатинина существуют специальные номограммы. Они составлены с учетом уровня креатинина в сыворотке крови, массы тела и роста больного.

Количественно элиминацию ксенобиотика можно оценить и с помощью коэффициента элиминации. Он отражает ту часть (в процентах) лекарственного вещества, на которую происходит уменьшение его концентрации в организме в единицу времени (чаще за сутки).

Связь между объемом распределения и клиренсом вещества выражается периодом полувыведения (T1/2). Период полувыведения вещества – это время, за которое концентрация его в плазме крови снижается наполовину.

Основная задача фармакокинетики заключается в выявлении связей между концентрацией лекарственного средства или его метаболита (метаболитов) в биологических жидкостях и тканях и фармакологическим эффектом.

Все количественные и качественные процессы входят в понятие первичной фармакологической реакции. Обычно она протекает скрыто и проявляется в виде клинически диагностируемых реакций организма или, как их принято называть, фармакологических эффектов, обусловленных физиологическими свойствами клеток, органов и систем. Каждый эффект лекарства, как правило, по времени можно разделить на латентный период, время максимального лечебного эффекта и его продолжительность. Каждый из этапов обусловлен рядом биологических процессов. Так, латентный период определяется в основном путем введения, скоростью всасывания и распределения вещества по органам и тканям, в меньшей степени - его скоростью биотрансформации и экскреции. Продолжительность эффекта обусловлена преимущественно скоростью инактивации и выделения. Определенное значение имеют перераспределение действующего агента между местами действия и депонирования, фармакологические реакции и развитие толерантности. В большинстве случаев с увеличением дозы лекарства уменьшается латентный период, увеличиваются эффект и его продолжительность. Удобно и практически важно выражать продолжительность лечебного действия полупериодом снижения эффекта. Если полупериод совпадает с концентрацией вещества в плазме, получают объективный критерий для контроля и направленной регуляции терапевтической активности.

Фармакодинамика и фармакокинетика лекарств усложняется при различных патологических состояниях. Каждое заболевание как бы по-своему моделирует фармакологический эффект, в случае нескольких заболеваний картина еще более усложняется.

Конечно, при поражении печени преимущественно нарушается биотрансформация лекарств; болезни почек, как правило, сопровождаются замедлением экскреции ксенобиотика. Однако такие однозначные фармакокинетические модуляции наблюдаются редко, чаще фармакокинетические сдвиги переплетаются со сложными фармакодинамическими изменениями. Тогда не только при одном заболевании повышается или понижается действие лекарства, но в течение заболевания отмечаются существенные колебания, обусловленные как динамикой самого патологического процесса, так и применяемыми в процессе лечения средствами.

ГЛОССАРИЙ

Абсорбция – всасывание, процесс попадание лекарственного вещества с места введения в общий кровоток

Абстиненция – болезненное состояние, возникающее при резком прекращении приема наркотических и других веществ, вызывающих зависимость, сопровождающееся психическими и неврологическими расстройствами.

Авитаминоз – витаминная недостаточность.

Агонист – вещество, вызывающее при взаимодействии с рецептором эффект медиатора.

Аккомодация – приспособление.

Активный транспорт – перенос лекарственных веществ внутрь клетки или из клетки, протекающий с затратой энергии.

Анафилаксия – аллергическая реакция немедленного типа, сопровождается бронхоспазмом и отеком гортани.

Анемия – малокровие.

Анорексигенные средства – средства, снижающие аппетит.

Антагонист – лекарственное вещество, ослабляющее действие другого препарата.

Антациды – лекарственные средства, применяемые при заболеваниях органов пищеварения с целью нейтрализации содержащейся в желудке соляной кислоты.

Антиагреганты – средства, препятствующие склеиванию форменных элементов крови.

Антиангинальные средства – лекарственные средства, применяемые для купирования и профилактики приступов стенокардии.

Антикоагулянты – средства, тормозящие свертываемость крови.

Биодоступность – параметр фармакокинетики, показывающий, какая часть лекарства попала в общий кровотк.

Биотрансформация – процесс превращения лекарственных веществ в организме в другие химические соединения.

Бронхолитики – Средства, вызывающие расслабление гладкой мускулатуры бронхов, расширяющие их просвет и устраняющие спазм.

Витамины – низкомолякулярные соединения, участвующие в различных биохимических процессах организма.

Ганглиоблокаторы – средства, препятствующие передаче возбуждения в ганглиях вегетативной нервной системы.

Гастропротекторы – средства, защищающие слизистую желудка от повреждающего воздействия.

Гематоэнцефалический барьер – барьер, препятствующий обмену веществ между кровью и нервной тканью (мозгом).

Гемопоэз – процесс образования, развития и созревания клеток крови.

Гепатопротекторы – средства, повышающие устойчивость печени к различным воздействиям.

Гипергликемия – повышенное содержание глюкозы в крови.

Гипоксия – недостаточное снабжение клеток кислородом.

Гомеостаз – постоянство внутренней среды организма.

Дезинфицирующие средства – противомикробные средства, предназначенные для уничтожения микробов в окружающей среде.

Дисбактериоз – изменение соотношения и состава естественной микробной флоры человека.

Диспепсия – расстройство пищеварения.

Доза – количество лекарственного вещества, введенное в организм.

Дофамин – медиатор нервной системы.

Желчегонные средства – средства, усиливающие желчеобразование.

Идиосинкразия – необычный эффект лекарства, не связанный с аллергией.

Иммунодепрессанты – средства, угнетающие процессы иммунитета.

Иммуномодуляторы – средства, изменяющие иммунные реакции.

Иммуностимуляторы – средства, стимулирующие процессы иммунитета.

Ингибиторы протонного насоса – средства, препятствующие выходу ионов водорода из клеток слизистой оболочки желудка и в результате этого – образованию соляной кислоты.

Клиренс – очищение, определяется способностью организма элиминировать лекарственные препараты за единицу времени.

Коагулянты – средства, стимулирующие процессы свертывания крови и останавливающие кровотечение.

Контрацептивные средства – средства для предупреждения беременности.

Кумуляция – накопление биологически активных веществ при повторных воздействиях.

Медиатор – биологически активное вещество, образуемое клетками или нгервными окончаниями, осуществляют межклеточные контакты.

Метаболиты – промежуточные продукты обмена веществ.

Мидриаз – расширение зрачка.

Миоз – сужение зрачка.

Минералокортикоиды – группа стероидных гормонов, преимущественно влияющих на водно-солевой обмен.

Миорелаксанты – средства, снижающие тонус скелетной мускулатуры с уменьшением двигательной активности вплоть до полного обездвиживания.

Мочегонные средства (диуретики) – средства, увеличивающие мочеотделение и способствующие выведению из организма солей и воды.

Муколитики – средства, способствующие разжижению мокроты.

Наркотические анальгетики (опиоиды) – средства, избирательно подавляющие болевую чувствительность за счет взаимодействия со специфическими опиоидными рецепторами, вызывают развитие психической и физической зависимости.

Нейролептики (антипсихотические средства) – средства, оказывающие тормозящее влияние на функции ЦНС, устраняют проявления психозов.

Ненаркотические анальгетики (НПВС) – средства, ослабляющие или устраняющие боль, главным образом, воспалительного характера.

Ноотропные средства – средства, стимулирующие обмен веществ в нервных клетках и защищающие от гипоксии, способствуют нормализации психических процессов (мышление, память, обучаемость).

Отхаркивающие средства – средства, облегчающие при кашле отделение и удаление мокроты.

Парентеральный путь введения – введение в организм, минуя пищеварительный тракт.

Премедикация – применение лекарственных средств для подготовки больного к общей или местной анестезии.

Распределение – процесс проникновения лекарства из кровотока в ткани.

Резорбтивное действие – действие лекарственного вещества после всасывания в кровь.

Селективное действие – избирательное действие.

Синергизм – взаимно усиливающее действие лекарственных средств при совместном применении.

Сублингвально – под язык.

Тератогенность – токсичность лекарственных средств, характеризующаяся способностью оказывать повреждающее действие на плод.

Токсичность – действие лекарственных средств, наносящее вред организму.

Толерантность – способность противостоять действию лекарственных веществ в больших дозах без проявлений его повреждающего фактора.

Фармакодинамика – раздел фармакологии, изучающий действие лекарств на организм, механизм действия, характер, силу и длительность эффектов.

Фармакокинетика – раздел фармакологии, изучающий процессы абсорбции, распределения, метаболизма и экскреции лекарственных средств в организме.

Фармакология – медико-биологическая наука о действии лекарственных веществ на организм человека.

Фибринолитики – средства, способствующие растворению фибринового сгустка.

Химиотерапевтические средства – средства, избирательно действующие на подавление жизнедеятельности микроорганизмов или клеток опухолей.

Холиноблокаторы (холинолитики) – средства, препятствующие взаимодействию с холинорецепторами ацетихолина.

Холиномиметики – средства, возбуждающие и способствующие возбуждению холинорецепторов.

Экскреция – выведение.

Энтеральное введение лекарства – введение лекарственных средств через желудочно-кишечный тракт.

Контрольные вопросы к I части Конспекта лекций

1. Что изучает фармакология?

2. Как развивалась наука о лекарствах в древние времена

3. Фармакология на территории России

4. Путь лекарственного препарата от химического синтеза до внедрения в производство

5. Основные понятия фармакологии: лекарственное вещество, фармацевтическая субстанция, лекарственный препарат, лекарственная форма.

6. Классификация лекарственных форм

7. Назвать твердые лекарственные формы

8. Пути введения твердых лекарственных форм

9. Какие лекарственные формы относятся к мягким

10. Особенности применения мягких лекарственных форм

11. Какие лекарственные формы относятся к жидким?

12. Растворы для внутреннего применения

13. Растворы для инъекций

14. Дать определение фармакодинамике

15. Механизм действия лекарств

16. Фармакологические эффекты

17. Дать определение фармакокинетике

18. Абсорбция лекарственных препаратов

19. Распределение лекарств

20. Биотрансформация лекарств

21. Экскреция лекарственных препаратов