3 курс / Фармакология / Фармакокинетический_мониторинг_лекарственных_средств_И_Ф_Беленичев

ПРОБЫ			Время исследования,ч
	0.25	0,5	1		2		4	8
1	2	238	90		60		31	5
2	2	236	73		66		33	6
3	4	235	94		53		32	7
4	3	240	81		62		37	5
5	1	217	72		54		26	6
Среднее значение	2,4	233,2	82,0		59,0		31,8	5,8
концентраций
Натуральный
логарифм (LnC)	0,87	5,5	4,4		4,1		3,5	1,8
концентраций

Следующим этапом строят графики зависимости концентрации от времени («C - t»)и зависимости натурального логарифма концентрации от времени

(«LnС - t»).

Рис.1. Фармакокинетика препарата А при его внутримышечном введении в

дозе 500 мкг/кг

21

Рис.2. График зависимости натурального логарифма концентрации препарата А при его внутримышечном введении в дозе 500 мкг/кг

Константу скорости абсорбции (k01) вычисляем как тангенс угла наклона (ά) графика в полулогарифмических координатах: tgά =k01=0,34.

Период полуэлиминации (t1/2) определяем из зависимости:

T1/2 = --- 0k,693--=2,4 часа

Таким образом, в приведенном выше примере представлены основные приемы расчета фармакокинетических параметров, характеризующих процессы распределения и экскреции лекарственного препарата.

22

БИОТРАНСПОРТ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

Основным связывающим компонентом органов и тканей являются белки. Наиболее полно изучены различные аспекты связывания лекарств сывороточными белками. Связывание с белками сыворотки крови людей для разных препаратов очень различается – от нескольких процентов (например, миорелаксант панкуроний связывается на 7%) до почти полного связывания (например, противовоспалительный препарат тиопинак связывается на 99,5%). Отмечены большие различия в связывании с сывороточными белками среди отдельных представителей одной группы препаратов: среди пенициллинов величина связывания колеблется от 10-30% (ампициллин, амоксициллин, метициллин) до 86-97% (диклоксациллин, флуклоксациллин). Среди цефалоспоринов есть малосвязывающиеся белками препараты (цефалексин, цефрадин) и существуют антибиотики, величина связывания которых достигает 85-95% (цефазолин). В некоторых случаях даже небольшие изменения в структуре вещества значительно отражаются на его способности взаимодействовать с белком.

Основными белками, связывающими большинство препаратов, являются альбумины. Во многих случаях препараты сорбируются одновременно различными белковыми фракциями крови :тетрациклин на 54 % связывается с альбуминами, на 38 % различными липопротеинами, на 8 % другими белками сыворотки крови. В большинстве случаев, когда речь идет о связывании лекарств сывороткой крови или белками сыворотки крови, обычно имеется в виду суммарное связывание различными белками и другими фракциями сыворотки крови.

Влияние условий исследования

Количественные показатели связывания сывороточными белками человека даже для одних и тех же препаратов весьма существенно различаются.

Существенная вариабельность показателей связывания одного и того же препарата, кроме индивидуальных различий, может объясняться особенностями метода изучения связывания. При изучении связывания микробиологическим методом (естественно, что это относится только к препаратам, обладающим антибактериальной активностью) обоснованно предполагается, что антимикробной активностью обладает только не связанная белком часть препарата .Снижение активности препарата может зависеть не только от сорбции его на белках, но и от частичной инактивации в присутствие сыворотки крови, кроме того, сыворотка крови может менять чувствительность тест-микроба к препарату. Белковый субстрат может изменять диффузные свойства лекарств (при изучении связывания методом диффузии в агар). Метод равновесного диализа

23

даст информацию о суммарном (обратимом и необратимом) снижении концентрации исследуемого вещества в диализиом «метке». Только в случае, если препарат не разрушается в процессе исследования, это снижение, соответствует уравниванию концентрации свободного препарата по обе стороны диализной мембраны .Важное значение приобретает поправка на разрушение многих нестабильных лекарств. Кроме того, необходимо учитывать связывание исследуемого препарата самой полунепроницаемой мембраной, которая применяется при этом ме тоде. Ошибки опыта могут быть связаны с нарушением целостности мембраны, а также с несоблюдением сроков установления диффузного равновесия. Метод ультрафильтрации основан на отделении безбелковой фазы при фильтрации биологической жидкости через полунепроницаемую мембрану под давлением; недостатком метода является увеличение концентрации белка в процессе фильтрацию. Связывание препаратов с белками исследуют также спектроскопическими методами.

Различие в величинах связывания одного и того же препарата может зависеть от условия проведения исследований. Большинство исследователей считают, что колебания температуры от 0 до 370С мало отражается на величине связывания лекарств с белками. Однако некоторые авторы отмечают небольшое снижение показателя связывание препаратов с повышением температуры. Следует иметь в виду, что инкубация лекарственных средств в сыворотке крови при температуре 370С может сопровождаться их ферментативной инактивацией, из-за чего при изучении связывания лекарств при температуре тела человека необходимо изучить вопрос его биотрансформации сывороткой крови. Изменения рН среды могут отражаться на величине связывания препаратов белками. Отмечалось увеличение связывания пенициллинов и тетрациклинов сывороточными белками при повышении рН среды. Длительно хранившаяся сыворотка обладает более низкой связывающей способностью вследствие того, что при хранении в рефрижераторе сыворотка теряет углекислоту и в результате возрастает значение рН.

Присутствие ионов металлов в среде может вызвать изменение связывания лекарств: например, образование комплексов тетрациклина с альбуминами плазмы наблюдается в присутствии ионов цинка и не происходит при наличии в среде ионов кальция.

Величина связывания препаратов зависит от состава инкубационной среды. Комплексообразующее действие альбумина уменьшается при повышении его концентрации в растворе. Значительные изменения белкового состава могут существенно влиять на сорбционные свойства крови.

Существует зависимость между количественными показателями связывания и концентрацией исследуемого вещества. При низкой концентрации препарата количество связанного лекарства возрастает пропорционально увеличению его

24

общей концентрации, а процент связывания не меняется. По мере насыщения способность белков связывать лекарство уменьшается, а процент связывания снижается. Насыщение сывороточных белков в большинстве случаев происходит при концентрациях, которые намного превышают наблюдаемые при использовании в клинике рекомендуемых обычно доз. В ряде случаев, при применении очень высоких доз (например, при некоторых заболеваниях применяют пенициллин в дозах, составляющих десятки млн. ЕД) концентрация лекарства может быть настолько высокой, что превысит предел насыщения белков сыворотки крови. Вместе с тем следует иметь в виду, что для некоторых препаратов предел достаточно низок.

Многочисленные исследования свидетельствуют о различии, часто весьма существенном, в связывании одного и того же препарата белками сыворотки крови различной видовой принадлежности.

Видовые различия в связывании препаратов приводят к важному практическому заключению о том, что замена сыворотки крови человека бычьей или другой сывороткой для приготовления стандартного раствора при определении концентраций антибиотиков в сыворотке крови человека методом диффузии в агар часто неправомерна.

Влияние связывания на активность препаратов

В опытах in vitro показано, что чем больше связывается препарат, тем больше снижается его активность. Например, активность пенициллинов в присутствии белков сыворотки соответствует уровню свободного препарата:

Связывание, оцененное по снижению минимальной подавляющей концентрации (МПК) пенициллинов в среде, содержащей 95% сыворотки крови человека, практически совпадает с величиной связывания антибиотиков этой же сывороткой при исследовании методом ультрафильтрации.

Распространенное мнение о том, что снижение связывания препарата с белками сыворотки обязательно приводит к увеличению фармакологического эффекта при стандартных схемах дозирования, является не вполне обоснованным. Дело в том, что увеличение уровня свободного, не связанного с белками препарата приводит во многих случаях к повышению скорости его распределения и элиминации. В результате стационарный уровень свободного лекарства (и его эффект) при курсовом приеме возвращается к нормальному, хотя общая концентрация препарата может при этом значительно снизится. Это обстоятельство, а также насыщенный характер связывания лекарственных средств белками сыворотки может быть причиной качественных различий в кинетике изменения концентрации свободного препарата и суммарной концентрации свободного и связанного препарата. Данные фармакокинетики этазола удалось

25

описать линейной моделью лишь применительно к свободному препарату, тогда как кинетика изменения в сыворотке общей концентрации того же препарата оказалась нелинейной.

Снижение активности лекарства может наблюдаться не только в результате его связывания различными компонентами тканей, но и при необратимом изменении молекулы препарата под действием ферментов органов и тканей, а также микроорганизмов. Эти два процесса, приводящие к снижению специфической активности лекарства, принципиально различаются. В одном случае (метаболизм, биотрансформация) процесс протекает во времени, чаще всего катализируется различными ферментами, приводит к необратимой потере активности и сокращает время пребывания неизмененного лекарства в организме. Связывание же осуществляется практически одномоментно, приводит только к временной потере активности лекарства и сопровождается пролангацией пребывания в органах и тканях. Связывание лекарства с белками является обратным процессом. Когда часть свободного лекарства элиминирует в результате экскреции или метаболизма, то происходит диссоциация комплекса препарата с белком с высвобождением свободного лекарства и в результате при небольшой общей концентрации поддерживается постоянное соотношение между свободным и связанным препаратом. Обратимость процессов образования и разрушения комплексов лекарства с белком доказана для различных классов фармакологических средств.

Индивидуальные различия в связывании

Показатели связывания препаратов сывороткой крови устанавливаются часто с применением смеси сывороток нескольких индивидов (особей) одной видовой принадлежности, полученные таким образом средние величины не отражают индивидуальных колебаний в связывающей способности сыворотки. В качестве средовых факторов, влияющих на связывание препаратов с белками, могут быть влияние пищи, заболеваний, а также различные другие факторы, которые могут изменить уровень некоторых эндогенных веществ, связывающихся с теми же белками, или концентрацию самих связывающих макромолекул. Свободные жирные кислоты и билирубин являются типичными примерами эндогенных веществ, которые интенсивно связываются с альбумином, и физиологические вариации, а тем более патологические, в концентрации этих веществ могут оказывать (по конкурентному типу или путем изменения конформации белка) влияние на степень связывания лекарственных препаратов.

Влияние возраста

Значительная вариабельность в связывании лекарственных средств сывороточными белками определяется различными физиологическими

26

факторами, среди которых немаловажную роль играет возраст объектов, сыворотка которых подвергается исследованию. Альбумин крови новорожденных ( 1-31 день после рождения ) и детей первого года жизни связывает некоторые препараты в меньшей степени, чем альбумин крови взрослых; в еще меньшей степени связывался препараты с альбумином плода.

Причинами, объясняющими изменения связывания у новорожденных, являются качественные отличия в структуре альбумина (фетальный альбумин) и относительно низкое значение рН сыворотки крови у новорожденных.

Менее изученным является вопрос о связывающей способности сывороточных белков в пожилом возрасте.

Влияние других факторов

Не установлено достоверных половых различий в связывающей способности белков крови.

При беременности, сопровождающейся гипоальбуминемией, наблюдается снижение связывания некоторых препаратов сывороточным альбумином.

В ряде случаев связывающая способность сывороточных белков изменяется в результате приема пищи с высоким содержанием жиров. Например, при алиментарной липидемии, вызванной приемом 50 г сливочного масла с белым хлебом, через 4 ч возрастает способность сывороточного альбумина связывать сульфаниламиды и снижается к 6-7 ч после приема масла.

Влияние связывания на динамику уровня лекарственных средств в сыворотке крови

Связывание лекарственных средств белками крови и других тканей оказывает большое влияние на их фармакокинетику, в том числе на уровни свободного (активного) препарата в крови, на его проникновение в другие ткани и органы; на метаболизм и экскрецию.

Известно, что большие молекулы, к которым относятся и альбумины, не способны диффундировать через полупроницаемые мембраны, например эндотелий капилляров. Молекулы лекарства, связанные с макромолекулами, также не способны к диффузии. Первичный эффект белкового связывания заключается в сосредоточении молекул лекарства внутри сосудистого русла, в затруднении проникновения препарата в другие ткани.

При прочих равных условиях количество свободного (не связанного с белками) препарата в сыворотке крови будет большим для лекарств, связывающихся сывороткой крови в меньшей степени.

27

Влияние связывания на проникновение лекарственных препаратов в ткани организма

Диффузия лекарства в интерстициальное пространство определяется концентрацией свободного (не связанного с белком ) препарата. В состоянии равновесия концентрация свободного лекарства по обеим сторонам капиллярной мембраны одинакова. Общая концентрация лекарства в разных тканях различается в зависимости от его связывания с белками. Концентрация свободного препарата в ткани определяется концентрацией свободного препарата в плазме.

По мере повышения концентрации препарата в плазме несвязанные молекулы будут проникать в ткани и уровни лекарства по обе стороны мембраны будут выравниваться. Уровень общей концентрации лекарства в тканях зависит от состава жидкости этих тканей. В тканях могут присутствовать белки, которые также связывают препарат, и в результате устанавливается равновесие между свободным и связанным лекарством как в крови, так и в экстраваскулярной жидкости. При низкой величине такого связывания количество общего и свободного препарата в экстраваскулярной жидкости может быть снижено в результате высокого связывания препарата в сыворотке крови. Уровень общего лекарства может даже превышать плазматический уровень, если величина связывания белками экстраваскулярной жидкости высока. Таким образом, нельзя говорить, что увеличение сывороточного связывания обязательно снижает уровень лекарства, достигаемого в ткани. Степень связывания лекарства белками сыворотки крови ограничивает только уровень свободного препарата, который может быть достигнут в ткани, а уровень всего (свободного и связанного) вещества регулируется, кроме того, величиной связывания, которое наблюдается в ткани или в тканевой жидкости.

В ряде исследований, проведенных in vitro в эксперименте на животных и в клинике, рассматривается значение связывания для проникновения препаратов в ткани или в тканевую жидкость через различные гистогематические барьеры. Характеристику диффузии препаратов лучше отражают их уровни в экстрацелюлярной жидкости или тканях, которые е очень хорошо кровоснабжаются, т.е. в лимфатической, синовиальной, спинномозговой, интерстициальной жидкостях и таких тканях, как мышечная, мозговая и др.

Величина связывания лекарства сывороточными белками влияет также на скорость, с которой оно может диффундировать из сосудистого русла в ткани. Скорость диффузии вещества пропорциональна концентрации молекул свободного препарата, которая находится в соприкосновении с мембраной. Если в сыворотке крови свободно только 10% молекул, а 90% связано, то скорость диффундирования лекарства снижается в 10 раз по сравнению с тем случаем,

28

когда препарат вообще не связывается. Достигнутый уровень препарата в ткани зависит еще и от скорости элиминации лекарства из плазмы. При поддерживающейся концентрации лекарства в плазме в течение значительного периода времени равновесие между концентрацией в ткани и крови может быть в конце концов достигнуто, несмотря на высокий уровень сывороточного связывания и сниженную скорость диффузии из сосудистого русла. Уровень препарата в ткани может быть низким в результате низкой скорости диффузии и ограниченного периода времени диффузии, если лекарство быстро элиминирует из плазмы.

При таких обстоятельствах концентрация свободного лекарства в тканях сохраняет тенденцию поддерживаться на низком уровне, если величина связывания с белками сыворотки высока.

Многие исследователи установили большое влияние связывания с белками сыворотки на проникновение препаратов в слюну. Считают, что измерения концентрации в слюне может быть использовано для оценки уровня свободного препарата в крови. Такой подход основан на предположении, что по уровню препарата слюна эквивалентна ультрафильтрату сыворотки крови. Это предположение справедливо, в основном, для лекарств, практически неионизированных при физиологических значениях pH плазмы крови и слюны и приходящих в слюну путем простой диффузии, а не с участием активного транспорта. В этом случае уровень препарата в слюне фактически равен уровню свободного препарата в плазме крови и не зависит от изменения скорости выделения слюны и ее pH. Для ионизирующихся препаратов (кислоты с рКа меньше 8,5 или основания с рКа больше 5,5 ) уровень в слюне значительно зависит от рН слюны и скорости ее образования. Измерение уровня препарата в слюне может привести к ошибочным выводам, если эти условия тщательно не стандартизованы.

Влияние связывания на выведение лекарственных препаратов почками и на биотрансформацию

Влияние связывания лекарственных средств белками сыворотки крови на их почечную экскрецию зависит от механизма, с помощью которого препарат экскретируется. Если лекарство выводится почками посредством клубочковой фильтрации, то с повышением связывания сывороточными белками выделение почками снижается , так как в клубочках почек фильтруется только свободное. Не связанное с белком вещество.

При выведении лекарства из организма преимущественно канальцевой секрецией величина его связывания не играет существенной роли, так как канальцы секретируют не только свободное, но и связанное вещество. Например,

29

для пенициллинов и цефалоспоринов, которые в значительной степени секретируются в канальцах почек , связывание сывороточными белками мало отражалось на их выделении почками и на времени их циркуляции в организме. Значительное связывание лекарства с сывороточными белками может привести к уменьшению скорости его метаболизма . Отмечено, что ацетилирование сульфаниламидных препаратов заметно снижается из-за связывания с альбумином плазмы.

Представленные выше данные свидетельствуют о важной роли связывания в кинетике лекарственных средств в организме в отношении создания эффективной концентрации препаратов в крови и их элиминации из крови, прохождения лекарств через плазматическую мембрану и различные гистогематичские барьеры и достижения терапевтической концентрации в тканях, метаболизма препаратов, скорости их выведения из организма. Терапевтическая эффективность лекарств зависит от концентрации активного вещества в месте его действия и длительности его пребывания там, которые в значительной мере зависят от особенностей взаимодействия препаратов с сывороточными и другими белками.

Основные фармакокинетические параметры, характеризующие процесс биотранспорта:

Константа ассоциации (kасс) – характеризует степень родства препарата к белку (моль-1);

Число мест связывания – количество активных центров белка , на которые фиксируется одна молекула препарата.

Вопросы для самоконтроля

1.Как влияет связывание на фармакологическую активность препаратов?

2.Назовите основные связывающие белки сыворотки крови.

3.Перечислите и охарактеризуйте методы изучения связывающей способности белков.

4.Как влияет возраст человека на связующую активность сывороточных белков?

5.Как влияет связывание лекарственных средств на различные этапы фармакокинетики изучаемого препарата?

Задача

С целью определения степени обратимого комплексообразования вещества А методом равновесного диализа при помощи аппарата Чегера в модифицированном варианте проведена серия исследований, результаты которой приведены в таблице

2.

30

Данная книга в списке рекомендаций к покупке и прочтению форума сайта https://meduniver.com/