biofarmacijabiofarmacija s farmakokinetiko farmakokinetiko · volumen porazdelitve primarni...

Izločanje zdravilnih učinkovin iz telesa:Izločanje zdravilnih učinkovin iz telesa:

kinetični vidiki kinetični vidiki

BiofarmacijaBiofarmacija s s farmakokinetikofarmakokinetiko

Aleš MrharAleš Mrhar

Izločanje učinkovinIzločanje učinkovin

Izraženo sIzraženo s�� hitrostjo in maso, dX/dt = khitrostjo in maso, dX/dt = ke e UU�� očistkom in volumnom, Cl = kočistkom in volumnom, Cl = ke e VV

�� Hitrost eliminacije je količina učinkovine ki se eliminira Hitrost eliminacije je količina učinkovine ki se eliminira �� Hitrost eliminacije je količina učinkovine ki se eliminira Hitrost eliminacije je količina učinkovine ki se eliminira iz telesa na enoto časa (mg/h) preko določenega organa, iz telesa na enoto časa (mg/h) preko določenega organa, U je količina v telesuU je količina v telesu

�� Očistek je volumen tekočine, iz katerega se izloči Očistek je volumen tekočine, iz katerega se izloči učinkovina na enoto časa (L/h) preko določenega učinkovina na enoto časa (L/h) preko določenega organa, V je volumen telesaorgana, V je volumen telesa

Izločanje učinkovinIzločanje učinkovin

�� dX/dt = kdX/dt = ke e U, izločanje splošnoU, izločanje splošno

�� dUdUEE/dt = k/dt = keeUUPP, izločanje z urinom, blatom, znojem,, izločanje z urinom, blatom, znojem,izdihanim zrakom, skozi kožo, presnovo....izdihanim zrakom, skozi kožo, presnovo....

�� dUdUEUEU/dt = k/dt = keueuUUPP, izločanje z urinom, izločanje z urinomdUdUEUEU/dt, hitrost izločanja v urin/dt, hitrost izločanja v urin

�� dUdUPP/dt = /dt = -- kkeeUUPP

dUdUPP/dt, hitrost izločanja iz plazme z urinom, blatom,/dt, hitrost izločanja iz plazme z urinom, blatom,znojem, izdihanim zrakom, skozi kožo, presnovo....znojem, izdihanim zrakom, skozi kožo, presnovo....

Povezava med enačbamaPovezava med enačbama

dXdX / / dtdt = = kkee UU, , UU = V C= V C

ClCl = = dXdX / / dtdt / C / C

ClCl = = kkee U / C = U / C = kkeeVV C / C / CC = = kkeeVV

dXdX / / dtdt = = ClCl CCU je količina v telesu (plazmi)U je količina v telesu (plazmi)

C je koncentracija v telesu (plazmi)C je koncentracija v telesu (plazmi)

Osnovna farmakokinetična enačbaOsnovna farmakokinetična enačba

( )tCCldt

dX=

Celokupni plazemski očistek v l/h (Clp)

( )tCCldt

=

Celokupna hitrost izločanja učinkovine v mg/h

Plazemska koncentracija učinkovine v času t (mg/l)

dt

dXHitrost izločanja skozi ledvica R

Cl Renalni očistek

dt

dXHitrost izločanja skozi jetra H

Cl Hepatični očistekdt

..........................................

HRPClCLCl +=

( )tCCldt

dXP

=

( )∫∫∞∞

== 0 dttCClXdX P

Površina pod krivuljo, ki prikazuje odvisnost plazemske koncentracije od časa, AUC

( )∫∫ ==00

0 dttCClXdX P

celotna količina učinkovine, ki se je iz centralnega krvnega obtoka izločila iz telesa

AUC

XClP

0=

iv

iv

P AUC

DCl =

Neintravenski odmerek

Intravenski odmerek

X0= Div= FDpo

po

po

P AUC

DFCl =

Neintravenski odmerekBiološka uporabnost Obseg absorpcijeDelež odmerka ki pride v centralni krvni obtok

1F0 ≤≤ Predsistemski metabolizem, nepopolna absorpcija, razgradnja učinkovine na mestu aplikacije

Določanje AUCDoločanje AUC

β naklon terminalnega dela krivulje

( )12

212

1tt

2

CpCpAUC −

+=

β+=∞ lastlast

00

CpAUCAUC

0.4

0.5

0.6

0.7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 5 10 15 20

Cp

(m

g/l

)

t (h)

iv

po

OčistekOčistek

�� Primarni farmakokinetični parameterPrimarni farmakokinetični parameter�� Določa hitrost izločanja snovi iz telesa.Določa hitrost izločanja snovi iz telesa.�� Predstavlja volumen telesne tekočine, ki se v časovni enoti Predstavlja volumen telesne tekočine, ki se v časovni enoti

očisti snovi (L/h, mL/min).očisti snovi (L/h, mL/min).očisti snovi (L/h, mL/min).očisti snovi (L/h, mL/min).�� Odvisen samo od biološkega sistema Odvisen samo od biološkega sistema �� Neodvisen od volumna porazdelitve, odmerka, intervala Neodvisen od volumna porazdelitve, odmerka, intervala

odmerjanja in načina dajanja zdravila, pri posamezniku je odmerjanja in načina dajanja zdravila, pri posamezniku je običajno konstanten, pri bolezenskih stanjih se spreminja.običajno konstanten, pri bolezenskih stanjih se spreminja.

�� Cl=dUCl=dUEE/dt/C/dt/Cpp=k=keeVVdd=(F)D/AUC=(F)D/AUC

Očistek (Cl)

Biološka razpolovna doba, volumen porazdelitve

1313

Klinični pomenKlinični pomen

Od očistka je odvisen vzdrževalni odmerek v Od očistka je odvisen vzdrževalni odmerek v

stacionarnem stanju.stacionarnem stanju.

]h/l[Cl]l/mg[C]h/mg[Dssm

= ]h/l[Cl]l/mg[C]h/mg[Dssm

=

Vzdrževalni odmerek

Željena koncentracija v stacionarnem stanju

Telesne tekočineTelesne tekočine

Pravilo tretjin

Človek (70 kg)

2/3 vode (46.7 L) 1/3 suha snov (23.3 kg)

2/3 intracelularno (31.1 L) 1/3 ekstracelularno (15.6 L)

2/3 intersticiji (10.4 L) 1/3 kri (5.2 L) Plazma: 1-Hct

Volumen porazdelitveVolumen porazdelitve

�� Primarni farmakokinetični parameterPrimarni farmakokinetični parameter�� Kvantitativen opis porazdelitve učinkovine v telesu; da Kvantitativen opis porazdelitve učinkovine v telesu; da

informacijo o obsegu porazdeljevanja učinkovine v tkivainformacijo o obsegu porazdeljevanja učinkovine v tkiva�� Opis odnosa med količino učinkovine v telesu in njeno Opis odnosa med količino učinkovine v telesu in njeno

koncentracijo v krvi (navidezni volumen porazdelitve)koncentracijo v krvi (navidezni volumen porazdelitve)�� Neodvisen od očistka, odmerka, intervala odmerjanja in načina Neodvisen od očistka, odmerka, intervala odmerjanja in načina �� Neodvisen od očistka, odmerka, intervala odmerjanja in načina Neodvisen od očistka, odmerka, intervala odmerjanja in načina

dajanja zdravila, pri posamezniku je običajno konstanten, pri dajanja zdravila, pri posamezniku je običajno konstanten, pri bolezenskih stanjih se spreminja.bolezenskih stanjih se spreminja.

�� VVdd=D/C=D/CppGentamicin (ECF)Gentamicin (ECF) 0,25 L/kg0,25 L/kgFenazon (TBW)Fenazon (TBW) 0,6 L/kg0,6 L/kgCiprofloksacinCiprofloksacin 2,5 L/kg2,5 L/kg(kopiči se v tkivih, kjer dosega višje koncentracije kot v krvi)(kopiči se v tkivih, kjer dosega višje koncentracije kot v krvi)Azitromicin 31,0 L/kgAzitromicin 31,0 L/kg(kopiči se v fagocitih, ki ga prenesejo na mesto okužbe, zato so njegove koncentracije v vnetih tkivih nekajkrat(kopiči se v fagocitih, ki ga prenesejo na mesto okužbe, zato so njegove koncentracije v vnetih tkivih nekajkratvečje kot v zdravih)večje kot v zdravih)

Klinični pomenKlinični pomen

V nekaterih situacijah želimo takoj doseči želeno V nekaterih situacijah želimo takoj doseči želeno

koncentracijo učinkovine v plazmi.koncentracijo učinkovine v plazmi.

]l[V]l/mg[C]mg[Ddi

= ]l[V]l/mg[C]mg[Ddi

=

Začetni odmerek

Željena koncentracija

Hitrostna konstanta izločanja in Hitrostna konstanta izločanja in

biološka razpolovna dobabiološka razpolovna doba�� Kompleksna funkcijaKompleksna funkcija očistka in volumna porazdelitveočistka in volumna porazdelitve�� Od tOd t1/2 1/2 je odvisno v kakšnem času se bo učinkovina izločila iz je odvisno v kakšnem času se bo učinkovina izločila iz

telesa; telesa; po cca 5 tpo cca 5 t1/21/2 je koncentracija v plazmi blizu 0je koncentracija v plazmi blizu 0

�� Od tOd t1/21/2 je odvisno kdaj nastopi stacionarno stanje; je odvisno kdaj nastopi stacionarno stanje; po cca 5 tpo cca 5 t1/21/2 je je koncentracija v plazmi blizu 95% Csskoncentracija v plazmi blizu 95% Css

�� Cl=kCl=keeVVdd tt1/21/2=ln2/k=ln2/kee tt1/21/2=ln2V=ln2Vdd/Cl/Cl

�� Gentamicin Gentamicin tt1/21/2 = 2 h, k= 2 h, kee = 0,347 h= 0,347 h--11

�� CiprofloksacinCiprofloksacin tt1/21/2 = 3 h, k= 3 h, kee = 0,213 h= 0,213 h--11

�� AzitromicinAzitromicin tt1/21/2 = 70 h, k= 70 h, kee = 0,010 h= 0,010 h--11

0.4

0.5

0.6

0.7

Cp

(m

g/l

)

0.6

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 5 10 15 20

t (h)

Cp

(m

g/l

)

0.3

0.150.075

1t1/2 2t1/2 3t1/2

Cl učinkovine z nelinearno eliminacijo

• ↑ kon. uč., metabolizem in/ali renalna

sekrecija ⇒ nelinearna eliminacija

• Cl uč. opišemo z Michaelis-Mentenovo kinetiko

DelVkCl ≠ ⇒CK

VCl

m +=

max

Cle

ara

nce

Filtration only

CV=

maxeeliminacij Hitrost

• C>>Km → hitrost el. 0. reda

CK

CV

m +=

maxeeliminacij Hitrost

• C<<Km → hitrost el. 1. reda

maxV≈eeliminacij Hitrost

CKK

CV

m

'max

=≈eeliminacij Hitrost

Linearna Linearna farmakokinetikafarmakokinetika

�� krvna koncentracija je krvna koncentracija je

PROPORCIONALNA PROPORCIONALNA

odmerkuodmerku

�� hitrost izločanja je hitrost izločanja je

PROPORCIONALNA PROPORCIONALNA

koncentracijikoncentraciji

Nelinearna Nelinearna farmakokinetikafarmakokinetika

�� krvna koncentracija NI krvna koncentracija NI PROPORCIONALNA PROPORCIONALNA odmerkuodmerku

�� hitrost izločanja NI hitrost izločanja NI PROPORCIONALNA PROPORCIONALNA koncentraciji koncentraciji ��MichaelisMichaelis--MentenovaMentenovaencimska kinetikaencimska kinetika

kinetika

0.reda

kinetika 1.reda

Odvisnost koncentracijeOdvisnost koncentracije fenitoinafenitoina

od časaod časaOdvisnost koncentracije fenitoina od časaOdvisnost koncentracije fenitoina od časa

(točke predstavljajo povprečne vrednosti vsaj sedmih (točke predstavljajo povprečne vrednosti vsaj sedmih podatkov)podatkov)