pharmacokinetics

38
Pharmacokineti cs Pawitra Pulbutr B.Pharm (Hon.), M.Sc. In Pharm (Pharmacology)

Upload: india-osborn

Post on 03-Jan-2016

85 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Pharmacokinetics. Pawitra Pulbutr B.Pharm (Hon.), M.Sc. In Pharm (Pharmacology). Objectives. อธิบายถึงปัจจัยทางเคมี-ฟิสิกส์ที่มีผลต่อการส่งผ่านยาผ่านเซลล์เมมเบรน และวิธีการที่ยาผ่านเซลล์เมมเบรน อธิบายการจับของยาเข้ากับพลาสมาโปรตีน - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Pharmacokinetics

Pharmacokinetics

Pharmacokinetics

Pawitra Pulbutr

B.Pharm (Hon.), M.Sc. In Pharm (Pharmacology)

Pawitra Pulbutr

B.Pharm (Hon.), M.Sc. In Pharm (Pharmacology)

Page 2: Pharmacokinetics

ObjectivesObjectives อธิ�บายถึ�งปั�จจ ยทางเคมี�-ฟิ�สิ�กสิ�ท��มี�ผลต่�อการสิ�งผ�านยาผ�านเซลล�เมีมีเบรน

และวิ�ธิ�การท��ยาผ�านเซลล�เมีมีเบรน อธิ�บายการจ บของยาเข&าก บพลาสิมีาโปัรต่�น อธิ�บายหล กการดู+ดูซ�มียา วิ�ธิ�การให&ยาในร+ปัแบบต่�างๆ และปั�จจ ยท��มี�ผลต่�อการ

ดู+ดูซ�มียา อธิ�บายหล กการกระจายยา ปั�จจ ยท��มี�ผลต่�อการกระจายยา อธิ�บายหล กการก.าจ ดูยาออกจากร�างกาย กระบวินการก.าจ ดูยาออกจากร�างกาย

ท /งการเปัล��ยนแปัลงยา และการข บยาออกจากร�างกายรวิมีท /งปั�จจ ยท��มี�ผลต่�อการเปัล��ยนแปัลงยา

อธิ�บายกระบวินการทางชี�วิเคมี�ท��ใชี&ในการเปัล��ยนแปัลงยาในร�างกายท /งใน Phase I และ Phase II reaction

อธิ�บายกลไกการข บยาออกโดูยไต่ในร+ปัแบบต่�างๆ มี�ควิามีเข&าใจหล กการพ2/นฐานของ Clinical pharmacokinetics มี�ควิามี

เข&าใจถึ�ง clearance, volume of distribution และ bioavailability

สิามีารถึใชี&หล กการทาง Clinical pharmacokinetics ในการค.านวิณขนาดูยาท��เหมีาะสิมีในเบ2/องต่&นไดู&

Page 3: Pharmacokinetics

PharmacokineticsPharmacokinetics

What body does to the drugsWhat body does to the drugs

กระบวินการท��ร�างกายจ ดูการก บยา

AbsorptionAbsorption DistributionDistribution

MetabolisMetabolismm

ExcretionExcretionelimination

Biotransformation

Page 4: Pharmacokinetics

Schematic representation of the interrelationship of the absorption, distribution, binding, biotransformation, and

excretion of drug and its locus of action

Locus of action “receptors”

Bound free

TissueReservoirs

Free Bound

AbsorptionExcretion

Systemic circulation

Free drug

Bound drug

Biotransformation

metabolites

Distribution

Page 5: Pharmacokinetics

• Directly diffusion through lipid bilayer

• Diffusion through aqueous pore

• Carrier protein transport

• Pinocytosis ( Cell drinking)

How drugs pass the membrane?

Page 6: Pharmacokinetics

Henderson-Hansselbalch equationHenderson-Hansselbalch equation

Weak acidWeak acid

pKa = pH + log [BH+] / [B]

Weak base Weak base

pKa = pH + log[AH] / [A-]

Indicates whether weak acid/ base Indicates whether weak acid/ base drugs can pass through lipid membrane drugs can pass through lipid membrane

at different pH mediumat different pH medium..

Page 7: Pharmacokinetics

Binding of drugs to plasma protein

Free drug + Protein Bound drugs

Active Active formform Inactive Inactive

formform

Plasma proteinPlasma protein

1. Albumin

2. Alpha1 acid glycoprotein

3. Etc:- Beta globulin

Page 8: Pharmacokinetics

Drug absorptionDrug absorption

Site of administration

Systemic circulation/ Plasma

Site of actionSite of action

AbsorptionAbsorption

Page 9: Pharmacokinetics

OralOral

ParenteralParenteral …. Out of GI tract

Injection: intravenous (IV), intramuscular (IM), subcutaneous (SC), in traarterial (IA),

intrathecal (IT), intraperitoneal (IP)

Sublingual (SL)

Rectal

Inhalation

Topical

Route of administrationRoute of administration

Page 10: Pharmacokinetics

GI GI absorptionabsorption

Portal Portal circulationcirculation

Systemic Systemic circulationcirculation

Drug degradation/ metabolism by liverliver

enzyme

First pass metabolismFirst pass metabolism

Drug degradation/ metabolism by GI GI

enzyme

Reduced amount of drug that

reach to systemic

circulation

Page 11: Pharmacokinetics

Oral

Portal circulation

Systemic circulation

GI tract

Metabolism

Degradation

First pass metabolism

Pre-systemic metabolism

Page 12: Pharmacokinetics

BioavailabilityBioavailability

สิ ดูสิ�วินของยาท��เข&าสิ+� systemic circulation

First pass metabolism or Presystemic First pass metabolism or Presystemic circulationcirculation

Intestine

Liver

Reduced BioavailabilityReduced Bioavailability

Amount of drug administered or amount of drug absorbed may (usually) not be equal to amount of drug in systemic

circulation

Page 13: Pharmacokinetics

Volume of distribution (VVolume of distribution (Vdd))

The volume of fluid required to contain the total amount, Q, of drug in the body at the same

concentration as that present in the plasma, Cp

VVdd == Q/ CQ/ Cpp

• Vd = Apparent volume

• Vd indicates drug distribution

• Higher Vd… Higher drug distribution

• Vd may be higher than TBW

Page 14: Pharmacokinetics

peripheral

peripheral

plasma

plasma

Low Vd

High Vd

Page 15: Pharmacokinetics

Drug EliminationDrug Elimination

Drug Drug metabolismmetabolism

Drug excretionDrug excretion

• Major route of drug elimination

• Kidney, Hepatobiliary, Lung, saliva, sweat, milk

Page 16: Pharmacokinetics

Why metabolism? What for ?....Why metabolism? What for ?....

To make To make more water solublemore water soluble substancesubstance

ExcretionExcretion

• Major route of drug eliminationMajor route of drug elimination

• Kidney, Hepatobiliary, Lung, saliva, Kidney, Hepatobiliary, Lung, saliva, sweat, milksweat, milk

Page 17: Pharmacokinetics

Drug metabolismDrug metabolism

1. Phase I reaction1. Phase I reaction

Oxidation, Reduction, Hydrolysis

Addition of reactive groups or expose masked functional group

More chemically reactive

2. Phase II reaction2. Phase II reaction

Conjugation reaction

Produced inactive and more water soluble compound

Page 18: Pharmacokinetics

Drug excretionDrug excretion

• Major excretory organ= Kidney (Via urine)

• Other route= feces, milk, saliva, exhaled air

Renal excretion

Glomerular filtration

Tubular secretion

Tubular reabsorption

Page 19: Pharmacokinetics

Biliary excretion & Enterohepatic circulation

• Carrier systems

Drugs

BileBile

Intestine

Reabsorption

Drug Drug conjugateconjugate• Enterohepatic circulationEnterohepatic circulation

• Prolonged drug effectProlonged drug effect

Excrete with Excrete with fecesfeces

Page 20: Pharmacokinetics

Basic Clinical PharmacokineticsBasic Clinical Pharmacokinetics

Pharmacological or Toxic response

Drug level in plasma/ blood

Dose Effect

Page 21: Pharmacokinetics

Clearance (CL)

Volume of distribution (Vd)

Bioavailability

Pharmacokinetic parameter

Page 22: Pharmacokinetics

Pharmacokinetics model

Single compartment modelSingle compartment model All parts of body are the same

Two compartment modelTwo compartment model Central (plasma) compartment & Peripheral

compartment Multiple compartment model

Different parts of body are different

Page 23: Pharmacokinetics

Single compartmen

t model

Two compartmen

t model

In

In

Out

Out

Distribute

Page 24: Pharmacokinetics

Clearance (CL)

อ ต่ราการก.าจ ดูยาใน อ ต่ราการก.าจ ดูยาใน route route น /นๆ เมี2�อเท�ยบก บน /นๆ เมี2�อเท�ยบก บควิามีเข&มีข&นของยาในเล2อดูควิามีเข&มีข&นของยาในเล2อดู

CL organ = Rate of elimination (organ)Concentration of drug in

blood (C)

CLsystemic = CL renal+ CL liver +CL other

หน�วิยของ หน�วิยของ CLCL == Volume / time eg. Volume / time eg. ml/min ml/min, L/hr, L/hr

ปัร�มีาต่รปัร�มีาต่รของ ของ biological fluid biological fluid ท��ถึ+กก.าจ ดูยาท��ถึ+กก.าจ ดูยาออกไปัใน ออกไปัใน 1 1 หน�วิยเวิลาหน�วิยเวิลา

Page 25: Pharmacokinetics

First order kineticsFirst order kinetics

• ก.าจ ดูยา 50% คงท��• เปั5นสิ ดูสิ�วินสิ ดูสิ�วิน

โดูยต่รงก บควิามีเข&มีข&น• ยาสิ�วินมีาก

• ท��ควิามีเข&มีข&น 25 ยาถึ+ก ก.าจ ดู 12.5

• ท��ควิามีเข&มีข&น 50 ยาถึ+ก ก.าจ ดู 25

• ท��ควิามีเข&มีข&น 100 ยาถึ+ก ก.าจ ดู 50Zero order kineticsZero order kinetics = Saturation = Saturation

kineticskinetics• การก.าจ ดูยา ปัร�มีาณคงท��ปัร�มีาณคงท�� 50

• ไมี�ข�/นก บควิามีเข&มีข&น• การก.าจ ดูยาอ��มีต่ วิอ��มีต่ วิ• ยาบางชีน�ดู เชี�น phenytoin, ethanol, aspirinphenytoin, ethanol, aspirin

• ท��ควิามีเข&มีข&น 50 ก.าจ ดู 50

• ท��ควิามีเข&มีข&น 100 ก.าจ ดู 50

• ท��ควิามีเข&มีข&น 200 ก.าจ ดู 50

Page 26: Pharmacokinetics

Ct = Co exp - CL/Vd x t

ln Ct = ln Co - CL/Vd x t

Plot Ct VS t…. Plasma concentration VS Time curve

Figure 3.6 Predicted behavior of single compartment model following IV drug

administration

At time t

Drug concentration decrease by Drug concentration decrease by elimination; follow elimination; follow first order first order

kineticskinetics

At time 0; C0 = Q/ Vd

Page 27: Pharmacokinetics

ln ln CtCt == ln Cln Coo - CL/V - CL/Vdd x x tt

Y = a + bXSlope = -CL/ Vd

Single IV dose … No Absorption needed

- Half life =- Half life = ระยะเวิลาท�� ระยะเวิลาท�� Ct Ct ลดูลงเหล2อคร��งหน��งลดูลงเหล2อคร��งหน��งt1/2 = 0.693/ Ke

Page 28: Pharmacokinetics

• At steady state concentration (Css)

• Rate of infusion = Rate of elimination

• Fluctuation = การเปัล��ยนแปัลงข�/นลงของระดู บยาใน plasma

Longer interval Longer interval … … More fluctuation More fluctuation C >B C >B

3-5 half-life = Time to reach CSS

Interval ค2อระยะห�างของการให&ยา/ ชี�วิงของการให&ยา

B

CC

Page 29: Pharmacokinetics

Two compartment Two compartment modelsmodels

DistributiDistributionon

Ke = Kmet + Kexc

Ka

Page 30: Pharmacokinetics

Kinetic of diazepam elimination in man following a single

dose in two compartment model

DistributioDistributionn

EliminationElimination

Page 31: Pharmacokinetics

Bioavailability Bioavailability

สิ ดูสิ�วินของยาท��สิามีารถึเข&าสิ+� สิ ดูสิ�วินของยาท��สิามีารถึเข&าสิ+� systemic circulation systemic circulation

Fraction (F)Fraction (F) of dose given that could reach systemic circulation

Consider both Consider both RateRate and and ExtentExtent

Available dose = F x doseAvailable dose = F x dose

ท��ไดู&ร บจร�งท��ไดู&ร บจร�ง ท��ให&ท��ให&

Page 32: Pharmacokinetics

Cmax

Tmax

RateRate

AUC = Area under the plasma concentration AUC = Area under the plasma concentration time curvetime curve

= = AmountAmount of drug that reach to sys. circulation of drug that reach to sys. circulation

ExtentExtent

A & BC ExtentExtent

A>C>BA>C>B

Page 33: Pharmacokinetics

onsetonset

durationduration

Therapeutic Therapeutic concentrationconcentration

• MEC = Minimum effective concentrationMEC = Minimum effective concentration

• MTC = Minimum toxic concentration/ Maximum tolerated MTC = Minimum toxic concentration/ Maximum tolerated concentrationconcentration

MECMEC

MTCMTC

Consider AConsider A

Page 34: Pharmacokinetics

Design and Optimization of Dosage Regimens

Target level = ระดู บควิามีเข&มีข&นของยาท��ต่&องการ

Drugs that should design target level

Concentration - response relationshipConcentration - response relationship

Narrow therapeutic indexNarrow therapeutic index

High toxicityHigh toxicity

Effect can not be evaluated easilyEffect can not be evaluated easily

To be able to determine drug level To be able to determine drug level

Digoxin, Theophylline, Aminoglycosides, Digoxin, Theophylline, Aminoglycosides, etc.etc.

Page 35: Pharmacokinetics

Maintenance dose (MD)Maintenance dose (MD)

ขนาดูยาท��ให&เพ2�อคงระดู บยาให&อย+�ท�� CSSAt CSS

Dosing rate = Rate of elimination

Rate in = Rate out

Dosing rate = CL x CSS = CL x TC

CL = Rate of elimination

Cp

Target concentration

Page 36: Pharmacokinetics

Consider bioavailability, FConsider bioavailability, F

MD =Dosing rate = CL x CSS = CL x TC

F

For intermittent dose การให&ยาเปั5นชี�วิง เชี�นท6ก......ชี �วิโมีง

F

MD = Dosing rate x Dosing interval

(mg/hr) (hr)

Available dose (ท��ไดู&ร บจร�ง) = Dose (ท��ให& ) x F

Dose (ท��ให&) = Available dose / F

Page 37: Pharmacokinetics

Loading dose (LD)

ขนาดูยาท��ให&เพ2�อให&ไดู&ระดู บยาท�� target concentration ท��ต่&องการอย�างรวิดูเร7วิ

จาก Vd = Q / Cp หาก Cp ค2อTarget concentration ท��ต่&องการ

(desired concentration) … (ซ��งอาจเปั5น Css) Q คื�อ Amount of drug ท��จะให& target concentration ท��ต่&องการ Q = LD

LD = Vd x TC

การให& loading dose ต่&องค.าน�งถึ�ง Rate of administration ดู&วิยวิ�าจะก�อให&เก�ดู

toxicity หร2อไมี�

Page 38: Pharmacokinetics

PharmacokineticsPharmacokinetics

What did you get?What did you get?