Транспорт и распределение лекарств
Транспорт лекарств в организме к месту приложения их действия осуществляется жидкими тканями организма – кровью и лимфой. В крови лекарство может находиться в свободном состоянии и в состоянии, связанном с белками и форменными элементами крови. Фармакологически активным, т.е. способным проникать из крови в ткани-мишени и вызывать эффект, является свободная фракция лекарства.
Связанная фракция лекарства представляет собой неактивное депо лекарства и обеспечивает более длительное его существование в организме.
Как правило, оснóвные лекарства связываются с кислым a1-гликопротеинами плазмы крови, а кислые лекарства транспортируются на альбуминах. Некоторые лекарственные средства (гормональные, витаминные или медиаторные вещества) могут транспортироваться на специфических белках переносчиках (тироксин-связывающий глобулин, транстеритин, секс-глобулин и др.). Некоторые лекарства могут связываться и транспортироваться на ЛПНП или ЛПВП.
В зависимости от способности связываться с белками все лекарственные средства можно разделить на 2 класса:
· Класс I: Лекарственные средства, которые применяются в дозах меньших, чем число мест их связывания на белках. Такие лекарства в крови практически полностью (на 90-95%) связаны с белком и доля свободной их фракции невелика;
· Класс II: Лекарственные средства, которые применяют в дозах больших, чем число мест их связывания на белках. Такие лекарственные средства в крови находятся преимущественно в свободном состоянии и доля связанной их фракции не превышает 20-30%.
Если пациенту, принимающему лекарство из класса I, которое на 95% связано с белком (например, толбутамид) одновременно ввести другое лекарство, оно начнет конкурировать за места связывания и вытеснит часть первого лекарства. Даже если предположить, что доля вытесненного лекарства составит всего 10% уровень свободной фракции лекарства из класса I составит 5+10=15%, т.е. увеличится в 3 раза (!) и риск развития токсических эффектов у такого пациента будет весьма велик.
Если пациент принимает лекарство из класса II, которое на 30% связано с белком, то при вытеснении 10% за счет назначения другого лекарства, свободная фракция составит всего 70+10=80% или возрастет в 1,14 раза.
Схема 3. Связывание лекарственного средства I класса и II класса с альбумином, в том случае, когда они назначаются по отдельности и совместно. А. I класс лекарственных средств. Доза лекарства меньше, чем число доступных мест связывания. Большая часть молекул лекарства связана с альбумином и концентрация свободной фракции лекарственного средства низкая.
В. II класс лекарственных средств. Доза больше, чем число доступных мест связывания. Большинство молекул альбумина содержат связанное лекарство, но концентрация свободной его фракции все еще остается значительной.
С. Совместное назначение I и II класса лекарственных средств. При одновременном введении происходит вытеснение лекарства I класса из связи с белком и уровень его свободной фракции возрастает.
Таким образом, лекарства, которые в значительной мере связаны с белком обладают более длительным эффектом, но могут вызывать развитие токсических реакций, если на фоне их приема пациенту проводят назначение дополнительного лекарства, без коррекции дозы первого средства.
Некоторые лекарства находятся в крови в связанном с форменными элементами состоянии. Например, на эритроцитах переносится пентоксифиллин, а на лейкоцитах - аминокислоты, некоторые макролиды.
Распределением лекарственных средств называют процесс его распространения по органам и тканям после того, как он поступит в системный кровоток. Именно распределение лекарств обеспечивает его попадание к клеткам-мишеням. Распределение лекарств зависит от следующих факторов:
· Природы лекарственного вещества – чем меньше размеры молекулы и липофильнее лекарство, тем быстрее и равномернее его распределение.
· Размеров органов – чем больше размер органа, тем больше лекарственного средства может поступить в него без существенного изменения градиента концентраций. Например, объем скелетных мышц очень велик, поэтому концентрация лекарства в них остается низкой даже после того, как произошла абсорбция значительного количества лекарства. Напротив, объем головного мозга ограничен и поступление в него даже небольшого количества лекарства сопровождается резким повышением его концентрации в ткани ЦНС и исчезновению градиента.
· Кровоток в органе. В хорошо перфузируемых тканях (мозг, сердце, почки) терапевтическая концентрация вещества создается значительно раньше, чем в тканях плохо перфузируемых (жировая, костная). Если лекарственное средство быстро подвергается разрушению, то в плохо перфузируемых тканях его концентрация может так и не повысится.
· Наличие гистогематических барьеров (ГГБ). ГГБ называют совокупность биологических мембран между стенкой капилляра и тканью, которую он кровоснабжает. Если ткань имеет плохо выраженный ГГБ, то лекарство легко проникает через него. Такая ситауция имеет место в печени, селезенке, красном костном мозге, где имеются капилляры синусоидного типа (т.е. капилляры, в стенке которых имеются отверстия – фенестры). Напротив, в ткани с плотными ГГБ распределение лекарств происходит весьма плохо и возможно лишь для высоколипофильных соединений. Наиболее мощными ГГБ в организме человека являются:
[ Гемато-энцефалический барьер – барьер между кровеносными капиллярами и тканью мозга. Покрывает всю мозговую ткань за исключением гипофиза и дна IV желудочка. При воспалении проницаемость барьера резко возрастает.
[ Гемато-офтальмический барьер – барьер между капиллярами и тканями глазного яблока;
[ Гемато-тиреоидный барьер – барьер между капиллярами и фолликулами щитовидной железы;
[ Гемато-плацентарный барьер – разделяет кровообращение матери и плода. Один из самых мощных барьеров. Практически не пропускает лекарственные вещества с Mr>600 Да вне зависимости от их липофильности. Проницаемость барьера повышается с 32-35 нед беременности. Это связано с его истончением.
[ Гемато-тестикулярный барьер – барьер, который разделяет кровеносные сосуды и ткани яичек.
· Связывание лекарства с белками плазмы. Чем больше связанная фракция лекарства, тем хуже его распределение в ткани. Это связано с тем, что покидать капилляр могут лишь свободные молекулы.
· Депонирование лекарства в тканях. Связывание лекарства с белками тканей способствует его накоплению в них, т.к. снижается концентрация свободного лекарства в периваскулярном пространстве и постоянно поддерживается высокий градиент концентраций между кровью и тканями.
Количественной характеристикой распределения лекарства является кажущийся объем распределения (Vd). Кажущийся объем распределения – это гипотетический объем жидкости, в котором может распределиться вся введенная доза лекарства, чтобы создалась концентрация, равная концентрации в плазме крови. Т.о. Vd равен отношению введенной дозы (общего количества лекарства в организме) к его концентрации в плазме крови:
.
Рассмотрим две гипотетические ситуации (см. схему 4). Некое вещество А практически не связывается с макромолекулами (жирные извилистые линии на схеме) как в сосудистом, так и во внесосудистом компартментах гипотетического организма. Поэтому вещество А свободно диффундирует между этими двумя компартментами. При введении 20 ЕД вещества в организм состояние устойчивого равновесия возникает при концентрации в крови вещества А в 2 ЕД/л и объем распределения, соответственно, равен 10 л. Вещество В, напротив, прочно связывается с белками крови, диффузия вещества существенно ограничена. При установлении равновесия, только 2 ЕД от общего количества вещества В диффундируют в экстраваскулярный объем, а остальные 18 ЕД остаются в крови и объем распределения составляет 1,1 л. В каждом случае общее количество лекарства в организме одинаковое (20 ЕД), но рассчитанные объемы распределения, как это легко видеть, очень различны.
Схема 4. Влияние связывания веществ тканями на объем их распределения. Пояснения в тексте.
Таким образом, чем больше кажущийся объем распределения, тем большая часть лекарств распределяется в ткани. У человека массой 70 кг объемы жидких сред составляют в целом 42 л (см. схему 5). Тогда, если:
[ Vd=3-4 л, то все лекарство распределено в крови;
[ Vd<14 л, то все лекарство распределено во внеклеточной жидкости;
[ Vd=14-48 л, то все лекарство приблизительно равномерно распределено в организме;
[ Vd>48 л, то все лекарство находится преимущественно во внеклеточном пространстве.