Wydalanie leków i ich metabolitów
Wydalanie leków i ich metabolitów przez organizm ludzki zachodzi po-
przez:
• nerki – większość leków – w postaci niezmienionej albo jako
rozpuszczalne w wodzie metabolity
• wątrobę i żółć – niektóre leki – wydzielane do żółci podlegają
później często wtórnej reabsorpcji z jelit
• płuca – substancje lotne np. gazy znieczulające
• mleko, pot, ślina – w mniejszym stopniu
Najważniejszym mechanizmem wydalania leków i ich metabolitów jest
eliminacja przez nerki. Niektóre substancje (np. penicylina) przechodzą
szybko i niemal całkowicie z krwi do nerek a inne (np. diazepam) bar-
dzo powoli. Produkty metabolizmu (reakcji I i II fazy) zawsze przecho-
dzą szybciej do nerek niż związki macierzyste.
Za eliminację leków w nerkach odpowiedzialne decydują 3 mechanizmy:
• filtracja kłębuszkowa
• czynne wydzielanie i reabsorpcja kanalikowa
• bierna dyfuzja przez nabłonek kanalików
Filtracja kłębuszkowa
• Filtracji przez kłębuszki nerkowe ulega ok. 20% przepływającej przez
nerki krwi.
• Do przesączu pierwotnego przedostać się mogą jedynie cząsteczki
leków o masie cząsteczkowej do 20 000. Dlatego większość leków
przesącza się bez problemów.
• Jeśli jednak lek w dużym stopniu związany jest z albuminami (m. cz.
68 000), to nie przechodzi do przesączu a jego klirens jest odpo-
wiednio mniejszy.
• Na filtrację kłębuszkową mają wpływ czynniki zmieniające przepływ
nerkowy.
1
Czynne wydzielanie kanalikowe i reabsorpcja
• 80% krwi przepływającej przez nerki przechodzi przez naczynia
włosowate okołokanalikowe kanalika proksymalnego. Z nich do
światła kanalika transportowane są leki.
• Ponieważ leki transportowane są z wykorzystaniem mechanizmu
transportu aktywnego (a więc także wbrew gradientowi stężeń)
czynne wydzielanie kanalikowe jest najbardziej efektywnym mechani-
zmem eliminacji leków przez nerki – stężenie leku w osoczu może
zmniejszyć się nawet do wartości bliskich zera.
• Białka przenośnikowe można podzielić na dwie grupy w zależności od
tego czy transportują leki o odczynie kwaśnym czy zasadowym.
• W przeciwieństwie do filtracji kłębkowej, transport czynny osiąga du-
że wartości klirensu nawet jeśli lek jest w dużym stopniu wiązany z
białkami osocza (spadek stężenia wolnego leku w osoczu wskutek je-
go transportu do kanalika powoduje dysocjację leku z połączenia z
albuminami i ponowny wzrost fazy wolnej)
• Duża grupa leków korzystać może z tego samego układu transportu-
jącego, co powodować może zjawisko kompetycyjnego hamowania.
Można to wykorzystać – np. probenecyd hamuje wydalanie penicyliny
przedłużając w ten sposób jej działanie.
Dyfuzja przez kanaliki nerkowe
• Podczas przechodzenia przesączu przez kanalik dochodzi do biernej
reabsorpcji wody (ok. 99% objętości pierwotnego przesączu ulega
biernej reabsorpcji).
• Jeśli ściana kanalika jest przepuszczalna dla cząsteczek danego leku
zostanie on ponownie wchłonięty wraz z wodą.
• Dlatego leki dobrze rozpuszczalne w tłuszczach są tak wolno wydala-
ne przez nerki.
• Jeśli lek składa się z cząsteczek spolaryzowanych, a więc słabo prze-
nikających przez ścianę kanalika – jego stężenie w świetle kanalika
będzie wielokrotnie wyższe niż w osoczu (glikozydy, aminoglikozydy).
• Dla leków będących słabymi kwasami lub zasadami kluczowe znacze-
nie dla tego mechanizmu ma pH moczu – w moczu kwaśnym groma-
dzić się będą słabe zasady, a w moczu zasadowym – słabe kwasy.
2
Klirens nerkowy
Klirens nerkowy jest to objętość osocza ulegająca całkowitemu oczysz-
czeniu przez nerki z danej substancji w jednostce czasu (minuta).
o
mm
C
VC
CL =
Cm – stężenie leku w moczu
Vm – objętość moczu
Co – stężenie leku w osoczu
Czyli klirens leku równy np. 20 ml/min oznacza, że w ciągu minuty z
danego leku oczyszczane jest całkowicie 20 ml osocza.
Przepływ krwi przez:
Nerki ~ 600 ml/min
Kłębuszki nerkowe (20%) ~ 120 ml/min
W związku z tym:
Substancje
• wydalane wyłącznie poprzez przesączanie kłębuszkowe
• nie wchłaniane zwrotnie w kanalikach
będą miały klirens nerkowy ok. 120 ml/min (inulina)
Substancje
• wydalane poprzez przesączanie kłębuszkowe oraz wydalanie
czynne w kanalikach
• nie wchłaniane zwrotnie w kanalikach
będą miały klirens nerkowy ok. 600 ml/min (kwas p-aminohipurowy)
Substancje
• wchłaniane zwrotnie w kanalikach
będą miały niski klirens nerkowy (nawet poniżej 1 ml/min)
3
Pacjenci z niewydolnością nerek powinni mieć korygowaną dawkę leku
w zależności od wyliczonego klirensu kreatyniny endogennej wg wzoru:
min/ml100
kreatyninyklirens
normalnaDawkaDawka ×=
Wzór ten jest odpowiedni jedynie dla leków wydalanych w całości przez
nerki. Jeśli lek jest wydalany także w inny sposób należy uwzględnić
tylko frakcję wydalaną przez nerki.
Wydalanie z żółcią
• Komórki wątrobowe wydzielają do żółci różnorodne substancje za-
równo na drodze dyfuzji biernej jak i aktywnego transportu.
• Leki lipofilne oraz sprzężone formy leków hydrofilnych (szczególnie z
kw. glukuronowym) gromadzą się w ten sposób w żółci i z nią dosta-
ją się do jelita.
• W jelicie kwas glukuronowy zwykle się odszczepia, uwalniając aktyw-
ną postać leku, która po ponownym wchłonięciu z jelita może ten
cykl powtórzyć. Cykl ten nazywa się krążeniem jelitowo-wątrobowym.
Mechanizm ten• może przedłużyć działanie niektórych leków, takich
jak morfina czy etynyloestradiol
4
Wydalanie leków i ich metabolitów Wydalanie leków i ich metabolitów przez organizm ludzki zachodzi po- przez: • nerki – większość leków – w postaci niezmienionej albo jako rozpuszczalne w wodzie metabolity • wątrobę i żółć – niektóre leki – wydzielane do żółci podlegają później często wtórnej reabsorpcji z jelit • płuca – substancje lotne np. gazy znieczulające • mleko, pot, ślina – w mniejszym stopniu Najważniejszym mechanizmem wydalania leków i ich metabolitów jest eliminacja przez nerki. Niektóre substancje (np. penicylina) przechodzą szybko i niemal całkowicie z krwi do nerek a inne (np. diazepam) bar- dzo powoli. Produkty metabolizmu (reakcji I i II fazy) zawsze przecho- dzą szybciej do nerek niż związki macierzyste. Za eliminację leków w nerkach odpowiedzialne decydują 3 mechanizmy: • filtracja kłębuszkowa • czynne wydzielanie i reabsorpcja kanalikowa • bierna dyfuzja przez nabłonek kanalików Filtracja kłębuszkowa • Filtracji przez kłębuszki nerkowe ulega ok. 20% przepływającej przez nerki krwi. • Do przesączu pierwotnego przedostać się mogą jedynie cząsteczki leków o masie cząsteczkowej do 20 000. Dlatego większość leków przesącza się bez problemów. • Jeśli jednak lek w dużym stopniu związany jest z albuminami (m. cz. 68 000), to nie przechodzi do przesączu a jego klirens jest odpo- wiednio mniejszy. • Na filtrację kłębuszkową mają wpływ czynniki zmieniające przepływ nerkowy. 1
Czynne wydzielanie kanalikowe i reabsorpcja • 80% krwi przepływającej przez nerki przechodzi przez naczynia włosowate okołokanalikowe kanalika proksymalnego. Z nich do światła kanalika transportowane są leki. • Ponieważ leki transportowane są z wykorzystaniem mechanizmu transportu aktywnego (a więc także wbrew gradientowi stężeń) czynne wydzielanie kanalikowe jest najbardziej efektywnym mechani- zmem eliminacji leków przez nerki – stężenie leku w osoczu może zmniejszyć się nawet do wartości bliskich zera. • Białka przenośnikowe można podzielić na dwie grupy w zależności od tego czy transportują leki o odczynie kwaśnym czy zasadowym. • W przeciwieństwie do filtracji kłębkowej, transport czynny osiąga du- że wartości klirensu nawet jeśli lek jest w dużym stopniu wiązany z białkami osocza (spadek stężenia wolnego leku w osoczu wskutek je- go transportu do kanalika powoduje dysocjację leku z połączenia z albuminami i ponowny wzrost fazy wolnej) • Duża grupa leków korzystać może z tego samego układu transportu- jącego, co powodować może zjawisko kompetycyjnego hamowania. Można to wykorzystać – np. probenecyd hamuje wydalanie penicyliny przedłużając w ten sposób jej działanie. Dyfuzja przez kanaliki nerkowe • Podczas przechodzenia przesączu przez kanalik dochodzi do biernej reabsorpcji wody (ok. 99% objętości pierwotnego przesączu ulega biernej reabsorpcji). • Jeśli ściana kanalika jest przepuszczalna dla cząsteczek danego leku zostanie on ponownie wchłonięty wraz z wodą. • Dlatego leki dobrze rozpuszczalne w tłuszczach są tak wolno wydala- ne przez nerki. • Jeśli lek składa się z cząsteczek spolaryzowanych, a więc słabo prze- nikających przez ścianę kanalika – jego stężenie w świetle kanalika będzie wielokrotnie wyższe niż w osoczu (glikozydy, aminoglikozydy). • Dla leków będących słabymi kwasami lub zasadami kluczowe znacze- nie dla tego mechanizmu ma pH moczu – w moczu kwaśnym groma- dzić się będą słabe zasady, a w moczu zasadowym – słabe kwasy. 2
Klirens nerkowy Klirens nerkowy jest to objętość osocza ulegająca całkowitemu oczysz- czeniu przez nerki z danej substancji w jednostce czasu (minuta). o mm C VC CL = Cm – stężenie leku w moczu Vm – objętość moczu Co – stężenie leku w osoczu Czyli klirens leku równy np. 20 ml/min oznacza, że w ciągu minuty z danego leku oczyszczane jest całkowicie 20 ml osocza. Przepływ krwi przez: Nerki ~ 600 ml/min Kłębuszki nerkowe (20%) ~ 120 ml/min W związku z tym: Substancje • wydalane wyłącznie poprzez przesączanie kłębuszkowe • nie wchłaniane zwrotnie w kanalikach będą miały klirens nerkowy ok. 120 ml/min (inulina) Substancje • wydalane poprzez przesączanie kłębuszkowe oraz wydalanie czynne w kanalikach • nie wchłaniane zwrotnie w kanalikach będą miały klirens nerkowy ok. 600 ml/min (kwas p-aminohipurowy) Substancje • wchłaniane zwrotnie w kanalikach będą miały niski klirens nerkowy (nawet poniżej 1 ml/min) 3
Pacjenci z niewydolnością nerek powinni mieć korygowaną dawkę leku w zależności od wyliczonego klirensu kreatyniny endogennej wg wzoru: min/ml100 kreatyninyklirens normalnaDawkaDawka ×= Wzór ten jest odpowiedni jedynie dla leków wydalanych w całości przez nerki. Jeśli lek jest wydalany także w inny sposób należy uwzględnić tylko frakcję wydalaną przez nerki. Wydalanie z żółcią • Komórki wątrobowe wydzielają do żółci różnorodne substancje za- równo na drodze dyfuzji biernej jak i aktywnego transportu. • Leki lipofilne oraz sprzężone formy leków hydrofilnych (szczególnie z kw. glukuronowym) gromadzą się w ten sposób w żółci i z nią dosta- ją się do jelita. • W jelicie kwas glukuronowy zwykle się odszczepia, uwalniając aktyw- ną postać leku, która po ponownym wchłonięciu z jelita może ten cykl powtórzyć. Cykl ten nazywa się krążeniem jelitowo-wątrobowym. Mechanizm ten• może przedłużyć działanie niektórych leków, takich jak morfina czy etynyloestradiol 4