Wenn Medikamente zur Behandlung oder Vorbeugung von Krankheiten verwendet werden, müssen Dosen verabreicht werden, die die für die gewünschten Wirkungen erforderlichen Konzentrationen erreichen, jedoch im Blut auf einem Niveau bleiben, das keine übermäßige Toxizität verursacht. Die Prozesse, die dies bestimmen, werden zusammenfassend als Pharmakokinetik bezeichnet. Dies beinhaltet die Untersuchung der Arzneimittelaufnahme in den Körper, der Verteilung im ganzen Körper sowie des Stoffwechsels und der Ausscheidung, um das Arzneimittel aus dem Körper zu eliminieren. Viele Faktoren tragen zur Variabilität in der Pharmakokinetik eines gegebenen Arzneimittels bei, einschließlich Alter, Geschlecht, Körpergewicht und medizinische Bedingungen. Manchmal wird die Pharmakokinetik als klinische Pharmakokinetik bezeichnet.
Wenn ein Arzneimittel auf andere Weise als intravenös verabreicht wird, muss es durch biologische Membranen absorbiert werden, um das Blut zu erreichen. Meistens bezieht sich dies auf orale Medikamente, die aus dem Magen-Darm-Trakt (GI) absorbiert werden. Der Prozentsatz einer Dosis, der nach der Resorption ins Blut gelangt, wird als Bioverfügbarkeit bezeichnet.
Der häufigste Grund für eine geringe orale Bioverfügbarkeit ist der First-Pass-Metabolismus. Alle vom Magen-Darm-Trakt absorbierten Medikamente gehen zuerst durch die Leber. Hier können Medikamente stark abgebaut oder metabolisiert werden, bevor sie das Blut erreichen. Andere Gründe für eine verminderte orale Bioverfügbarkeit sind die Zerstörung des Arzneimittels durch Magensäure und die Hemmung der Aufnahme durch die Nahrung. Einige Medikamente haben eine sättigbare Absorption, was bedeutet, dass nur eine bestimmte Menge auf einmal absorbiert werden kann.
Sobald das Medikament im Blut ist, kann es dort verbleiben oder in verschiedene Gewebe des Körpers gelangen. Das Verteilungsvolumen (Vd) gibt an, inwieweit ein Arzneimittel außerhalb des Blutes verteilt wird. Es ist eine mathematische Beziehung zwischen der Menge des Medikaments im Körper und der Konzentration im Blut. Dies ist eher ein virtuelles als ein physiologisches Volumen und drückt das Volumen aus, das benötigt würde, um alle Medikamente im Körper zu einem beliebigen Zeitpunkt aufzunehmen.
In der Praxis wird Vd verwendet, um eine Belastungsdosis für ein Medikament zu berechnen. Dies ist die Menge des Arzneimittels, die schnell wirksame Konzentrationen im Blut erreicht. Es ist die Dosis, die den Tank vollständig füllt, wenn Sie so wollen. Eine Aufsättigungsdosis ist bei Arzneimitteln mit einer großen Vd höher als bei einer mit einer kleinen Vd.
Die Halbwertszeit eines Arzneimittels ist die Zeit, die vergeht, bis sich die Konzentration im Blut um die Hälfte verringert hat. Sie wird normalerweise in Stunden ausgedrückt, aber bei einigen Medikamenten kann es sich um Minuten oder sogar um mehrere Tage handeln. Die Halbwertszeit wird bei der Bestimmung der Häufigkeit der Dosierung eines Arzneimittels berücksichtigt. Eine längere Halbwertszeit bedeutet, dass das Medikament möglicherweise seltener verabreicht wird.
Mehrere Organe im Körper haben die Fähigkeit, Medikamente abzubauen. Dies wird als Arzneimittelstoffwechsel bezeichnet. Organe mit metabolischen Fähigkeiten sind Leber, Nieren, Magen-Darm-Trakt und Lunge. Sogar das Blut enthält Enzyme, die Medikamente verstoffwechseln können.
Die Enzyme in der Leber, die Medikamente verstoffwechseln, haben sich lange vor der bewussten Einnahme von Medikamenten durch den Menschen entwickelt. Diese Enzyme inaktivieren Toxine, die versehentlich aufgenommen werden, und verhindern so eine Schädigung des Körpers. Da es sich bei vielen Medikamenten um Derivate natürlich vorkommender Stoffe handelt, sind sie auch anfällig für den Abbau durch Leberenzyme. Lebererkrankungen wie Leberzirrhose oder Hepatitis können die Fähigkeit des Körpers, Medikamente zu verstoffwechseln, verringern.
Zwei getrennte Prozesse charakterisieren den Stoffwechsel durch die Leber: Phase-I-Reaktionen und Phase-II-Reaktionen. Phase-I-Reaktionen inaktivieren oder entgiften normalerweise Medikamente. Nach der Inaktivierung fügen Phase-II-Reaktionen Moleküle hinzu, die das Medikament wasserlöslicher machen. Dies verbessert die Ausscheidung des Arzneimittels durch die Nieren.
Die am häufigsten vorkommenden Phase-I-Enzyme in der Leber werden als Cytochrom-P450-Enzyme bezeichnet. Einige Arzneimittel können die Produktion dieser Enzyme durch die Leber erhöhen, was zu einer verringerten Konzentration des metabolisierten Arzneimittels im Blut führt. Dies wird als Enzyminduktion bezeichnet. Andere Medikamente können Cytochrom-P450-Enzyme hemmen. Diese Medikamente werden Enzymhemmer genannt und können eine erhöhte Konzentration des metabolisierten Medikaments verursachen.
Der letzte Schritt der Pharmakokinetik ist die Elimination des Arzneimittels aus dem Körper, auch Ausscheidung oder Clearance genannt. Bei den meisten Medikamenten ist die Clearance ein konstanter Faktor, unabhängig davon, wie viel Medikament im Körper verbleibt. Dies wird als lineare Pharmakokinetik bezeichnet. Bei einigen Medikamenten ist die Clearance jedoch sättigbar, normalerweise weil die metabolisierenden Enzyme nur eine bestimmte Menge des Medikaments auf einmal abbauen können. Arzneimittel mit sättigbarem Metabolismus und/oder Clearance zeigen eine nichtlineare Pharmakokinetik.
Die Clearance von Medikamenten wird hauptsächlich durch die Nieren erreicht. Inaktivierte Medikamente werden mit dem Urin ausgeschieden und aus dem Körper ausgeschieden. Eine Abnahme der Nierenfunktion, entweder als Folge des Alters oder von Krankheiten wie Diabetes oder Bluthochdruck, kann die Fähigkeit des Körpers zur Ausscheidung von Medikamenten verringern. Die Leber scheidet auch Medikamente aus, normalerweise in die Galle, die über den Kot ausgeschieden wird.