UVOD U FARMAKOKINETIKU

Transcript

1 UVOD U FARMAKOKINETIKU LEK FARMAKODINAMIKA FARMAKOKINETIKA ORGANIZAM LIBERACIJA APSORPCIJA DISTRIBUCIJA METABOLIZAM EKSKRECIJA RESPONSE FARMAKOKINETIČKI PROCESI METABOLIZAM + IZLUČIVANJE = ELIMINACIJA RASPODELA + ELIMINACIJA = DISPOZICIJA Farmakokinetika (FK) je kvantitativno proučavanje ponašanja (sudbine) lekova u organizmu u funkciji vremena. 1

2 CILJEVI ODREðIVANJA LEKOVA I METABOLITA U BIOLOŠKOM MATERIJALU: ODREðIVANJE FK PARAMETARA ISPITIVANJE METABOLIZMA LEKOVA PRAĆENJE-INDIVIDUALIZACIJA TERAPIJE (Therapeutic Drug Monitoring, TDM) KORELACIJA KONCENTRACIJE LEKA I/ILI METABOLITA SA TERAPIJSKIM I NEŽELJENIM EFEKTIMA ISPITIVANJE BIOLOŠKE RASPOLOŽIVOSTI (BR) I BIOLOŠKE EKVIVALENTNOSTI (BE) LEKOVA KONTROLA POŠTOVANJA UPUTSTVA LEKARA ADHERENCE (COMPLIANCE) ISPITIVANJE INTERAKCIJA LEKOVA PRI KOMBINOVANOJ TERAPIJI FARMAKOKINETIČKA ISPITIVANJA LEK / METABOLIT U BIOLOŠKOM MATERIJALU IZOLOVANJE (EKSTRAKCIJA) ODREðIVANJE KONCENTRACIJE OBRADA I TUMAČENJE REZULTATA (U ZAVISNOSTI OD CILJA ISPITIVANJA) 2

3 BIOLOŠKI MATERIJALI U FARMAKOKINETIČKIM ISPITIVANJIMA Izbor biološkog materijala zavisi od: Vrste ispitivanja i cilja eksperimenta Mogućnosti analitičke metode Farmakokinetička ispitivanja in vivo 3

4 PLAZMA (SERUM, KRV) SALIVA URIN MAJČINO MLEKO LIKVOR FECES ASCITES DIJALIZAT ŽELUDAČNI SOK, AMNIONSKA I SINOVIJALNA TEČNOST SUZE ZNOJ Plazma, serum, puna krv PLAZMA STANDARDNA BIOLOŠKA TEČNOST SERUM PRAĆENJE Li PUNA KRV ZA LEKOVE KOJI SE SELEKTIVNO NAKUPLJAJU U ERITROCITIMA (homogenat krvi) Plazma, serum, puna krv VREME PRAĆENJA LEKA: 3-5 t 1/2 4

5 Plazma, serum, puna krv OGRANIČENJA: MALA TERAPIJSKA DOZA LEKA INTENZIVNA EKSTRAVASKULARNA RASPODELA ČESTO UZORKOVANJE KRVI POSEBNE POPULACIJE PACIJENATA Saliva PREDNOSTI neinvazivna metoda uzorkovanja saliva je praktično deproteinizirana tečnost (konc. ukupnih proteina < 1% konc. u plazmi) - meri se frakcija slobodnog (nevezanog) leka farmakološki aktivan! Saliva Upotreba salive je od najvećeg značaja u farmakokinetičkim ispitivanjima kod: dece odraslih sa slabo dostupnim venama bolesnika sa poremećajem u vezivanju leka za proteine plazme! 5

6 Saliva USLOV ZA PRIMENU: C S /C P =const (S/P=const) i/ili PIK S /PIK P =const Saliva i.v. primena leka 1-prost. model C ln C t t plazma saliva β (S) = β (P) C S /C P =const i PIK S /PIK P =const Saliva VREME PRAĆENJA LEKA: 3-5 t 1/2 6

7 Saliva Sastav salive je promenljiv (ph: , može da varira 5-8) Saliva je pogodna za praćenje neutralnih, slabo kiselih i slabo baznih lekova! ph salive utiče na C S /C P odnos jakih kiselina i jakih baza! Saliva DOBIJANJE SALIVE: Stimulacijom lučenja uz parafinski vosak, žvakaću gumu ili kristale limunske kiseline. Salivette Saliva Najčešće se koristi mešana saliva, nastala sekrecijom: podviličnih žlezda (glandulae submandibularis) - 65% zaušnih žlezda (glandulae parotis) - 23% podjezičnih žlezda (glandulae sublingualis) - 4% mnogobrojnih malih žlezda -8% 1-glandula parotis, 2-glandula sublingualis, 3-glandula labialis, 4-glandula submandibularis 7

8 Saliva PRENOS LEKA IZ KRVI U SALIVU: PASIVNA TRANSCELULARNA DIFUZIJA - liposolubilni molekuli ULTRAFILTRACIJA (PARACELULARNI TRANSPORT) mali polarni molekuli AKTIVAN TRANSPORT - Li, penicilin, fenitoin Saliva Zavisnost C S /C P odnosa od Mr Saliva PRIMENA TDM (Therapeutic Drug Monitoring) PROVERA COMPLIANCE ODREðIVANJE AKTIVNOSTI METABOLIČKIH ENZIMA (Metabolički fenotip bolesnika) ODREðIVANJE SLOBODNE FRAKCIJE LEKA (Procena stepena vezivanja leka za proteine plazme) 8

9 Odreñivanje frakcije slobodnog leka U PLAZMI Posle ultrafiltracije, ultracentrifugiranja, ravnotežne dijalize se izmeri koncentracija leka. U SALIVI Koncentracija leka u salivi je jednaka koncentraciji slobodnog leka u plazmi! Odreñivanje frakcije slobodnog leka Velike interindividualne razlike u vezivanju leka za proteine plazme (npr. karbamazepin kod pacijenata sa epilepsijom) Promene u vezivanju leka za proteine izazvana različitim patološkim stanjima ili istovremenom terapijom drugim lekom Nelinearno vezivanje leka za proteine plazme (npr. valproinska kiselina) Urin PREDNOSTI: neinvazivni postupak dobijanja koncentracije lekova i metabolita često više nego u plazmi USLOVI ZA PRIMENU: lek se izlučuje urinom u nepromenjenom obliku u frakciji >10% izlučivanje leka je strogo KONTROLISANO! (kontrola ph i diureze) 9

10 Urin ph URINA: ph ph BRZINA IZLUČIVANJA SLABO ALKALNIH LEKOVA BRZINA IZLUČIVANJA SLABO KISELIH LEKOVA Urin SLABE BAZE pka = 7 11 BH + + H 2 O B + H 3 O + Ka = H 3O + B BH + B ph =pka + log BH + Henderson Hasselbalch-ova j-na za slabe baze Urin SLABE KISELINE pka = 3-7 (7.5) HA + H 2 O H 3 O + + A - Ka = H 3O + A - HA ph =pka + log A - HA Henderson Hasselbalch-ova j-na za slabe kiseline 10

11 Urin ZA POSTIZANJE I ODRŽAVANJE: KISELOG ph NH 4 Cl, vitamin C ALKALNOG ph NaHCO 3 2 NH 4 Cl + C0 2 H 2 N-CO-NH 2 + H 2 O + 2 H + + 2Cl - NaHCO 3 + H 2 O H 2 CO 3 + Na + + OH - Urin LEKOVI SA POVEĆANIM KLIRENSOM PRI KISELOM ph URINA: - AMFETAMIN - IMIPRAMIN - KODEIN - MORFIN - LEVORFANOL Urin LEKOVI SA POVEĆANIM KLIRENSOM PRI ALKALNOM ph URINA: - BARBITURATI - NALIDIKSINSKA KISELINA - NITROFURANTOIN - SALICILATI - PROBENECID - FENILBUTAZON 11

12 Urin UTICAJ ph NA BRZINU IZLUČIVANJA LEKA - TERAPIJA INTOKSIKACIJE LEKOVIMA Urin VREME PRAĆENJA LEKA: 7-10 t 1/2 Urin PRIMENA: TDM PROVERA COMPLIANCE ODREðIVANJE AKTIVNOSTI METABOLIČKIH ENZIMA (Metabolički fenotip bolesnika) IZRAČUNAVANJE FK PARAMETARA (β, k res, CL) PROCENA BR/BE PRAĆENJE METABOLITA (glukuronida) DIJAGNOSTIFIKOVANJE TROVANJA LEKOVIMA I DOPING KONTROLA 12

13 Urin NEDOSTACI URINA: INTER- I INTRAINDIVIDUALNE RAZLIKE U POGLEDU DIUREZE! ANALITIČKI NEŠTO KOMPLIKOVANIJI OD PLAZME ❶ U SLUČAJU TROVANJA BARBITURATIMA POTREBNA JE: a) FORSIRANA KISELA DIUREZA b) PROMENA ph URINA NEMA UTICAJA c) FORSIRANA ALKALNA DIUREZA ❷ DA BI SE UBRZALO IZLUČIVANJE AMFETAMINA, URIN TREBA DA BUDE, ODN. OSOBI TREBA DATI. ❸ U CILJU KUMULACIJE LEKA ODN. SMANJENJA RENALNOG IZLUČIVANJA POTREBNO JE DA LEK U BUBREŽNIM TUBULIMA BUDE U: a) JONIZOVANOM b) NEJONIZOVANOM OBLIKU ❹ NITROFURANTOIN (SLABA KISELINA) SE KORISTI KOD HRONIČNIH INFEKCIJA MOKRAĆNIH PUTEVA. U CILJU DUŽEG BAKTERICIDNOG DELOVANJA URIN PACIJENTA BI TREBALO DA BUDE: a) ALKALAN b) KISEO Majčino mleko CILJ PRAĆENJA LEKA: UTVRDITI BEZBEDNOST TERAPIJE U DOILJA 13

14 Majčino mleko FAKTORI KOJI UTIČU NA PRELAZ LEKA IZ KRVI U MLEKO FIZIČKO - HEMIJSKI: - LIPOSOLUBILNOST NEJONIZOVANOG OBLIKA LEKA - Mr LEKA - pka I STEPEN JONIZACIJE PRI FIZIOLOŠKOM ph OLAKŠAN PRELAZ SLABO ALKALNIH LEKOVA! ph MLEKA: 6.6 FARMAKOKINETIČKI: - STEPEN VEZIVANJA LEKA ZA PROTEINE PLAZME - VOLUMEN DISTRIBUCIJE LEKA (Vd) - POLUVREME ELIMINACIJE LEKA (t 1/2 ) - METABOLIZAM Majčino mleko LEKOVI KOJE DOJILJE NE BI TREBALO DA KORISTE: - ERGOT-ALKALOIDI - HLORAMFENIKOL - LINKOMICIN - AMINOGLIKOZIDNI ANTIBIOTICI - INDOMETACIN - SALICILATI - SULINDAK - LITIJUM - FENOBARBITON - AMIODARON - CIKLOFOSFAMID Majčino mleko LEKOVI KOJE DOJILJE MOGU DA KORISTE: - PENICILINI - CEFALOSPORINI - ERITROMICIN - IBUPROFEN - NAPROKSEN - PREDNIZOLON - METILDOPA - VERAPAMIL - PROPRANOLOL - FENITOIN - KARBAMAZEPIN - VALPROINSKA KISELINA - PETIDIN - METADON - AZATIOPRIM - CISPLATIN 14

15 Majčino mleko MEHANIZAMI PRELASKA LEKA U MLEKO: pasivna difuzija aktivni transport (cimetidin, ciklofosfamid) konvektivni transport (etanol, karbamid) NEDOSTATAK MLEKA: velika količina masnih kiselina i lipida - analitički problem! Cerebrospinalna tečnost (CST likvor) DOBIJANJE: LUMBALNOM PUNKCIJOM U POLOŽAJU L4 - L5 ZA PRAĆENJE PROLAZA LEKA KROZ HEMATO-ENCEFALNU I HEMATO LIKVORSKU BARIJERU IZRAZITO INVAZIVNA METODA - PRIMENA NAJČEŠĆE U DIJAGNOSTIČKE SVRHE! Sinovijalna tečnost OMOGUĆAVA PRENOS HRANLJIVIH SASTOJAKA I ISHRANU ZGLOBNOG TKIVA PRATE SE: NSAIL (npr. diklofenak) 15

16 Feces PRATI SE: NERESORBOVAN LEK METABOLITI KOJI SE IZLUČUJU PUTEM ŽUČI (glukuronidi Mr >300 ) Farmakokinetička ispitivanja in vitro Ispitivanja metabolizma lekova RAZLIČITI PREPARATI JETRE I DRUGIH ORGANA U KOJIMA SE VRŠI METABOLIZAM LEKOVA. HUMANOG ILI ŽIVOTINJSKOG POREKLA. NAJVIŠE SE KORISTE KOMERCIJALNO DOSTUPNI PREPARATI LJUDSKE JETRE. ZA DOBIJANJE SE KORISTI JETRA KOJA NE MOŽE DA SE TRANSPLANTIRA (hirurška oštećenja, traume, anatomske abnormalnosti,...) 16

17 In vitro modeli PREČIŠĆENI ENZIMI (ENZIMSKI SISTEMI) SUBCELULARNE FRAKCIJE (MIKROZOMI) IZOLOVANE ĆELIJE (ĆELIJSKI SISTEMI) REŽNJEVI ORGANA IZOLOVANI, PERFUZOVANI ORGANI Prečišćeni enzimi (enzimski sistemi) DOBIJANJE: KLASIČAN PRISTUP: IZOLACIJA I PREČIŠĆAVANJE ENZIMA IZ ŽIVOTINJSKIH ILI HUMANIH TKIVA (JETRA) ALTERNATIVNI PRISTUP: HETEROLOGNA EKSPRESIJA ENZIMA U RAZLIČITIM SISTEMIMA REKOMBINANTNI ENZIMI (HETEROLOGNO EKSPRIMIRANI ENZIMSKI SISTEMI ILI cdnk - EKSPRIMIRANI ENZIMI) irnk REVERZNA TRANSKRIPTAZA cdnk SEKVENCA cdnk SPECIFIČNA ZA ODREðENI IZOENZIM SE POMOĆU VIRUSA INKORPORIRA U GENOM NEKE BAKTERIJSKE ĆELIJE, ĆELIJE KVASCA ILI NEKOG SISARA. Subcelularne frakcije MIKROZOMI ENZIMI GLATKOG ENDOPLAZMATIČNOG RETIKULUMA (CYP450, FMO, GLUKURONIL- TRANSFERAZE, ESTERAZE, METIL-TRANSFERAZE, ADH) DOBIJANJE: centrifugiranjem homogenata jetre. Dugotrajna stabilnost na -80ºC. 17

18 Subcelularne frakcije RASTVOR KOFAKTORA: G-6-P NADPH NADP ( MgCl 2, NIKOTINAMID) INKUBACIONA SMEŠA: SUPSTRAT (LEK) RASTVOR KOFAKTORA PREPARAT JETRE PUFER, ph = 7.4 Za aktivnost neophodni NADPH i O 2! Subcelularne frakcije CITOZOL GLUTATION-S-TRANSFERAZE, SULFO-TRANSFERAZE, N-ACETIL-TRANSFERAZE DOBIJANJE: izdvaja se kao supernatant pri centrifugiranju homogenata jetre MITOHONDRIJE I PEROKSIZOMI ENZIMI ZA β-oksidaciju ENDOGENIH i EGZOGENIH SUPSTANCI Izolovane ćelije (ćelijski sistemi) NAJČEŠĆE HUMANI HEPATOCITI DOBIJANJE: Dejstvom kolagenaza, a potom mehaničkom disperzijom tkiva na hepatocite IZOLOVANE ĆELIJE SE MOGU KORISTITI KAO: - ĆELIJSKA SUSPENZIJA - PRIMARNA KULTURA 18

19 Izolovane ćelije (ćelijski sistemi) PREDNOSTI: BOLJA IN VITRO/IN VIVO KORELACIJA enzimi i kofaktori prisutni u normalnim, fiziološkim koncentracijama; očuvan ćelijski integritet NEDOSTACI: NESTABILNOST! Hipotermijskom konzervacijom se čuvaju 24h, i dalje se koriste u suspenziji ili kulturi. Za duži period čuvanja, moraju se imobilisati ili čuvati u kulturi. Režnjevi organa UGLAVNOM JETRA PREDNOSTI: - POTPUNA SLIKA METABOLIZMA - VIŠI NIVO ORGANIZACIJE meñućelijske veze ostaju očuvane - NE UPOTREBLJAVAJU SE PROTEOLITIČKI ENZIMI REŽNJEVI TKIVA GIT-a, MOZGA, SRCA, BUBREGA ZA PROUČAVANJE EKSTRAHEPATIČKOG METABOLIZMA Perfuzovani organi PREDNOSTI: ZNAČAJNA APROKSIMACIJA IN VIVO USLOVA NAJPOTPUNIJA SLIKA O METABOLIZMU LEKA NEDOSTACI: MOGUĆNOST IZVOðENJA SAMO JEDNOG EKSPERIMENTA PO ORGANU 19

20 PREDNOSTI in vitro modela: Izbor životinjske vrste Ispitivanje specifičnosti metabolizma i toksičnosti jedinjenja izmeñu životinjskih vrsti i u odnosu na čoveka Predviñanje metabolizma leka kod čoveka pre primene leka dobrovoljcima Upoznavanje i razumevanje veze hemijske strukture leka i metaboličkih puteva kojima u organizmu podleže Upoznavanje metaboličkog profila leka Odreñivanje ključnog enzima u metabolizmu ispitivanog leka Ispitivanje indukcije i inhibicije enzima Predviñanje interakcija leka Smanjenje troškova i trajanja procesa razvoja novog leka FAKTORI koji ograničavaju in vitro-in vivo ekstrapolaciju: Nemogućnost postizanja složenosti in vivo sistema Različite količine enzima i njihova raznolikost Različite koncentracije supstrata i razlike u vezivanju za proteine plazme Uticaj spoljašnjih faktora na aktivnost enzima u čoveka Kumuliranje metabolita u medijumu in vitro sistema Značajan metabolizam nekih lekova u ekstrahepatičkim tkivima (intestinum, pluća, koža, mozak,...) 20