АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Всасывание при введении в прямую кишку

Ректальный способ введения ЛC может быть альтернативой парентеральному введению при наличии у больного тошноты или рвоты. Во всасывании ЛC из прямой кишки могут принимать участие те же механизмы, что и при всасывании из других отделов ЖКТ. Площадь всасывающей поверхности при ректальном введении меньше, поэтому в некоторых случаях абсорбция менее полная, чем при пероральном ввдении.

При ректальном применении ЛC попадают в системный кровоток, минуя печень (отсутствует эффект «первого прохождения»), в результате чего их биодоступность повышается (например, метопролола, метоклопрамида, морфина). Липофильные ЛC (например, барбитураты, бензодиазепины), легко проникающие через клеточную мембрану, хорошо и быстро всасываются при ректальном введении. Введение тиопентала натрия или диазепама может быть использовано для быстрой анестезии (при невозможности внутривенных инфу зий) или купирования судорог.

Всасывание при ингаляционном введении

При ингаляционном введении поступающие в лёгкие ЛС (например, средства для ингаляционного наркоза, (3₂-адреномиметики, ингаляционные глюкокортикоиды) всасываются быстро, главным образом за счёт пассивной диффузии. Чем меньше размер частицы аэрозоля, тем выше вероятность абсорбции ЛC. Частицы диаметром более 20 мкм оседают в крупных бронхах, затем выделяются наружу и проглатываются. Аэрозольные частицы диаметром 2 мкм могут достичь мелких бронхов.

Всасывание при внутримышечном введении

ЛС назначают парентерально в следующих случаях:

- если они разрушаются в кислой среде желудка (например, препараты бензилпенициллина);

- если они подвергаются активному метаболизму при первом про­хождении через печень (например, лидокаин);

- в случае невозможности обеспечения приверженности больного к терапии (деменция и др.);

- для ускорения действия.

Основным фактором, определяющим скорость и полноту всасывания ЛC, служит растворимость его в воде при физиологических значениях рН (такие препараты быстро растворяются в межклеточной жидкости). Липофильность СC способствует диффузии его в капилляры. Плохо растворимые в воде ЛC (например, диазепам) или растворимые в воде лишь при нефизиологических значениях рН (например, фенитоин, хлордиазепоксид) имеют малую биодоступность при внутримышечном введении, всасывание их происходит очень медленно, и его степень варьирует. Поэтому их более быстрое и надёжное действие развивается при пероральном или внутривенном применении.

Скорость всасывания ЛC после внутримышечной инъекции за­висит также от интенсивности кровообращения в месте инъекции. Например, всасывание может быть замедлено при сердечной недостаточности или респираторном дистресс-синдроме (например, морфин всасывается медленнее при остром инфаркте миокарда), а лидокаин быстрее всасывается после введения в дельтовидную мышцу, чем в большую ягодичную мышцу или латеральную широкую мышцу спины.

Всасывание при трансдермальном и конъюнктивальном применении

Трансдермальный путь введения приобрёл большее значение для системного действия ЛC. Всасывание ЛC происходит лучше либо через тонкую кожу (например, за ушной раковиной), либо через её участки, не находящиеся под постоянным воздействием факторов внешней среды. Обычно (но не всегда) ЛC лучше всасываются через повреждённую кожу.

Основные преимущества трансдермального введения ЛC по сравнению с пероральным приёмом следующие:

- отсутствие эффекта «первого прохождения» через печень;

- отсутствие резких повышения и снижения концентрации препарата в плазме крови;

- возможность быстрого прерывания поступления препарата в организм;

- меньшая индивидуальная вариабельность всасывания;

- большая длительность действия.

В виде трансдермальных форм ЛC применяют как однократно (например, скополамин для профилактики и лечения морской болезни, тошноты в послеоперационном периоде), так и для длительного лечения (например, нитроглицерин, эстрадиол).

• Схематическое изображение типичной трансдермальной системы доставки лекарственного вещества представлено на рис. 1-4.

Конъюнктивальное применение традиционно используется для местного воздействия, однако через конъюнктиву могут проникать ЛС, предназначенные и для системного действия. Разработаны лекарственные формы препаратов для конъюнктивального применения с замедленным высвобождением действующего вещества (например, пилокарпина).

Всасывание при альтернативных способах введения

В течение последних 10 лет исследуют возможность применения моноклональных антител и липосом для доставки ЛС к месту их действия. Липосомы представляют собой цельные сферические везикулы, формирующиеся при диспергировании в воде некоторых липидов, таких как фосфолипиды и холестерин (ХС). При гомогенизации и водном растворе фосфолипиды образуют единичные или множественные концентрические двуслойные мембраны. Разработана, например, липосомальная форма амфотерицина В - амфотерицин В литтосомальный. Липосомы препарата имеют одинарный бислой с активным веществом, встроенным в мембрану в виде заряженного комплекса с дистеарилфосфатидилглицерином. Липосомы, находясь в крови, могут оставаться интактными длительное время. При попадании в ткани, в которых находятся очаги грибковой инфекции, липосомы связываются с богатой эргостеринами мембраной клеточной стенки гриба, и происходит высвобождение активного вещества. Благодаря интактности к клеткам человека и высокому аффинитету к клеточной стенке гриба, липосомальная форма амфотерицина В обладает мень­шей токсичностью. Уже существует липосомальная лекарственная форма амфотерицина В (амбизом), в стадии разработки находятся липосомные формы доксорубицина и гентамицина.

Распределение лекарственных средств в организме

Большинство ЛС распределяется в организме неравномерно. Одни ЛС проникают только через эндотелий капилляров и поэтому распределяются лишь в межклеточной жидкости, другие легко проникают через цитоплазматические оболочки и распределяются по всему организму. Основным результатом процессов распределения с точки зрения клинической фармакологии считают поступление ЛС в место своего действия (в биофазу), где оно связывается со специфическими активными центрами, определяющими его эффект. Чтобы достичь биофазы, небольшим молекулам ЛС достаточно обладать гидрофильностью. Для более крупных молекул основное условие абсорбции и распределения в тканях - растворимость в жирах. Нерастворимые в воде и жирах молекулы могут быть усвоены только в том случае, если они способны проникать в клетку через поры клеточных мембран или при участии транспортных систем.

Содержание ЛС в той или иной ткани в произвольный момент времени равно алгебраической сумме количества вещества, поступившего из крови в ткань и из ткани в кровь.

Количество ЛС, поступившего из крови в ткань, зависит от соотношения скоростей кровотока и диффузии ЛС. Если потенциально возможная скорость диффузии выше скорости кровотока, скорость поступления препарата в ткань будет равна скорости потока крови через неё. Таким образом, распределение зависит от того, какой из факторов оказывается лимитирующим (клеточный транспорт или приток препарата с кровью) и определяется величиной фракции ЛC, не связанной с белками крови.

В месте действия молекулы ЛC могут включаться в различные кинетические процессы:

♦ связываться со специфическими рецепторами, что и определяет клинический эффект данного препарата;

♦ связываться с неспецифическими, неактивными участками, обычно с белками тканей;

♦ оставаться в свободной растворённой форме;

♦ возвратиться в плазму крови в неизменённом виде;

♦ подвергнуться биотрансформации;

♦ выделяться в неизменённом виде.

При поступлении ЛC из клеток любые факторы, увеличивающие градиент концентрации между внутри- и внеклеточной средой, будут ускорять снижение внутриклеточного уровня вещества, а факторы, снижающие этот градиент, - приводить к накоплению препарата в клетках.

Если процесс распределения лимитирован мембранным транспортом, то связывание с белками плазмы снижает интенсивность распределения, а связывание с внутриклеточными компонентами увеличивает её.

Если же распределение лимитировано током крови, концентрация ЛC в тканях будет близка к его количеству в крови.

В любом случае уменьшение концентрации свободной формы ЛC в плазме крови ниже её содержания в тканях приводит к изменению направления процесса распределения препарата, т. е. его поступлению из тканей в кровь.

Состояние гемодинамики - определяющий фактор в распределении ЛC. Нарушения гемодинамики могут существенно измеиить кинетику распределения. Например, при геморрагическом шоке или застойной сердечной недостаточности перфузия большинства органов снижена (кровоснабжение головного мозга и миокарда снижено в меньшей степени), а замедление клубочковой фильтрации и печёночного кровотока снижает соответственно почечный и печёночный клиренс. В результате концентрация ЛC в плазме крови, особенно после внутривенного введения, будет быстро нарастать, а действие препарата (например, тиопентала натрия) - удлиняться.

Связывание с белками плазмы крови

После поступления в кровеносное русло или лимфатические протоки ЛC в той или иной степени связывается с белками плазмы крови, что оказывает существенное влияние на его фармакокинетику и фармакологические эффекты, так как связанное с белком ЛC не взаимодействует с рецепторами, ферментами и не проникает через мембраны.

Белки плазмы крови способны связывать различные вещества активными центрами (табл. 1-4). (Когда говорят о связывании ЛC с белками плазмы крови, имеют в виду суммарное связывание со всеми белками и форменными элементами крови.) Скорость и прочность связывания зависят от конформации и степени комплементарности (соответствия) этих центров и молекул ЛC, а также от характера возникающих при взаимодействии химических связей. По убыванию прочности их можно расположить в следующем порядке: ковалентная, ионная, водородная, вандерваальсова.

ЛC, как правило, одновременно образует несколько видов связей с биологическими макромолекулами, при этом, например, вандерваальсова связь стабилизирует ионную. Катионы первичных, вторичных и третичных аминов формируют с анионами карбоновых кислот как ионные, так и водородные связи; при взаимодействии ароматических групп белка и ЛC гидрофобное взаимодействие дополняется комплексообразованием с переносом заряда и т. д. Прочность комплекса, образованного несколькими центрами белка и ЛC, предположительно выше просто суммы участвующих в комплексообразовании.

отдельных связей, что обусловлено их взаимовлиянием. Полная комплементарность всех потенциальных центров связывания ЛC с биомакромолекулой определяется их специфичностью (например, при взаимодействии антител с антигенами).

Взаимодействие между ЛC и белком - обратимый процесс, подчиняющийся закону действия масс. Эта реакция протекает очень быстро (Т_1/2 приблизительно равен 20 мс) и не определяет скорость удаления вещества из плазмы крови. Лишь несвязанные вещества могут диффундировать в ткани, поскольку комплекс белок—ЛC не проникает через мембрану клетки. Равновесие между связанной и свободной фракциями ЛC наступает при его распределении тогда, когда вводимое количество препарата эквивалентно количеству выводимого. Проходя через печень, лёгкие, почки, мозг, ЛC может связываться с белками. Степень диссоциации в этом случае не всегда пропорциональна количеству комплексов альбумин - ЛC. Поэтому одни препараты накапливаются в тканях, а другие нет. Необходимо учитывать, что ЛС могут связываться с различными белками плазмы, имеющими несколько участков связывания. Например, в молекуле альбумина обнаружено 10 мест связывания с основаниями с малым сродством (поэтому связь непрочная) и лишь 2 центра, облада­ющих сильным сродством к кислым ЛC. ЛП и кислый а, гликопротеин наиболее сильно связываются с основаниями (например, хиниди ном, хлорпромазином, имипрамином).

Поскольку достигается равновесие между свободной и связанной фракциями ЛC, при выведении из организма свободного ЛC происходит диссоциация комплекса белок-ЛC с высвобождением свободного ЛC. Обратимость процессов образования и разрушения комплекса ЛC-белок неодинакова для различных классов фармакологических средств.

В большинстве случаев белок играет роль депо, регулирующего баланс между связанным препаратом и его активной (свободной) формой. Обратимость взаимодействия ЛC с белком приводит к тому, что каждая удалённая из циркуляции молекула активного препарата возмещается за счёт диссоциации комплекса ЛC- белок. Это положение правомочно только для ЛC, имеющих одинаковое сродство к белкам плазмы крови и ткани.

Если сродство ЛC к белкам и жирам ткани выше сродства к белкам плазмы, концентрация его в плазме низкая, а в тканях высокая.

Например, тиопентал натрия связывается с белками плазмы на 75%, но после поступления в головной мозг или жировую ткань активнее связывается с жировой тканью, и его активная фракция восполняется за счёт диссоциации с белками плазмы. Поэтому может наступить период, когда всё количество препарата находится в головном мозге или жировой ткани.

Ряд тканевых структур активно связывает определённые химические вещества, например ткань щитовидной железы накапливает соединения йода и меди, костная ткань - тетрациклины.

При большем сродстве ЛC к белкам тканей концентрация ЛC в них выше, чем в тканях. Например, многие противовоспалительные препараты (диклофенак, фенилбутазон) имеют высокое сродство к белкам синовиальной жидкости, поэтому через 12 ч после приёма они практически полностью накапливаются в ткани воспалённого сустава.

Гентамицин, тобрамицин, ампициллин незначительно связываются с белками плазмы крови и хорошо проникают в интерстициальную жидкость. Цефалоспорины хорошо связываются с белками интерстициальной жидкости, поэтому, например, в асцитической жидкости создаются высокие концентрации препаратов.

Необходимо учитывать, что насыщение белков крови в большинстве случаев происходит при концентрациях ЛС, достигаемых их приёмом в дозах, превышающих терапевтические. Однако оно может происходить при приёме терапевтических доз ЛС. Например, при введении бензилпенициллина при тяжёлых септических состояниях в дозе 50-100 млн ЕД/сут его концентрация в крови превышает предел насыщения белков.

Факторы, влияющие на связывание ЛС с белками

Обнаружены генотипические, а также возрастные особенности связывания отдельных ЛС с белками крови, например уменьшение связывания ЛС с альбуминами (в связи с невысоким их содержанием) у детей в возрасте до 3 мес и пожилых пациентов.

Уменьшение количества связывающих ЛС белков плазмы на 10-15% отмечают при старении. Характерно, что эти изменения (наряду со снижением кровотока через элиминирующие органы и ухудшением функций последних) приводят к замедлению выведения ЛС, особенно при определяющей роли органного кровотока, повышению их концентрации в плазме и развитию побочного действия.

В ряде случаев связывающая способность белков меняется при приёме пищи с высоким содержанием жиров. Например, через 4 ч после приёма 50г масла способность альбуминов связываться с суль­фаниламидами возрастает, и этот эффект продолжается 6-7 ч.

На связывание ЛC белками влияют различные заболевания. Например, при хронических заболеваниях почек и печени происходят качественные и количественные изменения альбуминов и глобулинов, что приводит к увеличению свободной фракции ЛC в плазме крови. При нарушении функций почек процент связывания с альбумином кислых ЛC (например, фенитоина, фенилбутазона, барбитуратов, салицилатов, сульфаниламидов) уменьшается. Повышение уровня кислых о-гликопротеинов в крови (например, при заболеваниях почек, ревматоидном полиартрите, физических стрессах, инфаркте миокарда, болезни Крона и других воспалительных заболеваниях) вызывает увеличение связывания ЛC (слабых оснований) и соответственно снижение их эффективности (например, хлорпромазина, пропранолола) (табл. 1-5).

Снижение связывания хинидина (с 86 до 82%) отмечают при застойной сердечной недостаточности, а повышение - при хронической лёгочной недостаточности (с 84 до 93%) или в послеоперационном периоде (с 78, 5 до 87,5%). Последнее обусловлено, по-видимому, конформационными изменениями белков, приво­дящими к увеличению количества доступных для хинидина центров связывания.

Степень связывания ЛC с белком изменяется при вытеснении из связи с белком одного ЛC другим.

Клинический эффект ЛC в наибольшей степени коррелирует с концентрацией в крови его свободной фракции. В результате снижения связи ЛC с белками плазмы крови концентрация свободной фракции повышается, поэтому в некоторых случаях уменьшают дозу или кратность введения препарата. Конкурентное действие на степень связывания ЛC могут оказывать эндогенные субстраты, концентрация которых повышается при различных заболеваниях (например, жирные кислоты, билирубин).

Изменение связывания ЛC с белками плазмы крови имеет практи­ческое значение, если препарат связывается с ними более чем на 85%. Например, снижение количества связанной с белками фракции препарата с 98 до 96% приводит к повышению концентрации его свободной фракции в крови в 2 раза и, соответственно, к усилению его фармакологического действия.

Метаболизм лекарственных средств

Метаболизм, или биотрансформация, - общее понятие, отражающее химические изменения, которым подвергаются ЛC в организме. Обычно в результате биотрансформации ЛC снижается его растворимость в жирах (липофильность) и повышается растворимость в воде (гидрофильность), а также изменяется его фармакологическая активность.

Некоторые ЛC выводятся почками в неизменённом виде (как правило, ЛC, представляющие собой «малые молекулы» или находящиеся в ионизированном состоянии при физиологических значениях рН). Фармакологически активные органические молекулы большинства ЛC липофильны и остаются неионизированными при физиологических значениях рН. Эти ЛC обычно связаны с белками плазмы, плохо фильтруются в почечных клубочках и легко реабсорбируются в почечных канальцах. В результате их метаболизма образуются гидрофильные соединения, экскретируемые почками.

Изменение фармакологической активности ЛC в результате метабо­лизма может проходить по следующим направлениям:

— фармакологически активное вещество превращается в неактивное (это направление характерно для большинства ЛС);

— фармакологически активное вещество на первом этапе метаболизма превращается в другое активное вещество (табл. 1-6), т. е. образует активные метаболиты;

фармакологически неактивные вещества (их называют пролекарствами) превращаются в организме в активные (табл. 1-7). Целями создания пролекарств служат улучшение их фармакокинетических параметров (что приводит к ускорению и увеличению всасывания) и/или повышение избирательности их действия ЛС (что повышает их эффективность и безопасность). Например, эналаприл при приёме внутрь всасывается (60% дозы), гидролизуется в печени под влиянием карбоксиэстераз до активного эналаприлата (сам эналаприлат при приёме внутрь всасывается лишь на 10%).

Лекарственные средства с высоким и низким печёночным клиренсом

Метаболизм большинства ЛC происходит в печени. Эти ЛC подразделяют на ЛC с высоким и низким печёночным клиренсом.

Для ЛC с высоким печёночным клиренсом характерна высокая степень извлечения из крови, что обусловлено значительной активностью (ёмкостью) метаболизирующих их ферментных систем (табл. 1-8). Печёночный клиренс ЛC этой группы определяется величиной и скоростью кровотока.

При пероральном приёме ЛC с высоким печёночным клиренсом через систему воротной вены попадают в печень, где подвергаются активному метаболизму (50ЛС-80% дозы) до поступления в системное кровообращение. Это явление известно как пресистемная элиминация, или эффект первого прохождения. Поэтому биодоступность этих препаратов низка даже при полном всасывании в ЖКТ. Эффект первого прохождения характерен, например, для хлорпромазина, ацетилсалициловой кислоты, верапамила, гидралази- на, изопреналина, имипрамина, кортизона, лидокаина, морфи

на, метопролола, метилтестостерона, метоклопрамида, нортриптилина, органических нитратов, пропранолола, резерпина. (Следует учитывать возможность незначительного метаболизма ЛC, например в просвете и стенке кишечника, лёгких, плазме крови, почках.)

ЛC с низким печёночным клиренсом. Их печёночный клиренс зависит от активности ферментов и степени связывания препаратов с белками крови.

При одинаковой ёмкости ферментных систем печёночный клиренс ЛC, в большой степени связанных с белками (например, фенитоина, хинидина, толбутамида), ниже, чем у связанных с белками в незначительной степени (например, теофиллина, парацетамола).

Ёмкость ферментных систем не является постоянной величиной. Она, например, может уменьшиться при увеличении дозы ЛC (вследствие насыщения ферментов), что может привести к увеличению его биодоступности.

Фазы метаболизма лекарственных средств

Реакции метаболизма ЛC могут быть отнесены к одной из двух категорий, обозначаемых как фазы метаболизма I и II (рис. 1-5).

Реакции I фазы - несинтетические реакции (табл. 1-9). При несинтетических реакциях происходит образование из ЛC более гидрофильных соединений вследствие присоединения или освобождения активных функциональных групп (например, -ОН, -NH₂, -SH), т. е. происходит «взлом» молекулы ЛC.

Основные реакции I фазы - реакции окисления, из них наиболее распространена реакция гидроксилирования (присоединение радикала -ОН). Катализаторами этих реакций служат оксидазы со смешанной функцией. Их субстратная специфичность очень низка, поэтому они участвуют в окислении лекарственных веществ различной химической структуры.

— Менее распространены рекации восстановления и гидролиза.

Реакции II фазы - синтетические реакции (табл. 1-10). Реакции II фазы метаболизма, или синтетические реакции, представляют собой соединение (конъюгацию) ЛС и/или его метаболитов с эндогенными веществами с образованием полярных, хорошо растворимых в воде конъюгатов, легко выводимых почками или с жёлчью. Для вступления в реакцию II фазы в молекуле должен содержаться химически активный радикал, к которому может присоединиться конъюгирующая молекула. Активный радикал может присутствовать в молекуле ЛC изначально (тогда реакция конъюгации может осуществляться, минуя реакции I фазы), либо образоваться в реакциях I фазы.

Наиболее распространённые реакции II фазы - реакции глюкуронирования, ацетилирования, метилирования, сульфатирония, водной конъюгации. Глюкуронированию подвергаются соединения, содержащие гидроксильные, карбоксильные, карбо- моильные, тиоловые, карбонильные группы и нитрогруппы, ацетилированию - метаболиты, содержащие нитрогруппу, сульфатарованию - соединения с фенольной структурой.

В результате реакций II фазы ксенобиотики обычно полностью утрачивают биологическую активность, однако возможно образование активных метаболитов и канцерогенов.

Метаболизм ЛC может осуществляться в реакциях исключительно I или II фазы, одновременно в обеих (одна часть ЛC - в первой, другах - во второй) либо последовательно в каждой.

Микросомальная система оксидаз со смешанной функцией

Многие ферменты, участвующие в метаболизме ЛC, расположены на мембранах эндоплазматического ретикулума клеток печени и других тканей. При фракционном центрифугировании клеточных гомогенатов образуются мелкие гранулы, представляющие собой обломки мембран эндоплазматического ретикулума, — микросомы. В гладком эндоплазматическом ретикулуме содержатся ферменты, ответственные за окислительный метаболизм ЛC - оксидазы со смешанной функцией (монооксигеназы). Ключевую роль в окислительно-восстановительном процессе играют два микросомальных фермента.

• Флавопротеин НАДФ-Н-цитохром Р450-редуктаза (НАДФ-цитохром С-редуктаза) - акцептор О_г

• Гемопротеин (цитохром Р450), выполняющий функцию конечной оксидазы. В действительности микросомальная мембрана содержит множество форм цитохрома Р450, число которых возрастает при по­вторном введении ксенобиотиков. Преобладание цитохромов Р450 над редуктазой печени определяет процесс восстановления его гема лимитирующей стадией в окислении ЛC в печени.

Для микросомального окисления ЛC необходимо наличие цитохрома Р450, цитохрома Р450-редуктазы, НАДФ-Н и молекулярного кислорода. Упрощённая схема окислительного цикла представлена на рис. 1-6. Окисленный (Fe³⁺) цитохром Р450 соединяется с ЛC с образованием бинарного комплекса. НАДФ-Н служит донором электрона для флавопротеинредуктазы, в свою очередь восстанавливающей окисленный комплекс цитохром Р450-лекарство. Второй электрон переходит от НАДФ-Н через флавопротеинредуктазу, восстанавливающую молекулярный кислород, и формирует комплекс «активированный кислород» - цитохром Р450 - субстрат, переносящий «активированный» кислород на лекарственный субстрат с образованием окисленного продукта. Цитохром Р450 Цитохром Р450 (СУР) представляет собой группу ферментов, осуществляющих метаболизм JIC и других ксенобиотиков, а также участвующих в синтезе стероидных гормонов, холестерина, жёлчных кислот, простаноидов (тромбоксана А₂, простациклина 1₂). Цитохром Р450 является гемопротеином. В восстановленной форме он связывает монооксид углерода с образованием комплекса с максимальным поглощением света при длине волны 450 нм. В геме цитохрома Р450 железо связано с атомами азота четырёх лигандов (с образованием порфиринового кольца), а также атомом азота гистидина и атомом серы цистеина, входящими в состав полипептидной цепи белковой части цитохрома Р450.

Наибольшее количество цитохрома Р450 обнаружено в гепатоцитах. Его изоферменты найдены также в кишечнике, почках, лёгких, надпочечниках, головном мозге, коже, плаценте, миокарде. Важнейшее свойство цитохрома Р450 - участие в биотрансформации практически всех известных химических соединений, при этом основной реакцией является гидроксилирование (включение одного атома кислорода в субстрат, а второго - в воду, поэтому эти ферменты называют моноокигеназами).

Цитохром Р450 имеет множество изоформ - изоферментов.

• По классификации Nebert (1987) изоферменты цитохрома Р450 подразделяют по идентичности аминокислотного состава на 17 семейств (идентичность более 40%), а последние - на 39 подсемейств (идентичность более 55%). Семейства обозначают римскими цифрами, подсемейства - латинскими буквами. Отдельные изоферменты обозначают следующим образом: арабская цифра, обозначающая семейство, латинская буква, обозначающая подсемейство, и арабская цифра, соответствующая изоферменту.

• Изоферменты цитохрома Р450 различаются субстратной специфичностью и регуляторами их активности (ингибиторами и индукторами). В метаболизме ЛC принимают участие изоферменты семейств I, II и III, из них основные - IAI, IA2, 2А6, 2В6, 2D6, 2С9, 2CI9, 2Е1, ЗА4.

• Содержание различных изоферментов цитохрома Р450 в печени че­ловека и их участие в окислении JIC различны (табл. 1-11).

- Разработаны методы фенотипирования, основанные на субстратной специфичности определённых изоферментов цитохрома Р450. Активность того или иного фермента метаболизма

определяют по фармакокинетике «маркёрного» субстрата измерением концентраций неизменённого вещества и его метаболита в сыворотке или плазме крови (табл. 1-12).

Локализация генов, кодирующих соответствующий изофермент цитохрома Р-450, участвующий в метаболизме ЛС, представлена в табл. 1-13. Определение изоферментов цитохрома Р450 путём идентификации генов соответствующих изоферментов, осуществляемое с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР), называют генотипированием изоферментов цитохрома Р450 (см. главу «Клиническая фармакогенетика»).

Ферменты I и II фаз метаболизма ЛC характеризуются генетическим полиморфизмом (см. главу «Клиническая фармакогенетика»), а также способностью к индукции и ингибированию под действием 1С (см. главу «Взаимодействие лекарственных средств»).

Семейство цитохрома Р450 CYPI

Изоферменты семейства CYPI участвуют в метаболизме ксенобиотиков [ЛC и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) - основных компонентов табачного дыма и продуктов сжигания органического топлива]; эндогенные субстраты для них не обнаружены. Эти изоферменты отличаются способностью индуцироваться под действием ПАУ, в т. ч. диоксина и 2, 3, 7, 8-тетрахлордибензо-р-диоксина (TCDD). Поэтому семейство CYPI называют ПАУ-индуцибельным, диоксин-индуцибельным или TCDD-индуцибельным цитохромом. В организме человека семейство CYPI представлено подсемействами IA и IB. В подсемейство IA входят изоферменты 1А1 и 1А2, в подсемейство IB - изофермент 1В1.

Изофермент 1А1 (CYP1A1) обнаружен в основном в лёгких, в меньшей степени в лимфоцитах и плаценте. CYP1A1 не участвует в метаболизме ЛC, однако в лёгких активно метаболизирует ПАУ, часть которых, например бензопирен и нитрозамины, превращается в канцерогенные вещества (процесс «биоактивации канцерогенов»). Подобно другим цитохромам семейства CYPI, CYP1A1 индуцируется ПАУ: последние, проникнув в клетку, соединяются с Ah-рецептором (белком-регулятором транскрипции), этот комплекс с участием белка ARNT проникает в ядро и стимулирует экспрессию гена CYP1A1, связываясь с его специфическим, диоксин-чувствительным участком. Таким образом у курящих табак индукция CYP1A1 происходит наиболее интенсивно, что приводит к биоактивации канцерогенов, это объясняет высокий риск развития рака лёгких у курильщиков.

Изофермент 1А2 (CYP1A2) обнаружен в основном в печени. В отличие от цитохрома CYP1A1, CYP1A2 метаболизирует не только ПАУ, но и ряд ЛC (см. Приложение, табл. 1). В качестве «маркёрных субстратов» для фенотипирования CYPI А2 используют фенацетин, ко­феин и антипирин.

Определение клиренса кофеина - важный диагностический тест оценки функционального состояния печени (в связи с тем, что основной метаболизирующий фермент кофеина - CYP1A2, тест служит показателем его активности), однако он высоко чувствителен лишь при выраженном поражении, например циррозе. Пациент получает внутрь кофеин, меченый радиактивным изотопом углерода С¹³, затем в течение 1 ч собирают выдыхаемый пациентом воздух с последующим его анализом. По соотношению в выдыхаемом воздухе С^|30₂/С¹²0₂ (измеряют с помощью масс-спектроскопии) определяют клиренс кофеина.

Модификация вышеизложенного теста: методом жидкостной высокоэффективной хроматографии определяют концентрацию кофеина и его метаболитов в плазме крови, моче и слюне, взятых натощак. В этом случае в метаболизме кофеина участвуют также цитохромы CYP3A4 и CYP2D6.

На результат теста влияют курение (индукция CYP1A2), воз­раст, применение ЛC - ингибиторов или индукторов изоферментов цитохрома Р450.

CYP1A2 - основной фермент, метаболизирующий теофиллин (рис. 1-7).

Подсемейство цитохрома Р450 CYPIIA

Общее свойство изоферментов подсемейства цитохрома Р450 CYPIIA - способность к индукции под действием фенобарбитала, поэтому второе название этого подсемейства - фенобарбитал-индуцибельный цитохром. Наиболее важную роль в метаболизме ЛC играет изофермент цитохрома Р450 2А6 (CYP2A6).

Изофермент 2А6 выявляют в основном в печени. Он участвует в метаболизме немногих J1C и химических веществ, например в превращении никотина в кетинин, 7-гидроксилировании кумарина, циклофосфамида и ифосфамида, метаболизме ритонавира (см. Приложение, табл. 1). CYP2A6 принимает участие в биоактивации компонентов табачного дыма нитрозаминов, обладающих канцерогенным действием, способствует биоактивации сильных мутагенов 6-амино(х)ризена и 2-амино-3-метилмидазо[4, 5-Г]кванолина.

Подсемейство цитохрома Р450 CYPIIC

Общее свойство цитохромов подсемейства CYPIIC - 4-гидроксилазная активность по отношению к противосудорожному препарату мефенитоину, маркерному субстрату изоферментов подсемейства CYPIIC, поэтому их второе название - мефенитоин-4-гидроксилаза. Из изоферментов этого подсемейства наиболее важное значение для метаболизма ЛC имеют изоферменты 2С9 (CYP2C9) и 2С19 (CYP2C19), для которых характерен генетический полиморфизм (см. главу «Клиническая фармакогенетика»).

Изофермент 2С9 обнаружен в основном в печени. Он метаболизирует ряд ЛC, в том числе многие нестероидные противовоспалительные средства (НПВС), фенитоин, варфарин (см. Приложение, табл. 1).

Изофермент 2С19 также принимает участие в метаболизме ЛC (см. Приложение, табл. 1).

Подсемейство цитохрома Р450 CYPIID

Подсемейство включает один изофермент - 2D6 (CYP2D6). Он локализован в основном в печени и метаболизирует приблизительно 20% известных ЛC, в т. ч. нейролептики, антидепрессанты, транквилизаторы, (З-адреноблокаторы (см. Приложение, табл. 1). Маркерные субстраты для фенотипирования цитохрома 2D6 — деб- ризохин, декстрометорфан и спартеин. CYP2D6, в отличие от других изоферментов цитохрома Р450, не имеет индукторов. CYP2D6 обладает генетическим полиморфизмом (см. главу «Клиническая фармакогенетика»).

Подсемейство цитохрома Р450 CYPIIE

Общее свойство изоферментов этого подсемейства - способность к индукции под влиянием этанола, поэтому второе название подсемейства - этанол-индуцибельный цитохром. Наибольшее значение для метаболизма ЛC имеет изофермент2Е1 (CYP2E1). В печени взрослых он составляет 7% всех изоферментов цитохрома Р450.

Субстратами CYP2E1 служат некоторые ЛC (см. Приложение, табл. 1, этанол, нитрозоамины, ароматические углеводороды типа бензола и анилина, алифатические хлоруглеводороды. CYP2E1, например, катализирует гидроксилирование дапсона, N,- и М₇-деметилирование кофеина, дегалогенизацию хлорфторуглеводородов и средств для ингаляционного наркоза (например, галотана). Маркерным субстратом для CYP2E1 служит хлорзоксазон.

CYP2E1 вместе с CYP1A2 катализирует превращение ацетаминофе- на в N-ацетилбензохинонимин, обладающий сильным гепатотоксическим действием.

CYP2E1 - важнейший изофермент цитохрома Р450, окисляющий ХС липопротеинов низкой плотности (ЛПНП).

Подсемейство цитохрома Р-450 CYPIIIA

Подсемейство цитохрома Р-450 CYPIIIA включает четыре изофермента - ЗАЗ, ЗА4, ЗА5 и ЗА7, составляющих 30% всех изоферментов цитохрома Р450 в печени и 70% - в стенке ЖКТ. В печени содержится преимущественно изофермент ЗА4 (CYP3A4), в стенках желудка и кишечника - изоферменты ЗАЗ (CYP3A3) и ЗА5 (CYP3A5). Изофермент ЗА7 (CYP3A7) выявлен лишь в печени плода. Наибольшее зна­чение в метаболизме 1С имеет изофермент CYP3A4.

Изофермент ЗА4 метаболизирует приблизительно 60% известных ЛС (см. Приложение, табл. 1), в т. ч. блокаторы медленных кальциевых каналов, антибиотики-макролиды, некоторые противоаритмические препараты. CYP3A4 катализирует реакцию 6-Р-гидроксилирования эндогенных стероидов, в т. ч. тестостерона, прогестерона и кортизола. Маркерные субстраты для определения активности CYP3A4 - дапсон, эритромицин, нифедипин, лидокаин, тесто­стерон и кортизол.

Метаболизм лидокаина происходит в гепатоцитах, где путём оксидативного N-деэтилирования CYP3A4 образуется моноэтил- глицинксилидид. Определение активности CYP3A4 по этому метаболиту служит наиболее чувствительным и специфичным тестом, характеризующим функциональное состояние печени при её острых и хронических заболеваниях и сепсисе. При циррозе печени концентрация моноэтилглицинксилидида коррелирует с прогнозом заболевания.

Существует внутривидовая вариабельность метаболизма JIC с уча­стием CYP3A4, предположительно связанная с нарушением экс­прессии факторов транскрипции гена CYP3A4.

Реакции II фазы метаболизма

Глюкуронирование

Глюкуронирование - основная реакция II фазы метаболизма ЛC. Глюкуронирование представляет собой конъюгацию субстрата с УДФ-глюкуроновой кислотой. Эта реакция катализируется надсемейством УДФ-глюкуронилтрансфераз (UGT), включающим 2 семейства (UGTI и UGT2) и более 20 изоферментов. Глюкуронирование приводит к увеличению полярности химических соединений, что облегчает их растворимость в воде и элиминацию из организма. В организме новорождённых активность УДФ-глюкуронилтрансфераз низкая, но к 1-3 мес жизни она такая же, как у взрослых. УДФ-глюкуронилтрансферазы обнаружены в печени, кишечнике, лёгких, головном мозге, почках, однако основной орган, где происходит глюкуронирование, - печень.

Изофермент УДФ-глюкуронилтрансферазы UGT1A1, катализирующий реакцию глюкуронирования билирубина, содержится в основном в печени.

Изоферменты UGT1A6 и UGT1A9, ответственные за глюкуронирование фенола, выявлены в печени и почках.

Изоферменты, входящие в состав семейств УДФ-глюкуронилтрансферазы человека, локализация генов и маркерные субстраты изоферментов для фенотипирования представлены в табл. 1-14.

Физиологическая роль УДФ-глюкуронилтрансфераз - глюкуронирование эндогенных соединений, например билирубина (что препятствует накоплению его свободной формы), гормонов (тироксина, трийодтиронина, стероидных гормонов), жёлчных кислот, ретиноидов.

Примеры ЛC, подвергаемых глюкуронированию, представлены в табл. 1-15.

Глюкуронированию подвергаются ЛC - производные следующих химических групп (содержат функциональные группы, являющиеся акцепторами для УДФ-глюкуроновой кислоты):

— фенолы (например, пропофол, парацетамол, налоксон);

— спирты (например, хлорамфеникол, кодеин, оксазепам);

— алифатические амины (например, циклопирокс, ламотриджин, амитриптилин);

— карбоновые кислоты (например, фенилбутазон);

— карбоксильные кислоты (например, напроксен, кетопрофен).

В результате глюкуронирования образуются полярные, легко экскретируемые, неактивные метаболиты. Однако возможно образование и активного метаболита, например морфин превращается в морфин- 6-глюкуронид, обладающий выраженным анальгетическим, но слабым рвотным действием. Глюкуронирование может привести к биоактивации канцерогенов. К канцерогенным глюкуронидам относят N-глюкоуронид 4-аминобифенила, N-глюкуронид N-ацетилбензидина, О-глюкуронид 4-[(гидрокисметил) нитрозо-амино]- 1-(3-пи- ридил)-1-бутанона.

Ацетилирование

Ацетилирование эволюционно относят к одним из ранних механизмов адаптации. Этим путём происходит биотрансформация многих ЛC, бытовых и промышленных ядов. В ацетилировании участвуют N-ацетилтрансфераза и кофермент А. Интенсивность ацетилирования в организме человека контролируют Р₂-адренорецепторы, пантотеновая кислота, пиридоксин, тиамин, липоевая кислота; она генетически детерминирована. Ацетилирование зависит также от функционального состояния печени и других органов, содержащих N-ацетилтрансферазу. Выделено два изофермента N-ацетилтрансферазы - N-ацетилтрансфераза 1 (NAT1) и N-ацетилтрансфераза 2 (NAT2).

• NAT1 ацетилирует небольшое количество ариламинов и не облада­ет генетическим полиморфизмом.

• NAT2 - основной фермент ацетилирования многих J1C (табл. 1-16). Ген NAT2 локализован в хромосоме 8, локусе 8р23. 1-р21. 3, характерен генетический полиморфизм (см. главу «Клиническая фармакогенетика»).

Связь реакций I и II фаз метаболизма

Связь и взаимодействие реакций I и II фаз метаболизма демонстрирует метаболизм парацетамола и изониазида. 80-90% парацетамола вступает в реакции глюкуронирования и сульфатирования с образованием нетоксичных и легко выводимых почками метаболитов. 10-17% дозы подвергается окислению CYP2E1 и CYP1A2 с образованием N-ацетилбензохинонимина (рис. 1-8). Последний соединяется с глутатионом с образованием неактивного соединения, выводимого почками. При увеличении дозы парацетамола увеличивается количество образующегося N-ацетилбензохинонимина, и (вследствие возникшего дефицита глутатиона)

Рис. 1-8. Метаболизм парацетамола.

тормозится его дальнейший метаболизм. В результате проявляется гепатотоксическое действие N-ацетилбензохинонимина: соединяясь с нуклеофильными группами белков гепатоцитов, он вызывает некроз печёночной ткани. Поэтому для лечения отравления парацетамолом эффективно применение в первые 10-12 ч N-ацетилцистеина, восполняющего запасы глутатиона в печени. Гепатотоксическое действие парацетамола усиливается при хроническом злоупотреблении алкоголем, так как последний истощает запасы глутатиона в печени, а также вызывает индукцию цитохрома CYP2E1 (т.е увеличение образования N-ацетилбензохинонимина).

60-70% изониазида подвергается окислению с участием CYP2E1 с образованием нетоксичного и неактивного метаболита - изоникотиновой кислоты, легко выводимой почками. 30-40% препарата подвергается ацетилированию с образованием ацетилизониазида. Последний частично выводится почками, а частично подвергается амидному гидролизу с образованием ацетилгидразина - вещества с выраженным гепатотоксичным действием.

Роль кишечника в метаболизме ЛС

Кишечник - второй (после печени) по значимости орган метаболизма ЛC. В стенке кишечника происходят реакции I и II фаз метаболизма. Метаболизм ЛС в стенке кишечника может играть важную роль в эффекте первого прохождения (пресистемного метаболизма), например, циклоспорина, нифедипина, мидазолама, верапамила.

Из ферментов, участвующих в I фазе метаболизма, в стенке кишечника в основном присутствуют изоферменты цитохрома Р450, при этом их содержание уменьшается от проксимальных отделов кишеч­ника к дистальным. Наибольшее количество этих изоферментов выявлено в верхушках ворсинок слизистой оболочки тонкой кишки и минимальное - в криптах. 70% всех изоферментов цитохрома Р450 кишечника составляет CYP3A4.

Из ферментов II фазы метаболизма ЛС в стенке кишечника наиболее 4 изучены УДФ-глюкуронилтрансфераза и сульфотрансфераза. Их содержание, как и изоферментов цитохрома Р450, уменьшается от проксимальных отделов кишечника к дистальным. Сульфатирование некоторых ЛС (например, тербуталина, изопреналина) происходит в основном в стенке кишечника.

Выведение лекарственных средств из организма

Основные пути выведения 1С из организма представлены в табл. 1-17.

Выведение почками

Почки - основной орган экскреции ЛC и их метаболитов, поступающих в мочу путём клубочковой фильтрации (пассивный процесс) и канальцевой секреции (активный процесс).

В результате фильтрации в первичную мочу попадают растворённые в плазме крови вещества с молекулярной массой до 5000 Д, не связанные с белками. Вещества с молекулярной массой выше 60 000 Д практически не фильтруются. В промежуточном диапазоне молекулярной массы скорость фильтрации невелика и зависит от свойств вещества.

В результате активной секреции C поступают в просвет канальцев против градиента концентраций, что требует затрат энергии (табл. 1-18).

Связывание с белками плазмы крови ионизированных слабых органических кислот или оснований незначительно влияет на скорость их секреции.

Процесс реабсорбции происходит в дистальных отделах извитых почечных канальцев, как правило, посредством простой диффузии по градиенту концентрации. Лучше реабсорбируются неионизирован- ные и хорошо растворимые в жирах ЛС. Кроме того, существуют специфические транспортные системы, переносящие обратно в кровь

из ультрафильтрата аминокислоты, глюкозу, аскорбиновую и мочевую кислоты и некоторые другие, в том числе и ЛC. Основная масса полярных веществ, кроме изотонического раствора натрия хлорида и некоторых эндогенных соединений, по мере абсорбции воды из ультрафильтрата концентрируется и быстро выводится с мочой.

Итоговую скорость экскреции ЛС и их метаболитов с мочой определяет баланс скоростей указанных выше трёх основных процессов. Количественно скорость экскреции ЛC оценивают почечным клиренсом, численно равным объёму плазмы крови (в литрах или миллилитрах), полностью освобождаемому от ЛС в единицу времени.

Факторы, влияющие на почечный клиренс ЛС

Степень ионизации ЛС. Как правило, почечный клиренс ионизиро­ванных и полярных ЛС выше, чем липофильных, так как при прочих равных условиях первые меньше реабсорбируются и быстрее выводятся из организма. Жирорастворимые вещества в значительной степени подвергаются реабсорбции и имеют низкий почечный клиренс.

Неионизированные липофильные формы ЛС, являющихся слабыми основаниями или кислотами, диффундируют из почечных канальцев обратно в кровь, что обусловливает снижение их концентрации в моче до величин, соответствующих содержанию несвязанных их форм в плазме крови. Степень ионизации этих ЛС определяется кислотностью мочи и объясняет зависимость их почечного клиренса от её рН. Слабые органические основания [константа ионизации (рК_а) 7,5-10,0] лучше ионизируются, медленнее реабсорбируются и быстрее выводятся в кислой среде, а слабые кислоты (рК. 3,0-7,5) - в нейтральной или щелочной среде.

Следовательно, изменение рН мочи в ту или другую сторону может ускорить или замедлить выведение ЛС (табл. 1-19).

Некоторые ЛС способны изменять рН крови и мочи, что необходимо учитывать при их совместном назначении. Например, аммония хлорид, аскорбиновая кислота, ацетилсалициловая кислота и другие салицилаты вызывают закисление мочи. Ощелачивание мочи происходит при использовании ацетазоламида, антацидов, натрия гидрокарбоната, тиазидных диуретиков.

Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 3787 | Нарушение авторских прав