Градуальная и квантовая кривые зависимости «доза-эффект»
Как правило, по мере увеличения дозы (концентрации) лекарственного вещества его эффект возрастает. Вначале процесс прироста эффекта происходит пропорционально дозе лекарства, однако, процесс возрастания эффекта не носит бесконечного характера – обычно при достижении некоторого уровня прирост эффекта вначале уменьшается, а затем прекращается совсем и наступает фаза плато (т.е. дальнейшее увеличение дозы не приводит к возрастанию эффекта лекарства).
Если представить эту зависимость изменения эффекта лекарства от его дозы графически, то она будет иметь вид экспоненциальной кривой. Предел эффекта, к которому стремиться кривая при бесконечном увеличении дозы лекарства называют максимальным эффектом (Emax). Зная Emax можно рассчитать, при какой дозе (концентрации) лекарства возникает эффект, равный половине максимального (½Emax или E50). Величину дозы или концентрации, вызывающей полумаксимальный эффект обозначают ED50 или ЕС50 соответственно. Таким образом:
· Еmax – максимальный эффект лекарства, который удается воспроизвести при введении в организм бесконечно больших количеств лекарства.
· ED50 или ЕС50 – доза или концентрация лекарства, при которой развивается эффект, равный половине от максимального.
Однако, проводить анализ экспоненциальной кривой сложно, поэтому обычно прибегают к логарифмическому преобразованию координат. Если построить этот же график в полулогарифмических координатах, то он принимает вид S-образной кривой. Причем часть кривой на участке 20-80% эффекта имеет вид прямой линии и может быть легко преобразована в аналитическую форму (форму уравнения) для расчета Emax и ЕС50.
Схема 3. Градуальные кривые зависимости «доза-эффект».А – зависимость изменения частоты сердечных сокращений от дозы лекарства в нормальных координатах, В – та же кривая в полулогарифмических координатах (одна из шкал переведена в форму десятичных логарифмов), С – кривая связывания того же вещества с рецепторами миокарда.
Emax – максимальный эффект, Bmax – максимальное число связанных рецепторов, ЕС50 – концентрация лекарства при которой возникает эффект равный половине максимального, Kd – константа диссоциации вещества от рецептора, при которой связано 50% рецепторов.
На основании построения таких кривых можно определить два важнейших показателя, характеризующих каждое лекарство: активность и эффективность.
· Активность (сила лекарства) – параметр, который показывает какая доза (концентрация) лекарства способна вызвать развитие стандартного эффекта, равного 50% от максимально возможного для этого лекарства. Т.е. активность лекарства численно характеризуется величиной ЕС50 или ED50. Чем выше активность лекарства, тем меньшая его доза требуется для воспроизведения терапевтического эффекта.
· Эффективность – это способность лекарства оказывать максимально возможное для него действие. Т.е. фактически это максимальная величина эффекта, которую можно достигнуть при введении данного лекарства. Эффективность численно характеризуется величиной Еmax. Чем выше Еmax, тем выше эффективность лекарства.
Схема 4. Сравнительная характеристика кардиотонических средств. Как следует из представленных графиков EC50,A >EC50 (см. схему5).
Схема 5. Обнаружение молчащих рецепторов в ткани. У данного лекарства полумаксимальный эффект возникает при концентрации 1,0 ЕД, а половина рецепторов оккупируется лишь в дозе 10 ЕД.
Почему в ткани возникают молчащие рецепторы? Это можно объяснить двумя причинами:
· Наличие рецепторов, не связанных с эффекторными молекулами. Данная ситуация изображена на схеме 6В. Для развития полумаксимального фармакологического эффекта лекарству достаточно занять половину рецепторов связанных с эффекторами, но оккупация 50% рецепторов будет рассчитываться исходя из их общего числа.
Изменение эффекта лекарств. Градуальная и квантовая оценка эффекта, сущность и клинические приложения. Меры количественной оценки активности и эффективности лекарств в экспериментальной и клинической практике.
Все фармакологические эффекты можно условно разделить на две категории:
А) Градуальные (непрерывные, интегральные) эффекты – такие эффекты ЛС, которые могут быть измерены количественно < действие гипотензивных ЛС – по уровню АД>. Описываются градуальной «кривой доза-эффект» (см. в. 36), на основе которой можно оценить: 1) индивидуальную чувствительность к ЛС 2) активность ЛС 3) максимальную эффективность ЛС
Б) Квантовые эффекты – такие эффекты ЛС, которые являются дискретной величиной, качественным признаком, т. е. описываются всего лишь несколькими вариантами состояний <головная боль после приема анальгетика или есть, или нет>. Описывается квантовой кривой доза-эффект, где отмечают зависимость проявления эффекта в популяции от величины принимаемой дозы ЛС. График зависимости доза-эффект при этом имеет куполообразный вид и идентичен Гауссовой кривой нормального распределения. На основе квантовой кривой можно : 1) оценить популяционную чувствительность ЛС 2) отметить наличие эффекта при данной дозе 3) выбрать среднюю терапевтическую дозу.
Различия между градуальной и квантовой характеристикой «доза-эффект»:
Определяется величиной EC50 (ED50)
Определяется величиной EC50 (ED50)
Определяется величиной Emax
Не может быть определена без специального анализа
Экспоненциальная зависимость (S-образная в полулогарифмических координатах)
Кривая Гауссова распределения
Количественная оценка активности и эффективности ЛС проводится на основе построения кривых «доза-эффект» и их последующей оценке (см. в.35)
Градуальная и квантовая кривые зависимости «доза-эффект»
Как правило, по мере увеличения дозы (концентрации) лекарственного вещества его эффект возрастает. Вначале процесс прироста эффекта происходит пропорционально дозе лекарства, однако, процесс возрастания эффекта не носит бесконечного характера – обычно при достижении некоторого уровня прирост эффекта вначале уменьшается, а затем прекращается совсем и наступает фаза плато (т.е. дальнейшее увеличение дозы не приводит к возрастанию эффекта лекарства).
Если представить эту зависимость изменения эффекта лекарства от его дозы графически, то она будет иметь вид экспоненциальной кривой. Предел эффекта, к которому стремиться кривая при бесконечном увеличении дозы лекарства называют максимальным эффектом (Emax). Зная Emax можно рассчитать, при какой дозе (концентрации) лекарства возникает эффект, равный половине максимального (½Emax или E50). Величину дозы или концентрации, вызывающей полумаксимальный эффект обозначают ED50 или ЕС50 соответственно. Таким образом:
· Еmax – максимальный эффект лекарства, который удается воспроизвести при введении в организм бесконечно больших количеств лекарства.
· ED50 или ЕС50 – доза или концентрация лекарства, при которой развивается эффект, равный половине от максимального.
Однако, проводить анализ экспоненциальной кривой сложно, поэтому обычно прибегают к логарифмическому преобразованию координат. Если построить этот же график в полулогарифмических координатах, то он принимает вид S-образной кривой. Причем часть кривой на участке 20-80% эффекта имеет вид прямой линии и может быть легко преобразована в аналитическую форму (форму уравнения) для расчета Emax и ЕС50.
Схема 3. Градуальные кривые зависимости «доза-эффект».А – зависимость изменения частоты сердечных сокращений от дозы лекарства в нормальных координатах, В – та же кривая в полулогарифмических координатах (одна из шкал переведена в форму десятичных логарифмов), С – кривая связывания того же вещества с рецепторами миокарда.
Emax – максимальный эффект, Bmax – максимальное число связанных рецепторов, ЕС50 – концентрация лекарства при которой возникает эффект равный половине максимального, Kd – константа диссоциации вещества от рецептора, при которой связано 50% рецепторов.
На основании построения таких кривых можно определить два важнейших показателя, характеризующих каждое лекарство: активность и эффективность.
· Активность (сила лекарства) – параметр, который показывает какая доза (концентрация) лекарства способна вызвать развитие стандартного эффекта, равного 50% от максимально возможного для этого лекарства. Т.е. активность лекарства численно характеризуется величиной ЕС50 или ED50. Чем выше активность лекарства, тем меньшая его доза требуется для воспроизведения терапевтического эффекта.
· Эффективность – это способность лекарства оказывать максимально возможное для него действие. Т.е. фактически это максимальная величина эффекта, которую можно достигнуть при введении данного лекарства. Эффективность численно характеризуется величиной Еmax. Чем выше Еmax, тем выше эффективность лекарства.
Схема 4. Сравнительная характеристика кардиотонических средств. Как следует из представленных графиков EC50,A >EC50 (см. схему5).
Схема 5. Обнаружение молчащих рецепторов в ткани. У данного лекарства полумаксимальный эффект возникает при концентрации 1,0 ЕД, а половина рецепторов оккупируется лишь в дозе 10 ЕД.
Почему в ткани возникают молчащие рецепторы? Это можно объяснить двумя причинами:
· Наличие рецепторов, не связанных с эффекторными молекулами. Данная ситуация изображена на схеме 6В. Для развития полумаксимального фармакологического эффекта лекарству достаточно занять половину рецепторов связанных с эффекторами, но оккупация 50% рецепторов будет рассчитываться исходя из их общего числа.
Наличие молчащих рецепторов имеет место в миокарде, где число b1-адренорецепторов в 10 раз превосходит число эффекторных молекул, связанных с ними. Избыточность b1-адренорецепторов имеет важное значение и позволяет миокарду в полной мере реагировать на медиаторы (норадреналин и адреналин) даже после того, как большая часть рецепторов будет утрачена.
Описывая и разбирая процедуру построения кривой «доза-эффект», мы исходили из предположения о том, что эффект лекарства является непрерывной величиной, которая может быть измерена количественно. Например, гипотензивный эффект лекарства может быть измерен по уровню артериального давления, жаропонижающий эффект – по степени снижения температуры тела. Такие эффекты носят название градуальных (непрерывных, интегральных), а кривые, которые описывают такой эффект получили название градуальных кривых «доза-эффект».
К сожалению, некоторые эффекты лекарств являются дискретной величиной или качественным признаком, т.е. они описываются всего лишь несколькими вариантами состояния. Например, головная боль может либо быть, либо отсутствовать у конкретного пациента, контрацептивный эффект лекарства либо проявляется, либо нет. Такие эффекты лекарств называют квантовыми или дискретными. Для квантового эффекта не возможно построить кривую зависимости величины эффекта от дозы для каждого конкретного индивидуума. Чтобы избежать возникшего затруднения прибегают к построению квантовой кривой «доза-эффект», где отмечают зависимость проявления эффекта в популяции от величины принимаемой дозы лекарства.
Вначале при введении небольших доз эффект развивается у малого числа объектов. По мере повышения дозы на лекарство начинает реагировать все большее число испытуемых и наконец остается лишь небольшая группа объектов у которой реакцию удается вызвать применяя высокие дозы лекарства. График зависимости «доза-эффект» при этом имеет куполообразный вид и идентичен Гауссовой кривой нормального распределения (см. схему 7). Величина соответствующая куполу кривой позволяет определить активность лекарства – т.е. ту его дозу, которая вызывает развитие эффекта у 50% лиц в популяции.
Схема 7. Квантовые кривые «доза-эффект».Левая кривая представляет построение зависимости для терапевтического эффекта лекарства, а правая – развитие токсического эффекта (смерти) после введения летальных доз лекарства. Как следует из графика доза в 1,25 и 2,5 мг вызывают эффект у незначительного количества животных, однако введение лекарства в дозе 5 мг позволяет вызвать эффект у наибольшего числа особей, оставшееся небольшое число животных реагируют на высокие доза лекарства. Аналогичные рассуждения справедливы и для введения летальных доз лекарства.
Таким образом, квантовая кривая «доза эффект» может помочь установить величину ЕС50, но ничего не говорит об эффективности лекарства.
Если на графике зависимости отмечать не то число объектов, у которого удалось получить ответ на каждую дозу в отдельности, а накопленное число объектов – т.е. всех лиц у которых к моменту введения дозы уже удалось добиться эффекта и пациентов прореагировавших на данную дозу, то кривая может быть трансформирована в стандартную S-образную форму, напоминающую градуальную кривую. Однако, эта кривая не будет нести никакой дополнительной информации.
Широта терапевтического действия. Терапевтический индекс. Терапевтический коридор.
Схема 8. Терапевтический индекс и широта действия. Терапевтический эффект лекарства проявляется с высокой скоростью и EC50=1, токсические эффекты нарастают медленно, при этом LC50=10. Несмотря на то, что ТИ=10/1=10, терапевтическая широта равна нулю, т.к. TD15=LD15=0,6
Если после того, как достигается плато эффекта доза лекарства будет продолжать расти, то через определенный промежуток времени начнет проявляться токсическое действие лекарства. Зависимость токсического действия от дозы (концентрации) лекарства носит такой же характер, как и его полезный эффект и может быть описана градуальной или квантовой кривыми. На этих кривых также может быть определена величина TD50 или ТС50 – токсической дозы (концентрации) лекарства, которая вызывает токсический эффект, равный 50% от максимального (для квантовой кривой – токсический эффект у 50% лиц в популяции). Иногда, вместо TD50 пользуются показателем LD50 – летальная доза, которая вызывает гибель 50% объектов в популяции.
Информация относительного токсического потенциала лекарства позволяет дать характеристику его безопасности. Основными критериями безопасности являются:
º Терапевтический индекс – это соотношение между токсической и эффективной дозами лекарства, которые вызывают появление полумаксимального эффекта. ТИ=TD50/ED50. Чем больше величина терапевтического индекса, тем более безопасным является лекарство. Например, на схеме 6 величина ED50»6 мг, а LD50»210 мг и ТИ=210/6=35. Пенициллин является лекарством у которого величина терапевтического индекса составляет более 100, а дигоксин имеет терапевтический индекс равный всего лишь 2. Таким образом, фактически терапевтический индекс определяет расстояние между точками ED50 и TD50 на кривых «доза-эффект». При этом мы исходим из допущения о том, что сами кривые имеют одинаковый наклон и характер нарастания эффекта, а также, что токсическое действие лекарства проявляется позже его терапевтического эффекта. К сожалению, достаточно часто характер кривых терапевтического и токсического действия лекарства будет различаться.
º Терапевтическая широта (терапевтическое окно) – это диапазон доз между минимальной терапевтической и минимальной токсической дозами лекарства (ТШ=TD10/ED10). Терапевтическая широта более корректный показатель безопасности лекарства, поскольку он позволяет учитывать степень нарастания нежелательных эффектов на кривой «доза-эффект».
Например, на схеме 8 показано лекарственное средство, у которого фармакологическое действие проявляется в виде быстро нарастающего эффекта в ответ на незначительное повышение дозы. Токсическое действие у него, напротив, имеет вид плавно нарастающей кривой. В данном случае величина терапевтического индекса составляет около 10, но благодаря тому, что токсические эффекты нарастают медленно и одновременно с терапевтическим действием 15% эффект лекарства возникает одновременно с развитием отравления у 15% пациентов. Т.е. терапевтическая широта у данного средства отсутствует и его полезное действие возникает одновременно с токсическим.
º Фактор надежной безопасности – это отношение минимальной токсической дозы к максимальной эффективной (ФНБ=TD1/ED99). Фактически, данный критерий представляет собой несколько модифицированную форму терапевтической широты и показывает: во сколько раз может быть превышена терапевтическая доза лекарства без риска развития интоксикации (нежелательных эффектов).
º Терапевтический коридор – это диапазон эффективных концентраций лекарственного вещества в крови, которые необходимо создать и поддерживать в организме, чтобы обеспечить достижение желаемого терапевтического действия.
25. Период полуэлиминации, как показатель фармакокинетики. Его вычисление. Применение Т½ для определения режима введения лекарственного средства и длительности его выведения из организма.
Все три показателя Vd, Cl и t½ связаны между собой следующими соотношениями:
и .
В случае кинетики нулевого порядка понятие константности клиренса, периода полуэлиминации и скорости элиминации утрачивает свой смысл – все эти параметры изменяются непрерывно, вместе с изменением концентрации лекарственного вещества в крови, т.е. они приобретают вид функциональной зависимости. Например, клиренс определяется как:
,
где Кm – концентрация лекарства, при которой скорость его элиминации составляет 50% от максимальной.
Зависимость дозирования и действия лекарственных средств от индивидуальных свойств организма (возраст, пол, масса тела, беременность, физиологическое или патологическое состояние, суточные ритмы активности).
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Глава 3. Влияние различных факторов на фармакодинамику и фармакокинетику лекарственных веществ(Т.А. Зацепилова, О.Н. Давыдова)
К факторам, влияющим на действие лекарственных средств, относят свойства вещества (химическая структура, физико-химические свойства, дозы и концентрации лекарственных веществ), лекарственную форму и особенности ее технологии, состояние организма него индивидуальные особенности (пол, возраст, генетические факторы и др.), а также режим назначения и условия применения лекарственных веществ (повторное введение, комбинированное применение, время суток, состояние внешней среды: время года, температура воздуха, атмосферное давление, экологическая обстановка и т.д.).
3.1. СВОЙСТВА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ
К факторам, влияющим на действие лекарственных веществ, относятся химическая структура, физико-химические свойства, дозы и концентрации лекарственных веществ.
Химическая структура лекарственных веществ определяет характер их действия (фармакологические эффекты) и фармакокинетические особенности. Вещества, близкие по химической структуре (вещества одной химической группы, например бензодиазепины, барбитураты, дигидропиридины), как правило, вызывают одинаковые фармакологические эффекты. Связано это в основном с тем, что взаимодействие веществ с «мишенями» определяется их химическим строением, наличием функционально активных групп, пространственной ориентацией и размером молекул. Так, для того, чтобы вещество подействовало на рецептор, необходимо, чтобы оно не только имело соответствующую химическую структуру, но и пространственно соответствовало данному рецептору, т.е. было ему комплементарно. Примером влияния комплементарности на действие лекарственных веществ является различие в действии стереоизомеров, молекулы которых имеют противоположную пространственную ориентацию (являются зеркальными отображениями друг друга). Гиосциамин, являющийся L-изомером, в 2 раза активнее атропина, который представляет смесь активного L- и малоактивного D-изомеров. Значение имеет также расстояние между функционально активными группировками веществ.
К настоящему времени накоплено достаточно сведений о зависимости действия лекарственных веществ от их химической структуры. Зная эту зависимость, можно синтезировать лекарственные вещества с определенными фармакологическими свойствами.
Фармакокинетика и фармакодинамика лекарственных веществ зависит также от их физико-химические свойств: липофильности, гидрофильности, полярности, степени ионизации. Так, липофильность веществ определяет их способность проникать через гематоэнцефалический барьер и оказывать действие на ЦНС.
Действие лекарственных веществ (скорость развития фармакологического эффекта, его выраженность, продолжительность и даже характер) зависит от дозы.
Доза (от греч. dosis — порция) — количество лекарственного вещества на один прием. Дозы приводят в весовых или объемных единицах. Дозы можно выражать в виде количества вещества на 1 кг массы тела или на 1 м 2 поверхности тела (например, 1 мг/кг, 1 мг/м 2 ). Это позволяет более точно дозировать препарат. Жидкие лекарственные препараты дозируют столовыми, десертными или чайными ложками, а также каплями. Дозы некоторых антибиотиков и гормонов выражают в единицах действия (ЕД).
При увеличении дозы лекарственного вещества его действие повышается и через определенное время достигает максимальной (постоянной) величины (Етах). Поэтому при арифметической шкале доз зависимость доза-эффект имеет гиперболический характер (градуальная зависимость). При логарифмической шкале доз эта зависимость выражается S-образной кривой (см. рис. 3.1). По величине дозы, вызывающей эффект определенной величины, судят об активности вещества. Обычно для этих целей на графике зависимости доза-эффект определяют дозу, которая вызывает 50%-й (полумаксимальный) эффект и обозначают ее как ЭД50 (ED50).
Такие дозы лекарственных веществ используют для сравнения их активности. Чем меньше величина ЭД50, тем выше активность вещества (если ЭД50 вещества А в 10 раз меньше, чем ЭД50 вещества В, следовательно, вещество А в 10 раз активнее вещества В). Кроме активности лекарственные вещества сравнивают по эффективности (определяется величиной максимального эффекта, Еmaх). Если максимальный эффект вещества А в 2 раза выше, чем максимальный эффект вещества В, следовательно, вещество А в 2 раза эффективнее вещества В.
Различают терапевтические, токсические и летальные дозы.
Выделяют следующие терапевтические дозы: минимальные действующие, средние терапевтические и высшие терапевтические дозы.
Минимальные действующие дозы (пороговые) вызывают минимальный терапевтический эффект. Обычно они в 2—3 раза меньше средней терапевтической дозы.
Средние терапевтические дозы оказывают у большинства больных необходимое фармакотерапевтическое действие. Рассчитывают дозу лекарственного вещества на один прием — разовую дозу (pro dosi), и дозу, которую больной должен принять за сутки — суточную дозу (pro die). Поскольку индивидуальная чувствительность больных и тяжесть заболеваний могут варьировать, средние терапевтические дозы обычно выражают в виде предела доз (например, разовая доза диклофенака-натрия составляет 0,025-0,05 г).
Обычно при использовании антибиотиков, сульфаниламидов и некоторых других лекарственных средств лечение начинают с назначения ударной дозы, превышающей среднюю терапевтическую дозу. Это делается для того, чтобы быстро создать высокую концентрацию вещества в крови. После достижения определенного терапевтического эффекта переходят на поддерживающие дозы.
При длительном применении лекарственного вещества указывается его доза на курс лечения (курсовая доза).
Высшие терапевтические дозы назначают в тех случаях, когда применение средних доз не вызывает необходимого действия. Это предельные дозы, выше которых находится область токсических доз (вещество может вызвать токсические эффекты). Для ядовитых и сильнодействующих веществ в законодательном порядке установлены высшие разовые и высшие суточные дозы. К назначению лекарственных средств в высших терапевтических дозах нужно относиться с большой осторожностью, поскольку это связано с риском возникновения серьезных побочных эффектов. Провизор не должен отпускать лекарственные средства с превышением высшей разовой и высшей суточной дозы, если в рецепте нет специального указания врача.
Диапазон доз от минимальной действующей до высшей терапевтической определяется как широта терапевтического действия. Чем больше широта терапевтического действия, тем безопаснее применение лекарственного средства.
Лекарственные формы. При включении лекарственного вещества в различные лекарственные формы должен сохраняться характер его действия. Вместе с тем лекарственная форма и технологический процесс ее изготовления влияют на скорость выделения действующего вещества, место и скорость всасывания, а следовательно на скорость наступления эффекта и его продолжительность. С помощью различных технологических процессов могут быть созданы готовые лекарственные формы длительного действия с регулируемой скоростью высвобождения лекарственных веществ. В лекарственную форму включаются не только формообразующие вещества, но и различные добавки, уменьшающие неприятный вкус, местное раздражающее действие и др. Таким образом, фармацевтические технологии используются для создания более оптимальных условий применения лекарственных веществ.
Изучением влияния физико-химических свойств лекарственных веществ, лекарственных форм и процессов их получения на фармакокинетику и фармакодинамику лекарственных веществ занимается биофармация.
3.2. СВОЙСТВА ОРГАНИЗМА
К факторам, влияющим на действие лекарственных веществ, относятся пол, возраст, масса тела, состояние организма, генетические особенности.
Возраст. Изменения действия лекарственных веществ, связанные с возрастом, в особенности сильно проявляются у лиц крайних возрастных групп: новорожденных и людей старше 60 лет.
Область фармакологии, занимающаяся изучением особенностей действия веществ на детский организм, называется педиатрической фармакологией. Отдельно рассматривается действие лекарственных веществ на новорожденных (до 4 нед жизни) и плод в последний триместр беременности (перинатальная фармакология). Новорожденные в первый месяц жизни имеют более высокую чувствительность к лекарственным веществам. По скорости всасывания, распределения, метаболизма и выведения веществ они существенно отличаются от взрослых. Связано это в основном с низкой интенсивностью метаболических процессов (вследствие недостаточности ферментов, метаболизирующих лекарственные вещества), сниженной функцией почек, повышенной проницаемостью гематоэнцефалического барьера, недоразвитием эндокринной, нервной систем и других систем организма. Так, у новорожденных отсутствуют ферменты, участвующие в конъюгации хлорамфеникола (левомицетина), что усиливает токсическое действие этого препарата. Более чувствительны новорожденные к морфину и неостигмину. Поэтому детям лекарственные вещества назначают в меньших дозах, чем взрослым (а некоторые лекарственные вещества не назначают вообще). Уменьшение дозы препаратов у детей связано еще с тем, что у них масса тела меньше, чем у взрослых. При назначении детям ядовитых и сильнодействующих лекарственных веществ руководствуются специальными таблицами, приведенными в Государственной фармакопее. В этих таблицах приводятся дозы лекарственных веществ для детей разного возраста. Каждый лекарственный препарат следует использовать в дозах, рекомендуемых для определенного возраста.
В пожилом и старческом возрасте фармакокинетические процессы протекают медленно. Изменение скорости всасывания связано в основном со снижением кислотности желудочного сока, с уменьшением кровотока в кишечнике, угнетением систем активного всасывания и др. Распределение лекарственных веществ у пожилых людей может изменяться вследствие изменения связывания с белками плазмы крови, снижения кровотока в органах и тканях. Уменьшение с возрастом метаболизма лекарственных веществ связано со снижением активности ферментов печени и уменьшением печеночного кровотока. Снижение функции почек приводит к замедленному выведению лекарственных веществ. Поэтому больным старше 60 лет дозы веществ, угнетающих ЦНС (снотворные, препараты группы морфина), а также дозы сердечных гликозидов, мочегонных средств следует уменьшать на 1/2, а дозы других сильнодействующих и ядовитых лекарственных веществ — до 2/3 от доз, рекомендуемых для лиц среднего возраста. Изучением особенностей действия и применения лекарственных средств у лиц пожилого и старческого возраста занимается гериатрическая фармакология.
Концентрация лекарственных веществ в плазме крови, в органах и тканях, а, следовательно, их действие в определенной степени зависят от массы тела. Как правило, с увеличением массы тела назначаемая доза лекарственного вещества также должна увеличиваться. Поэтому при необходимости более точного дозирования дозы некоторых веществ приводят в расчете на 1 кг массы тела.
Состояние организма. Различные патологические состояния могут вызвать изменение фармакокинетики и фармакодинамики лекарственных веществ. При заболеваниях желудочно-кишечного тракта может происходить снижение скорости и степени всасывания лекарственных веществ. Некоторые заболевания легких и сердечно-сосудистые заболевания приводят к существенным изменениям гемодинамики, что отражается на характере распределения лекарственных веществ.
При нарушении функции почек удлиняется действие веществ, которые выводятся почками (например, при нормальной функции почек период полуэлиминации (t]/2) ампициллина составляет 1,3 ч, а при почечной недостаточности — 13-20 ч), а при заболеваниях печени то же самое происходит с веществами, которые в основном метаболизируются в печени. При этом после повторных введений может происходить накопление (кумуляция) веществ в организме, что повышает опасность их токсического действия при обычных схемах дозирования.
В очаге воспаления резко ослабляется действие местноанестезирующих средств, а действие сульфаниламидов снижается в гнойных ранах.
Некоторые лекарственные вещества действуют только при патологических состояниях. Например, кардиотоническое действие сердечных гликозидов проявляется при сердечной недостаточности, ацетилсалициловая кислота снижает повышенную температуру тела.
Патологические процессы, как правило, изменяют чувствительность и реактивность организма на лекарственные вещества. Больной организм иначе реагирует на лекарственные вещества, чем здоровый. Изучение этих явлений в эксперименте впервые было начато в 20-х годах XX века Н.П. Кравковым, а затем продолжилось М.П. Николаевым и А.Н. Кудриным. Это научное направление, изучающее действие лекарственных веществ в условиях патологии, получило название патологической фармакологии. Она является научным фундаментом экспериментальной и клинической фармакотерапии.
Фармакологические реакции зависят от функционального состояния организма. Существенное значение имеют также физическое развитие и питание больного. Физически крепкие лица слабее реагируют на лекарственные средства, чем ослабленные, истощенные и обезвоженные больные, для которых дозы большинства препаратов приходится уменьшать в 1,5-2 раза.
Большого внимания требует назначение лекарств беременным и кормящим женщинам. Здесь следует учитывать не только измененную чувствительность организма, но и возможность проникновения лекарственного вещества через плацентарный барьер, выделения его с молоком и вредного влияния на плод и ребенка.
Генетические факторы. Существуют значительные различия в индивидуальной чувствительности людей к лекарственным веществам, которые определяются генетическими факторами. Появился раздел фармакологии – фармакогенетика, задачей которой является изучение роли генетических факторов в изменении действия лекарственных веществ. Очень часто индивидуальные различия в действии лекарственных веществ обусловлены различиями в их метаболизме. Происходит это вследствие изменения активности ферментов, метаболизирующих лекарственные вещества, что в основном бывает связано с мутацией генов, контролирующих синтез данных ферментов. Нарушение структуры и функции фермента принято называть энзимопатией (ферментопатией). При энзимопатиях активность фермента может быть повышена (в этом случае процесс метаболизма лекарственных веществ ускоряется и их действие снижается) или снижена (в этом случае метаболизм лекарственных веществ замедляется, что может привести к усилению их действия и появлению токсических эффектов). При генетической недостаточности некоторых ферментов могут возникать атипичные реакции на вещества (идиосинкразия). Типичной идиосинкразией является гемолитическое действие некоторых противомалярийных средств (хинина, примахина, хлорохина) при генетической недостаточности в эритроцитах глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. В результате недостаточности этого фермента образуется ион, который вызывает гемолиз эритроцитов.
3.4. ХРОНОФАРМАКОЛОГИЯ
Фармакокинетика и фармакодинамика лекарственных веществ зависят от времени суток, что связано с периодическими (циклическими) изменениями активности ферментов и других эндогенных биологически активных веществ, а также с другими ритмическими процессами в организме. Изучением ритмических процессов в живой природе и роли фактора времени в биологических процессах занимается хронобиология (от греч. chronos — время) — относительно новое направление в биологии, сформировавшееся в 60-е годы прошлого столетия. Одним из разделов хронобиологии является хронофармакология, которая изучает периодические изменения активности лекарственных веществ в зависимости от времени введения и влияние лекарственных веществ на биологические ритмы.
Биологические ритмы — это периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов.
Акрофаза – время, когда исследуемая функция или процесс достигает своих максимальных значений; батифаза – время, когда исследуемая функция или процесс достигает своих минимальных значений; амплитуда – степень отклонения исследуемого показателя в обе стороны от средней; мезор (от лат. Mesos — средний, и первой буквы слова ритм) — это среднесуточный уровень ритма, т.е. среднее значение исследуемого показателя в течение суток (рис. 3.2).
Периоды биологических ритмов приурочены к определенному времени, например, циркадианные (околосуточные, от лат. circa – около, dies – день) – с периодом 20-28 ч; околочасовые – с периодом от 3 до 20 ч; инфрадианные – с периодом 28-96 ч; околонедельные — 4-10 сут; околомесячные – 25-35 сут и т.д.
Наиболее изучены циркадианные ритмы биологических процессов организма человека (табл. 3.1).
В хронофармакологии приняты следующие термины: хронофармакокинетика (хронокинетика), хронестезия и хронергия.
Хронофармакокинетика включает ритмические изменения всасывания, распределения, метаболизма и выведения лекарственных веществ.
Хронестезия — это ритмические изменения чувствительности и реактивности организма к лекарственному веществу в течение суток.
Показатели функции клетки, органа, физиологической системы, целого организма
Таблица 3.1. Циркадианная система здорового человека (по Ф.Халбергу)
Показатели
Акрофаза (время максимальных значений, ч)
Температура (t)
16-18
Пульс (pis)
15-16
Частота дыхания
13-15
АД (систолическое)
15-18
Эритроциты крови
11-12
Лейкоциты
21-23
Т-лимфоциты
0-1
В-лимфоциты
4-5
Гормоны плазмы крови:
Кортизол
8-11
17-гидроксикортикостерон
8-11
цАМФ
8-11
Ренин
18
Тестостерон
8-9
Тироксин
14-15
Общий белок крови
17-9
Фибриноген
18
Билирубин
10
Трансаминаза
8-9
Холестерин
18
Азот мочевины
22-23
Хронергия — совокупное влияние хронокинетики и хронестезии на величину фармакологического эффекта лекарственного вещества. Эффект от применения одной и той же дозы вещества проявляется неодинаково в разное время суток, его сила и продолжительность в одни часы будет больше, а в другие часы
Данные об изменении концентрации некоторых лекарственных веществ в течение суток приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2. Хронофармакокинетика (A. Reinberg, M. Smolensky)
Препарат
Время введения, ч
Показатели исследования
Суточные изменения фармакокинетических параметров
Ацетилсалициловая
(1,5 г однократно)
6 10 18 20
Концентрация в плазме крови
Пик концентрации и площадь под фармакокинетической кривой наибольшие в 6 ч утра, наименьшие — в 23 ч
Индометацин
(100 мг однократно)
7; 11 15; 19
Концентрация в плазме крови
Высокий пик концентрации в 8 ч, самое быстрое исчезновение лекарственного вещества в 19 ч
Пик концентрации и площадь под фармакокинетической кривой меньше после введения препарата в 14 ч по сравнению с 8, 20 и 2 ч ночи
Эритромицин (250 мг х 4)
2
20
Концентрация в плазме крови
Пик концентрации наибольший
18
Экскреция с мочой и креатин мочи
Пик концентрации и площадь под фармакокинетической кривой наибольшие в 6 ч, нефротоксичность минимальна в 18 ч
Хронофармакологический подход к назначению лекарственных средств имеет значение для рационального дозирования лекарственных препаратов в зависимости от времени их приема. При традиционной терапии назначают установленные дозы (например — по 1 таблетке 3 раза в день), а при хронотерапии используют динамические дозы с учетом циркадианных колебаний чувствительности и реактивности организма и ритма фармакокинетических процессов.
Цель хронотерапии — достижение максимального лечебного эффекта при наименьших затратах лекарственного вещества и, следовательно, уменьшении побочных эффектов.
На основе экспериментальных и клинических исследований, выполненных на кафедре фармакологии фармацевтического факультета ММА им. И.М. Сеченова и ВМА им. СМ. Кирова были выявлены хронофармакологические особенности в действии ряда лекарственных веществ. Так, наибольшая чувствительность к действию внутривенно введенного стрихнина проявлялась в 16 ч, наибольшая устойчивость — в 10 ч утра.
Установлена также роль сезонных факторов в действии некоторых лекарственных препаратов. Адаптогенное действие фитоадаптогенов: женьшеня, биоженьшеня, элеутерококка, родиолы розовой, аралии, в разные сезоны года (январь-март, май и июль) в экспериментах на животных и у больных с хирургической и неврологической патологией наиболее выражено в период январь-март, а в летнее время их адаптогенное действие значительно снижается. Кроме того, в весенне-летний период антигипоксический эффект женьшеня и элеутерококка отсутствует в широком диапазоне исследованных доз.