Biologiczny okres półtrwania - Biological half-life
Biologiczny okres półtrwania ( znany również jako okres półtrwania w fazie eliminacji , farmakologiczny okres półtrwania ) substancji biologicznej , takiej jak lek , to czas jaki upływa od maksymalnego stężenia ( C max ) do połowy maksymalnego stężenia w osoczu krwi , oraz jest oznaczony skrótem .
Służy do pomiaru usuwania z organizmu takich rzeczy, jak metabolity , leki i cząsteczki sygnałowe . Zazwyczaj biologiczny okres półtrwania odnosi się do naturalnego oczyszczenia organizmu poprzez funkcję wątroby i wydalanie mierzonej substancji przez nerki i jelita. Ta koncepcja jest używana, gdy szybkość usuwania jest z grubsza wykładnicza .
W kontekście medycznym okres półtrwania wyraźnie opisuje czas potrzebny do zmniejszenia stężenia substancji w osoczu krwi o połowę ( okres półtrwania w osoczu ) jej stanu ustalonego , gdy krąży ona w pełnej krwi organizmu . Pomiar ten jest przydatny w medycynie, farmakologii i farmakokinetyce, ponieważ pomaga określić, ile leku należy przyjmować i jak często należy go przyjmować, jeśli pewna średnia ilość jest potrzebna stale. Natomiast stabilność substancji w osoczu jest opisana jako stabilność w osoczu. Jest to niezbędne, aby zapewnić dokładną analizę leków w osoczu i odkrycie leków .
Związek między okresem półtrwania biologicznego a okresem półtrwania substancji w osoczu może być złożony, w zależności od danej substancji, ze względu na takie czynniki, jak akumulacja w tkankach ( wiązanie białek ), aktywne metabolity i interakcje z receptorami.
Przykłady
Woda
Biologiczny okres półtrwania wody u człowieka wynosi około 7 do 14 dni . Można to zmienić przez zachowanie. Picie dużych ilości alkoholu zmniejszy biologiczny okres półtrwania wody w organizmie. Zostało to wykorzystane do odkażania ludzi, którzy są wewnętrznie zanieczyszczeni wodą trytową ( tryt ). Podstawą tej metody dekontaminacji (stosowanej w Harwell ) jest zwiększenie tempa wymiany wody w organizmie na nową.
Alkohol
Usuwanie etanolu (picia alkoholu) poprzez utlenianie przez dehydrogenazę alkoholową w wątrobie z organizmu człowieka jest ograniczone. Stąd usuwanie dużego stężenia alkoholu z krwi może przebiegać według kinetyki zerowego rzędu . Również kroki ograniczające szybkość dla jednej substancji mogą być wspólne z innymi substancjami. Na przykład stężenie alkoholu we krwi można wykorzystać do modyfikacji biochemii metanolu i glikolu etylenowego . W ten sposób można zapobiec utlenianiu metanolu do toksycznego formaldehydu i kwasu mrówkowego w organizmie człowieka, podając odpowiednią ilość etanolu osobie, która spożyła metanol. Zauważ, że metanol jest bardzo toksyczny i powoduje ślepotę i śmierć. W ten sam sposób można leczyć osobę, która spożyła glikol etylenowy . Okres półtrwania zależy również od subiektywnego tempa metabolizmu danej osoby.
Powszechne leki na receptę
Substancja | Biologiczny okres półtrwania |
---|---|
Adenozyna | Mniej niż 10 sekund (szacunkowo) |
Noradrenalina | 2 minuty |
oksaliplatyna | 14 minut |
Zaleplon | 1 godzina |
Morfina | 1,5-4,5 godziny |
Flurazepam | 2,3 godziny
Aktywny metabolit ( N-dealkilflurazepam ): 47-100 godzin |
Metotreksat | 3–10 godzin (niższe dawki),
8-15 godzin (wyższe dawki) |
Metadon | 15-72 godziny
w rzadkich przypadkach do 8 dni |
Diazepam | 20-50 godzin
Aktywny metabolit ( nordazepam ): 30–200 godzin |
Fenytoina | 20-60 godzin |
Buprenorfina | 28-35 godzin |
Klonazepam | 30-40 godzin |
Donepezil | 3 dni (70 godzin) |
Fluoksetyna | 4-6 dni (przy ciągłym podawaniu)
Aktywny metabolit lipofilowy ( norfluoksetyna ): 4–16 dni |
Amiodaron | 14–107 dni |
Wandetanib | 19 dni |
Dutasteryd | 21-35 dni (przy ciągłym podawaniu) |
Bedakilina | 165 dni |
Metale
Biologiczny okres półtrwania cezu u ludzi wynosi od jednego do czterech miesięcy. Można to skrócić karmiąc osobę błękitem pruskim . Błękit pruski w układzie pokarmowym działa jak stały wymieniacz jonowy, który pochłania cez, jednocześnie uwalniając jony potasu .
W przypadku niektórych substancji ważne jest, aby myśleć o ciele ludzkim lub zwierzęcym jako złożonym z kilku części, z których każda ma własne powinowactwo do substancji, a każda część ma inny biologiczny okres półtrwania ( modelowanie farmakokinetyczne oparte na fizjologii ). Próby usunięcia substancji z całego organizmu mogą skutkować zwiększeniem obciążenia jednej części organizmu. Na przykład, jeśli osoba skażona ołowiem otrzymuje EDTA w terapii chelatującej , to podczas gdy tempo utraty ołowiu z organizmu będzie wzrastać, ołów w ciele ma tendencję do przemieszczania się do mózgu, gdzie może to zrobić najwięcej szkody.
- Polon w organizmie ma biologiczny okres półtrwania około 30 do 50 dni.
- Cez w organizmie ma biologiczny okres półtrwania około jednego do czterech miesięcy.
- Rtęć (jako metylortęć ) w organizmie ma okres półtrwania około 65 dni.
- Okres półtrwania ołowiu we krwi wynosi 28-36 dni.
- Ołów w kości ma biologiczny okres półtrwania około dziesięciu lat.
- Biologiczny okres półtrwania kadmu w kościach wynosi około 30 lat.
- Pluton w kościach ma biologiczny okres półtrwania około 100 lat.
- Pluton w wątrobie ma biologiczny okres półtrwania około 40 lat.
Okres półtrwania na obwodzie
Niektóre substancje mogą mieć różne okresy półtrwania w różnych częściach ciała. Na przykład oksytocyna po podaniu dożylnym ma okres półtrwania we krwi zazwyczaj około trzech minut . Peptydy podawane obwodowo (np. dożylnie), takie jak oksytocyna, bardzo słabo przenikają przez barierę krew-mózg , chociaż wydaje się, że bardzo małe ilości (<1%) wnikają do ośrodkowego układu nerwowego u ludzi, gdy są podawane tą drogą. W przeciwieństwie do podawania obwodowego, podawana donosowo w postaci aerozolu do nosa, oksytocyna niezawodnie przenika przez barierę krew-mózg i wykazuje działanie psychoaktywne u ludzi. Ponadto, również w przeciwieństwie do podawania obwodowego, oksytocyna donosowa działa w ośrodkowym organizmie co najmniej 2,25 godziny i tak długo, jak 4 godziny. Prawdopodobnie w związku z tym faktem stwierdzono, że endogenne stężenia oksytocyny w mózgu są nawet 1000-krotnie wyższe niż poziomy obwodowe.
Równania szybkości
Eliminacja pierwszego rzędu
Czas (t) | Procent wartości początkowej | Procent ukończenia |
---|---|---|
t½ | 50% | 50% |
t½ × 2 | 25% | 75% |
t½ × 3 | 12,5% | 87,5% |
t½ × 3,322 | 10,00% | 90,00% |
t½ × 4 | 6,25% | 93,75% |
t½ × 4,322 | 5,00% | 95,00% |
t½ × 5 | 3,125% | 96,875% |
t½ × 6 | 1,5625% | 98,4375% |
t½ × 7 | 0,781% | 99,219% |
t½ × 10 | 0,098% | 99,902% |
Półokresy dotyczą procesów, w których współczynnik eliminacji jest wykładniczy. Jeżeli stężenie substancji w czasie , to jego zależność od czasu jest dana wzorem
gdzie k jest stałą szybkości reakcji . Taka szybkość rozpadu wynika z reakcji pierwszego rzędu, w której szybkość eliminacji jest proporcjonalna do ilości substancji:
Okres półtrwania tego procesu wynosi
Alternatywnie okres półtrwania jest podawany przez
gdzie λ z jest nachyleniem końcowej fazy krzywej czas-stężenie dla substancji w skali półlogarytmicznej.
Okres półtrwania określa klirens (CL) i objętość dystrybucji (V D ), a zależność opisuje następujące równanie:
W praktyce klinicznej oznacza to, że potrzeba 4 do 5 razy okresu półtrwania, aby stężenie leku w surowicy osiągnęło stan stacjonarny po rozpoczęciu, zatrzymaniu lub zmianie dawki. Na przykład digoksyna ma okres półtrwania (lub t½ ) 24-36 godzin; oznacza to, że zmiana dawki zajmie większą część tygodnia, aby uzyskać pełny efekt. Z tego powodu leki o długim okresie półtrwania (np. amiodaron , t½ eliminacji około 58 dni) zwykle rozpoczyna się od dawki nasycającej, aby szybciej osiągnąć pożądany efekt kliniczny.
Dwufazowy okres półtrwania
Wiele leków podąża dwufazową krzywą eliminacji — najpierw strome, potem płytkie nachylenie:
- STEEP (początkowa) część krzywej —> wstępna dystrybucja leku w organizmie.
- PŁYTKA część krzywej —> ostateczne wydalanie leku, które jest zależne od uwalniania leku z przedziałów tkankowych do krwi.
Dłuższy okres półtrwania nazywany jest końcowym okresem półtrwania, a okres półtrwania największego składnika nazywany jest okresem półtrwania dominującego. Bardziej szczegółowy opis patrz Farmakokinetyka § Modele wieloprzedziałowe .
Przykładowe wartości i równania
Charakterystyka | Opis | Symbol | Jednostka | Formuła | Przepracowana przykładowa wartość |
---|---|---|---|---|---|
Dawka | Ilość podanego leku. | Parametr projektu | 500 mmol | ||
Interwał dozowania | Czas między podaniem dawki leku. | Parametr projektu | 24 godz | ||
C maks | Maksymalne stężenie leku w osoczu po podaniu. | Pomiar bezpośredni | 60,9 mmol/L | ||
t max | Czas na osiągnięcie C max . | Pomiar bezpośredni | 3,9 godz | ||
C min | Najniższe ( minimalne ) stężenie, jakie osiąga lek przed podaniem kolejnej dawki. | Pomiar bezpośredni | 27,7 mmol/l | ||
Wielkość dystrybucji | Pozorna objętość, w której rozprowadzany jest lek (tj. parametr odnoszący stężenie leku w osoczu do ilości leku w organizmie). | 6,0 litra | |||
Stężenie | Ilość leku w danej objętości osocza . | 83,3 mmol/l | |||
Okres półtrwania absorpcji | Czas potrzebny na wchłonięcie 50% podanej dawki leku do krążenia ogólnoustrojowego. | 1,0 godz | |||
Stała szybkości absorpcji | Szybkość, z jaką lek przedostaje się do organizmu drogą doustną i innymi drogami pozanaczyniowymi. | 0,693 -1 | |||
Eliminacja okres półtrwania | Czas potrzebny do osiągnięcia przez stężenie leku połowy pierwotnej wartości. | 12 godz | |||
Stała szybkości eliminacji | Szybkość, z jaką lek jest usuwany z organizmu. | 0,0578 godz. −1 | |||
Szybkość infuzji | Szybkość infuzji wymagana do zrównoważenia eliminacji. | 50 mmol/h | |||
Obszar pod krzywą | Integralną krzywej stężenie-czas (po podaniu pojedynczej dawki lub w stanie stałym). | 1320 mmol/L·h | |||
Luz | Objętość osocza oczyszczona z leku na jednostkę czasu. | 0,38 l/h | |||
Biodostępność | Ogólnoustrojowo dostępna frakcja leku. | Bez jednostek | 0,8 | ||
Fluktuacja | Szczytowa fluktuacja dolna w jednym przedziale dawkowania w stanie stacjonarnym. |
|
41,8% |
Zobacz też
- Okres półtrwania , odnoszący się do ogólnej koncepcji matematycznej w fizyce lub farmakologii.
- Efektywny okres półtrwania