Клиренс (фармакология)

редактировать

В фармакологии, клиренс является фармакокинетикой измерение объема плазмы, из которого вещество полностью удаляется за единицу времени. Обычно клиренс измеряется в л / ч или мл / мин. Количество отражает скорость выведения лекарства, деленную на концентрацию в плазме. Экскреция, с другой стороны, представляет собой измерение количества вещества, выводимого из организма за единицу времени (например, мг / мин, мкг / мин и т. Д.). Хотя клиренс и выведение вещества взаимосвязаны, это не одно и то же. Концепция очистки была описана Томасом Аддисом, выпускником Медицинской школы Эдинбургского университета.

Вещества в организме могут выводиться из организма различными органами, включая почки, печень, легкие, Таким образом, общий клиренс тела равен сумме клиренса вещества каждым органом (например, почечный клиренс + печеночный клиренс + клиренс легких = общий клиренс тела). Однако для многих лекарств клиренс является исключительно функцией почечной экскреции. В этих случаях клиренс является почти синонимом почечного клиренса или почечного плазменного клиренса . Каждое вещество имеет определенный клиренс, который зависит от того, как вещество обрабатывается нефроном. Клиренс является функцией 1) клубочковой фильтрации, 2) секреции из перитубулярных капилляров в нефрон и 3) реабсорбции из нефрона обратно к перитубулярным капиллярам. Клиренс является переменным в кинетике нулевого порядка, потому что за единицу времени выводится постоянное количество лекарства, но он постоянен в кинетике первого порядка, потому что количество лекарства, выводимое за единица времени изменяется в зависимости от концентрации лекарственного средства в крови.

Клиренс может относиться к объему плазмы, из которого вещество удаляется (т. е. выводится) за единицу времени или, в некоторых случаях, межкомпонентный клиренс можно обсуждать, когда речь идет о перераспределении между частями тела, такими как плазма, мышцы и жир.

Содержание

1 Определение
2 Эффект связывания с белками плазмы
3 Вывод уравнения
4 Решение для дифференциальное уравнение
- 4.1 Устойчивое решение
5 Измерение почечного клиренса
6 См. также
7 Ссылки
8 Дополнительная литература

Определение

Диаграмма, показывающая основные физиологические механизмы почка

Когда речь идет о функции почки, клиренс считается величиной t жидкости, отфильтрованной из крови, которая обрабатывается почками, или количество крови, очищаемой за раз, потому что она имеет единицы объемного расхода [объем / время ]. Однако это не относится к реальной стоимости; «почка не удаляет полностью вещество из общего почечного плазменного потока». С точки зрения массопереноса и физиологически объемный кровоток (к диализному аппарату и / или почкам) является лишь одним из нескольких факторов, которые определяют концентрацию в крови и удаление вещества из тело. Другие факторы включают коэффициент массопереноса, поток диализата и поток рециркуляции диализата для гемодиализа, а также скорость клубочковой фильтрации и канальцевую скорость реабсорбции для почек. Физиологическая интерпретация клиренса (в установившемся состоянии) заключается в том, что клиренс представляет собой соотношение образования массы и концентрации в крови (или плазме ).

Его определение следует из дифференциального уравнения, которое описывает экспоненциальный распад и используется для моделирования функции почек и гемодиализа аппаратной функции:

$V d C dt знак равно - К ⋅ C + м ˙ (1) {\ Displaystyle V {\ frac {dC} {dt}} = - K \ cdot C + {\ dot {m}} \ qquad (1)}$ $V \ frac {dC} {dt} = -K \ cdot C + \ dot {m} \ qquad (1)$

Где:

$m ˙ {\ displaystyle {\ dot {m}}}$ ${\ dot {m}}$ - скорость образования массы вещества, принимаемая как константа, т. Е. Не функция времени (равная нулю для посторонних веществ / лекарств) [ммоль / мин] или [моль / с]
t - время диализа или время с момента инъекции вещества / лекарственного средства [мин] или [с]
V объем распределения или всего воды в организме [л] или [м³]
K - клиренс [мл / мин] или [м³ / с]
C - концентрация [ммоль / л] или [моль / м³] (в США часто [мг / мл])

Из приведенных выше определений следует, что $d C dt {\ displaystyle {\ frac {dC} {dt}}}$ $\ frac {dC} {dt}$ - первая производная концентрации по ti меня, то есть изменение концентрации во времени.

Получено из баланса масс.

Клиренс вещества иногда выражается как величина, обратная постоянной времени, которая описывает скорость его удаления из организма, деленную на его объем распределения (или общий вода тела ).

В установившемся режиме он определяется как скорость образования массы вещества (которая равна скорости удаления массы), деленная на его концентрацию в крови.

Клиренс, период полувыведения и объем распределения

Существует важная взаимосвязь между клиренсом, периодом полувыведения и объемом распределения. Константа скорости выведения лекарственного средства el эквивалентна полному клиренсу, деленному на объем распределения (el = Cltot / Vd) (обратите внимание на использование Cl, а не, не путать с el). Но el также эквивалентен ln2, деленному на период полувыведения t1 / 2 (Κel = ln2t1 / 2). Таким образом, Cltot = ln2 Vd / t1 / 2. Это означает, например, что увеличение общего клиренса приводит к уменьшению периода полувыведения, при условии, что объем распределения постоянен. Вывод этих уравнений можно найти, например, в Фармакология Рэнга и Дейла

Эффект связывания с белками плазмы

Для веществ, которые демонстрируют существенное связывание с белками плазмы, клиренс обычно зависит от общей концентрации (свободный + связанный с белком), а не свободную концентрацию.

Большинство веществ в плазме регулируют в первую очередь их свободные концентрации, которые, таким образом, остаются неизменными, поэтому обширное связывание с белками увеличивает общую концентрацию в плазме (свободная + связанная с белком). Это снижает клиренс по сравнению с тем, что было бы, если бы вещество не связывалось с белком. Однако скорость удаления массы такая же, поскольку она зависит только от концентрации свободного вещества и не зависит от связывания с белками плазмы, даже с учетом того факта, что концентрация белков плазмы увеличивается в дистальных почечных клубочках по мере того, как Плазма фильтруется в капсулу Боумена, потому что относительное увеличение концентраций вещества-белка и незанятого белка одинаково и, следовательно, не приводит к чистому связыванию или диссоциации веществ из белков плазмы, что обеспечивает постоянную концентрацию свободного вещества в плазме по всему клубочку., что также имело бы место без связывания с белками плазмы.

Однако в других местах, кроме почек, где клиренс осуществляется мембранными транспортными белками, а не фильтрацией, обширное связывание с белками плазмы может увеличивать клиренс, поддерживая концентрацию свободного вещества довольно постоянной на протяжении капиллярное русло, препятствующее уменьшению клиренса, вызванному уменьшением концентрации свободного вещества в капилляре.

Вывод уравнения

Уравнение 1 выводится из баланса массы :

Δ mbody = (- m ˙ out + m in + m gen.) Δ t ( 2) {\ displaystyle \ Delta m_ {body} = (- {\ dot {m}} _ {out} + {\ dot {m}} _ {in} + {\ dot {m}} _ {gen.})) \ Delta t \ qquad (2)}

\ Delta m_ {body} = (- \ dot m_ {out} + \ dot m_ {in} + \ dot m_ {gen.}) \ Delta t \ qquad (2)

где:

$Δ t {\ displaystyle \ Delta t}$ $\ Delta t$ - период времени
$Δ mbody {\ displaystyle \ Delta m_ { body}}$ $\ Delta m_ {body}$ изменение массы токсина в организме во время $Δ t {\ displaystyle \ Delta t}$ $\ Delta t$
$m ˙ в {\ displaystyle {\ dot {m}} _ { in}}$ $\ dot m_ {in}$ - скорость поступления токсина
$m ˙ out {\ displaystyle {\ dot {m}} _ {out}}$ $\ dot m_ {out}$ - скорость удаления токсина
$m ˙ ген. {\ displaystyle {\ dot {m}} _ {gen.}}$ $\ dot m_ {gen.}$ - скорость образования токсина.

Словами, приведенное выше уравнение гласит:

Изменение массы токсина в пределах тело (

Δ m {\ displaystyle \ Delta m}

\ Delta m

) в течение некоторого времени

Δ t {\ displaystyle \ Delta t}

\ Delta t

равно потреблению токсина плюс образование токсина минус удаление токсина.

Поскольку

mbody = C ⋅ V (3) {\ displaystyle m_ {body} = C \ cdot V \ qquad (3)}

m_ {body} = C \ cdot V \ qquad (3)

m m out = K ⋅ C (4) {\ displaystyle {\ dot {m}} _ {out} = K \ cdot C \ qquad (4)}

\ dot m_ {out} = K \ cdot C \ qquad (4)

Уравнение A1 можно переписать как:

Δ (C ⋅ В) знак равно (- К ⋅ С + м ˙ в + м ˙ род.) Δ T (5) {\ Displaystyle \ Delta (C \ cdot V) = (- К \ cdot C + {\ dot {m}} _ { in} + {\ dot {m}} _ {gen.}) \ Delta t \ qquad (5)}

\ Delta (C \ cdot V) = (- K \ cdot C + \ dot m_ {in} + \ dot m_ {gen.}) \ Delta t \ qquad (5)

Если объединить in и gen. вместе, то есть $m ˙ = m ˙ i n + m ˙ g e n. {\ displaystyle {\ dot {m}} = {\ dot {m}} _ {in} + {\ dot {m}} _ {gen.}}$ $\ dot m = \ dot m_ {in} + \ dot m_ {gen.}$ и делит на $Δ t {\ displaystyle \ Delta t}$ $\ Delta t$ результатом является уравнение разности :

Δ (C ⋅ V) Δ t = - K ⋅ C + m ˙ (6) {\ displaystyle {\ frac {\ Delta (C \ cdot V)} {\ Delta t}} = - K \ cdot C + {\ dot {m}} \ qquad (6)}

\ frac {\ Delta (C \ cdot V) } {\ Delta t} = -K \ cdot C + \ dot {m} \ qquad (6)

Если применяется ограничение $Δ t → 0 {\ displaystyle \ Delta t \ rightarrow 0}$ $\ Delta t \ rightarrow 0$ получается дифференциальное уравнение:

d (C ⋅ V) dt = - K ⋅ C + m ˙ (7) { \ displaystyle {\ frac {d (C \ cdot V)} {dt}} = - K \ cdot C + {\ dot {m}} \ qquad (7)}

\ frac {d (C \ cdot V)} {dt} = -K \ cdot C + \ dot {m} \ qquad (7)

Использование правила продукта это можно переписать как:

C d V dt + V d C dt = - K ⋅ C + m ˙ (8) {\ displaystyle C {\ frac {dV} {dt}} + V {\ frac {dC } {dt}} = - K \ cdot C + {\ dot {m}} \ qquad (8)}

C \ frac {dV} {dt} + V \ frac {dC} {dt} = -K \ cdot C + \ dot {m} \ qquad (8)

Если предположить, что изменение громкости несущественно, то есть $C d V dt = 0 {\ displaystyle C {\ frac {dV} {dt}} = 0}$ $C \ frac {dV} {dt} = 0$ , результатом будет уравнение 1:

V d C dt = - K ⋅ C + m ˙ (1) {\ displaystyle V {\ frac {dC} {dt}} = - K \ cdot C + {\ dot {m}} \ qquad ( 1)}

V \ frac {dC} {dt} = -K \ cdot C + \ dot {m} \ qquad (1)

Решение дифференциального уравнения

Общее решение указанного выше дифференциального уравнения (1):

$C = m ˙ K + (C o - m ˙ K) e - K ⋅ T V (9) {\ Displaystyle C = {\ frac {\ dot {m}} {K}} + \ left (C_ {o} - {\ frac {\ dot {m}} {K}} \ right) e ^ {- {\ frac {K \ cdot t} {V}}} \ qquad (9)}$ $C = \ frac {\ dot {m}} {K} + \ left (C_ {o} - \ frac {\ dot {m}} {K} \ right) e ^ {- \ frac {K \ cdot t} {V}} \ qquad (9)$

Где:

Co- концентрация в начале диализа или начальная концентрация вещества / лекарства. (после распределения) [ммоль / л] или [моль / м³]
e - основание натурального логарифма

Стационарное решение

Решение вышеуказанного дифференциального уравнения (9) в бесконечность времени (устойчивое состояние):

$C ∞ = m ˙ K (10 a) {\ displaystyle C _ {\ infty} = {\ frac {\ dot {m}} {K}} \ qquad (10a)}$ $C _ {\ infty} = \ frac {\ dot {m}} {K} \ qquad (10a)$

Вышеприведенное уравнение (10a) можно переписать так:

$K = m ˙ C ∞ (10 b) {\ displaystyle K = {\ frac {\ dot {m}} {C _ {\ infty}}} \ qquad (10b)}$ $K = \ frac {\ dot {m}} {C _ {\ infty}} \ qquad (10b)$

Приведенное выше уравнение (10b) проясняет взаимосвязь между удалением массы и зазором. В нем указано, что (при постоянном образовании массы) концентрация и клиренс изменяются обратно друг с другом. Применительно к креатинину (то есть клиренс креатинина ) из уравнения следует, что если креатинин сыворотки удваивает клиренс, а если креатинин сыворотки увеличивает клиренс в четыре раза, клиренс четверть.

Измерение почечного клиренса

Почечный клиренс можно измерить с помощью временного сбора мочи и анализа ее состава с помощью следующего уравнения (которое непосредственно следует из вывода (10b)):

$K = CU ⋅ QCB (11) {\ displaystyle K = {\ frac {C_ {U} \ cdot Q} {C_ {B}}} \ qquad (11)}$ $K = \ frac {C_U \ cdot Q} {C_B} \ qquad (11)$

Где:

K - клиренс [мл / мин]
CU- концентрация в моче [ммоль / л] (в США часто [мг / мл])
Q - моча поток (объем / время) [мл / мин] (часто [мл / 24 ч])
CB- концентрация в плазме [ммоль / л] (в США часто [мг / мл])

Когда вещество " C "представляет собой креатинин, эндогенное химическое вещество, которое выводится только путем фильтрации, клиренс является приблизительным значением скорости клубочковой фильтрации. Инулин менее часто используется для точного определения скорости клубочковой фильтрации.

Примечание - приведенное выше уравнение (11) действительно только для установившегося состояния. Если очищаемое вещество не имеет постоянной концентрации в плазме (т. Е. Не находится в стационарном состоянии), K необходимо получить из (полного) решения дифференциального уравнения (9).

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

Кроме того, по поводу выведения с желчью см. «Оценка выведения чужеродных соединений с желчью с использованием свойств молекулярной структуры». 2014. Шарифи М., Гафуриан Т. AAPS J. 16 (1) 65–78.