Biologický poločas - Biological half-life

Biologický poločas (také známý jako Poločas eliminace, Farmakologický poločas a ${ displaystyle T _ { frac {1} {2}}}$) a biologická látka jako léky je čas, který jí trvá maximální koncentrace (C_max ) na polovinu maximální koncentrace v lidském těle,^{[1][2][3][4][5][6]} a označuje se zkratkou ${ displaystyle t _ { frac {1} {2}}}$. ^[2][5]

To se používá k měření odstraňování věcí, jako je metabolity, léky, a signální molekuly z těla. Biologický poločas se obvykle týká přirozeného čištění těla funkcí jater a vylučováním měřené látky ledvinami a střevy. Tento koncept se používá, když je rychlost odstraňování zhruba exponenciální.^{[je zapotřebí objasnění ][7]}

V lékařském kontextu poločas výslovně popisuje čas potřebný pro krevní plazma koncentrace látky na polovinu (plazmatický poločas) jeho ustálený stav, když cirkuluje v plné krvi an organismus. Toto měření je užitečné v medicíně a farmakologie protože pomáhá určit, kolik léku je třeba užít a jak často je třeba ho užít, pokud je neustále potřeba určité průměrné množství. Naproti tomu je popsána stabilita látky přímo v plazmě stabilita plazmy to je nezbytné pro zajištění přesné analýzy léků v plazmě a pro Objev drog.

Vztah mezi biologickým a plazmatickým poločasem látky může být složitý v závislosti na dané látce, a to v důsledku faktorů, včetně akumulace v tkáních (vazba na bílkoviny ), aktivní metabolity a interakce s receptory.^[8]

Příklady

Voda

Biologický poločas vody u člověka je asi 7 až 14 dnů. Může to být změněno chováním. Pití velkého množství alkohol sníží biologický poločas vody v těle.^[9][10] To bylo použito k dekontaminaci lidí, kteří jsou vnitřně kontaminováni tritiovaná voda (tritium ). Základ této dekontaminační metody (použitý v Harwell )^{[Citace je zapotřebí ]} je zvýšit rychlost výměny vody v těle za novou.

Alkohol

Odstranění ethanol (pití alkoholu) oxidací alkohol dehydrogenáza v játra z lidského těla je omezená. Odtud tedy odstranění velké koncentrace alkoholu z krev může následovat kinetika nultého řádu. Také kroky omezující rychlost pro jednu látku mohou být společné s jinými látkami. Například koncentraci alkoholu v krvi lze použít k úpravě biochemie sloučeniny methanolu a ethylenglykol. Tímto způsobem oxidace methanolu na toxický formaldehyd a kyselina mravenčí v lidském těle lze zabránit podáním příslušného množství ethanol osobě, která má požití methanolu. Všimněte si, že metanol je velmi toxický a způsobuje slepota a smrt. Osoba, která požila ethylenglykol lze zacházet stejným způsobem. Poločas je také relativní k subjektivní rychlosti metabolismu dotyčného jedince.

Běžné léky na předpis

Kovy

Biologický poločas cesium u lidí je mezi jedním a čtyřmi měsíci. To lze zkrátit tím, že osobu nakrmíte pruská modř. Pruská modrá v zažívacím systému působí jako pevná látka iontoměnič který při uvolňování absorbuje cesium draslík ionty.

U některých látek je důležité považovat lidské nebo zvířecí tělo za složené z několika částí, z nichž každá má vlastní afinitu k dané látce a každá část má jiný biologický poločas (fyziologicky založené farmakokinetické modelování ). Pokusy o odstranění látky z celého organismu mohou mít za následek zvýšení zátěže přítomné v jedné části organismu. Například pokud je dána osoba kontaminovaná olovem EDTA v chelatační terapie, zatímco zatímco rychlost, kterou se olovo ztrácí z těla, se zvýší, olovo v těle má tendenci se přemisťovat do mozek kde může nejvíce ublížit.^[18]

• Polonium v těle má biologický poločas rozpadu asi 30 až 50 dnů.
• Cesium v těle má biologický poločas asi jeden až čtyři měsíce.
• Rtuť (tak jako metylortuť ) v těle má poločas asi 65 dnů.
• Olovo v krvi má poločas 28–36 dní.^[19][20]
• Vést v kost má biologický poločas asi deset let.
• Kadmium v kosti má biologický poločas asi 30 let.
• Plutonium v kosti má biologický poločas asi 100 let.
• Plutonium v játrech má biologický poločas asi 40 let.

Periferní poločas

Některé látky mohou mít různé poločasy v různých částech těla. Například, oxytocin má poločas rozpadu obvykle asi tři minuty v krvi, když se podají intravenózně. Periferně podávané (např. Intravenózně) peptidy jako oxytocin procházejí hematoencefalická bariéra velmi špatně, i když se zdá, že vstupuje do EU velmi malé množství (<1%) centrální nervový systém u lidí, pokud se podávají touto cestou.^[21] Na rozdíl od periferního podávání, když je podáván intranazálně pomocí nosního spreje oxytocin spolehlivě překračuje hematoencefalická bariéra a exponáty psychoaktivní účinky na člověka.^[22][23] Navíc, také na rozdíl od případu periferního podání, má intranazální oxytocin centrální trvání nejméně 2,25 hodiny a až 4 hodiny.^[24][25] V pravděpodobné souvislosti s touto skutečností bylo zjištěno, že koncentrace endogenního oxytocinu v mozku jsou až 1000krát vyšší než periferní hladiny.^[21]

Hodnotit rovnice

Odstranění prvního řádu

Poločasy platí pro procesy, kde je míra eliminace exponenciální. Li ${ displaystyle C (t)}$ je koncentrace látky v čase ${ displaystyle t}$, jeho časová závislost je dána vztahem

${ displaystyle C (t) = C (0) e ^ {- kt} ,}$

kde k je konstanta reakční rychlosti. Taková rychlost rozpadu vzniká z a reakce prvního řádu kde je míra eliminace úměrná množství látky:^[26]

${ displaystyle { frac {dC} {dt}} = - kC.}$

Poločas tohoto procesu je^[26]

${ displaystyle t _ { frac {1} {2}} = { frac { ln 2} {k}}. ,}$

Poločas je určen odbavení (CL) a distribuční objem (PROTI_D) a vztah je popsán následující rovnicí:

${ displaystyle t _ { frac {1} {2}} = { frac {{ ln 2} cdot {V_ {D}}} {CL}} ,}$

V klinické praxi to znamená, že dosáhne ustáleného stavu po zahájení pravidelného dávkování, jeho zastavení nebo změně dávky 4 až 5násobku poločasu, než sérová koncentrace léčiva dosáhne ustáleného stavu. Například digoxin má poločas (nebo t_½) 24–36 h; to znamená, že změna dávky bude trvat nejlepší část týdne, než se plně projeví. Z tohoto důvodu léky s dlouhým poločasem rozpadu (např. amiodaron, eliminace t_½ asi 58 dnů) se obvykle začínají a nasycovací dávka k rychlejšímu dosažení požadovaného klinického účinku.

Dvoufázový poločas

Mnoho léků sleduje dvoufázovou eliminační křivku - nejprve strmý svah, pak mělký svah:

KROKOVÁ (počáteční) část křivky -> počáteční distribuce léčiva v těle.

MĚŘÍCÍ část křivky -> konečné vylučování léčiva, které závisí na uvolňování léčiva z tkáňových oddílů do krve.

Delší poločas se nazývá terminální poločas a poločas největší složky se nazývá dominantní poločas.^[26] Podrobnější popis viz Farmakokinetika § Vícesložkové modely.

Ukázkové hodnoty a rovnice

Farmakokinetické metriky

Charakteristický	Popis	Symbol	Jednotka	Vzorec	Pracoval příklad hodnota
Dávka	Množství podaného léku.	${ displaystyle D}$	${ displaystyle mathrm {mol}}$	Návrhový parametr	500 mmol
Interval dávkování	Čas mezi podáním dávky léku.	${ displaystyle tau}$	${ displaystyle mathrm {s}}$	Návrhový parametr	24 h
Cmax	Maximální plazmatická koncentrace léčiva po podání.	${ displaystyle C _ { text {max}}}$	${ displaystyle mathrm {M}}$	Přímé měření	60,9 mmol / l
tmax	Čas dosáhnout Cmax.	${ displaystyle t _ { text {max}}}$	${ displaystyle mathrm {s}}$	Přímé měření	3,9 hodiny
Cmin	Nejnižší (koryto ) koncentrace, které lék dosáhne před podáním další dávky.	${ displaystyle C _ {{ text {min}}, { text {ss}}}}$	${ displaystyle mathrm {M}}$	Přímé měření	27,7 mmol / l
Objem distribuce	Zdánlivý objem, ve kterém je léčivo distribuováno (tj. Parametr týkající se koncentrace léčiva v plazmě s množstvím léčiva v těle).	${ displaystyle V _ { text {d}}}$	${ displaystyle mathrm {m} ^ {3}}$	${ displaystyle { frac {D} {C_ {0}}}}$	6,0 l
Koncentrace	Množství drogy v daném objemu plazma.	${ displaystyle C_ {0}, C _ { text {ss}}}$	${ displaystyle mathrm {M}}$	${ displaystyle { frac {D} {V _ { text {d}}}}}$	83,3 mmol / l
Absorpční poločas	Čas potřebný k tomu, aby koncentrace léčiva zdvojnásobila původní hodnotu pro orální a jiné extravaskulární cesty.[Citace je zapotřebí ]	${ displaystyle t _ {{ frac {1} {2}} a}}$	${ displaystyle mathrm {s}}$	${ displaystyle { frac { ln (2)} {k _ { text {a}}}}}$	1,0 h
Konstanta absorpční rychlosti	Rychlost, kterou lék vstupuje do těla pro orální a jiné extravaskulární cesty.	${ displaystyle k _ { text {a}}}$	${ displaystyle mathrm {s} ^ {- 1}}$	${ displaystyle { frac { ln (2)} {t _ {{ frac {1} {2}} a}}}}$	0.693 −1
Eliminační poločas	Čas potřebný k tomu, aby koncentrace léčiva dosáhla poloviny své původní hodnoty.	${ displaystyle t _ {{ frac {1} {2}} b}}$	${ displaystyle mathrm {s}}$	${ displaystyle { frac { ln (2)} {k _ { text {e}}}}}$	12 h
Konstanta rychlosti eliminace	Rychlost, jakou je lék odstraněn z těla.	${ displaystyle k _ { text {e}}}$	${ displaystyle mathrm {s} ^ {- 1}}$	${ displaystyle { frac { ln (2)} {t _ {{ frac {1} {2}} b}}} = { frac {CL} {V _ { text {d}}}}}$	0,0578 h−1
Rychlost infuze	Rychlost infuze k vyvážení eliminace.	${ displaystyle k _ { text {in}}}$	${ displaystyle mathrm {mol / s}}$	${ displaystyle C _ { text {ss}} cdot CL}$	50 mmol / h
Plocha pod křivkou	The integrální křivky závislosti koncentrace na čase (po jedné dávce nebo v ustáleném stavu).	${ displaystyle AUC_ {0- infty}}$	${ displaystyle mathrm {M} cdot mathrm {s}}$	${ displaystyle int _ {0} ^ { infty} C , operatorname {d} t}$	1 320 mmol / l · h
		${ displaystyle AUC _ { tau, { text {ss}}}}$	${ displaystyle mathrm {M} cdot mathrm {s}}$	${ displaystyle int _ {t} ^ {t + tau} C , operatorname {d} t}$
Odbavení	Objem plazmy zbavené léčiva za jednotku času.	${ displaystyle CL}$	${ displaystyle mathrm {m} ^ {3} / mathrm {s}}$	${ displaystyle V _ { text {d}} cdot k _ { text {e}} = { frac {D} {AUC}}}$	0,38 l / h
Biologická dostupnost	Systémově dostupná frakce drogy.	${ displaystyle f}$	Bez jednotky	${ displaystyle { frac {AUC _ { text {po}} cdot D _ { text {iv}}} {AUC _ { text {iv}} cdot D _ { text {po}}}}}$	0.8
Kolísání	Maximální kolísání minima během jednoho dávkovacího intervalu v ustáleném stavu.	${ displaystyle \% PTF}$	${ displaystyle \%}$	${ displaystyle { frac {C _ {{ text {max}}, { text {ss}}} - C _ {{ text {min}}, { text {ss}}}} {C _ {{ text {av}}, { text {ss}}}}} cdot 100 \%}$ kde ${ displaystyle C _ {{ text {av}}, { text {ss}}} = { frac {1} { tau}} AUC _ { tau, { text {ss}}}}$	41.8%

Viz také

• Poločas rozpadu, vztahující se k obecnému matematickému konceptu ve fyzice nebo farmakologii.
• Efektivní poločas

Reference