Arzneimittelverteilung: Faktoren, die Bioverfügbarkeit und Wirksamkeit beeinflussen

Ein ins Blut aufgenommenes Arzneimittel muss anschließend das Zielgewebe erreichen. Der Prozess, bei dem sich das Arzneimittel von einem Körperteil zum anderen bewegt, wird als „Arzneimittelverteilung“ bezeichnet. Diese Aktivität hängt von mehreren physiologischen Faktoren sowie von der chemischen Beschaffenheit des Arzneimittels ab. Eine gründliche Kenntnis des Verteilungsmusters eines Arzneimittels ist wichtig, um wirksame Dosierungsschemata zu bestimmen.

Perfusionsrate

Nach ihrer Aufnahme werden Arzneimittel über das Blut in verschiedene Körperteile transportiert. Verschiedene Organe erhalten unterschiedliche Blutmengen, ausgedrückt in der Blutperfusionsrate. Ein Organ mit einer höheren Perfusionsrate erhält eine größere Menge des Arzneimittels im Vergleich zu einem Organ mit einer niedrigeren Perfusionsrate. Folglich steigen die Arzneimittelkonzentrationen in Organen wie Gehirn, Herz, Leber und Nieren schneller an als in Haut, Knochen und Muskeln.

Permeabilität der Membranen

Der Übergang von Arzneimitteln vom Blut in die Gewebe erfolgt durch die Endothelial- und Epithelzellen, die die Kapillarwände auskleiden. Im Allgemeinen ist die Bewegung von löslichen Arzneimitteln einfacher und schneller als die von wasserlöslichen Arzneimitteln. Arzneimittel mit geringem Molekulargewicht diffundieren ebenfalls schneller in Gewebe im Vergleich zu solchen mit höherem Molekulargewicht. Kapillaren in der Nieren- und Leberhöhlen zeigen aufgrund von Unterschieden in der Membranstruktur eine größere Permeabilität. Gehirnkapillaren ermöglichen den selektiven Transport von löslichen Arzneimitteln und schränken den Transfer von polaren Arzneimitteln stark ein.

Plasmaproteinbindung

Plasma enthält Proteine wie Albumine und Globuline, die Arzneimittel in unterschiedlichem Ausmaß binden. Albumine neigen stärker dazu, eine breite Palette von Arzneimitteln zu binden – insbesondere solche mit saurem Charakter. Basische Arzneimittel binden an Lipoproteine und Glykoproteine. Vitamine, Steroide und Metallionen binden an Globuline. Je größer die Menge des an Plasmaproteine gebundenen Arzneimittels, desto geringer ist seine Verteilung aus dem Blut in das Gewebe. Bei Arzneimitteln, die stark proteingebunden sind, führt eine kleine Veränderung des Bindungsprofils oft zu einem großen Unterschied im klinischen Ansprechen.

Gewebelokalisierung

Neben Plasmaproteinen binden Arzneimittel auch an mehrere Moleküle, die sich innerhalb der Zellen befinden. In einigen Fällen können diese Moleküle die Arzneimittelrezeptoren sein, und eine solche Bindung ist die Grundlage der Arzneimittelwirkung. In anderen Fällen ist die Gewebelokalisierung einfach ein Phänomen, das aufgrund der chemischen Beschaffenheit des Arzneimittels auftritt und zu einer unerwünschten Wirkung führt. Ein typisches Beispiel für diese Wirkung ist die Bindung von Tetracyclinen an Knochen, was zu einer Verfärbung der Zähne bei Kindern führt.