Sự chuyển hóa thuốc
Mục đích của chuyển hóa thuốc:
Để thải trừ chất lạ (thuốc) ra khỏi cơ thể. Nhưng như ta đã biết, thuốc là những phân tử tan được trong mỡ, không bị ion hóa, dễ thấm qua màng tế bào, gắn vào prot ein huyết tương và giữ lại trong cơ thể. Muốn thải trừ, cơ thể phải chuyển hóa những thuốc này sao cho chúng trở nên các phức hợp có cực, dễ bị ion hóa, do đó trở nên ít tan trong mỡ, khó gắn vào protein, khó thấm vào tế bào, và vì thế, tan hơn ở trong nước, dễ bị thải trừ (qua thận, qua phân). Nếu không có các quá trình sinh chuyển hóa, một số thuốc rất tan trong mỡ (như pentothal) có thể bị giữ lại trong cơ thể hơn 100 năm !
Nơi chuyển hóa và các enzym chính xúc tác cho chuyển hóa:
Niêm mạc ruột: protease, lipase, decarboxylase
Huyết thanh: esterase
Phổi: oxydase
Vi khuẩn ruột: reductase, decarboxylase
Hệ thần kinh trung ương: monoaminoxydase, decarboxylase
Gan: là nơi chuyển hóa chính, chứa hầu hết các enzym tham gia chuyển hóa thuốc, sẽ trình bày ở dưới đây
Các phản ứng chuyển hóa chính
Một chất A được đưa vào cơ thể sẽ đi theo 1 hoặc các con đường sau:
Được hấp thu và thải trừ không biến đổ: bromid, lithi, saccharin.
Chuyển hóa thành chất B (pha I), rồi chất C (pha II) và thải trừ
Chuyển hóa thành chất D ( pha II) rồi thải trừ
Chất A có thể có hoặc không có hoạt tính, sinh ra chất B không có hoặc có hoạt tính. Chất C và D luôn là chất không có hoạt tính sinh học. Một chất mẹ A có thể sinh ra nhiều chất chuyển hóa loại B hoặc C.
Hình 1.5. Các phản ứng chuyển hóa thuốc được phân làm 2 pha
Các phản ứng ở pha I
Qua pha này, thuốc đang ở dạng tan được trong mỡ sẽ trở nên có cực hơn, dễ tan trong nước hơn. Nhưng về mặt tác dụng sinh học, thuốc có thể mất hoạt tính, hoặc chỉ giảm hoạt tính, hoặc đôi khi là tăng hoạt tính, trở nên có hoạt tính.
Một số thí dụ:
Các phản ứng chính ở pha này gồm:
Phản ứng oxy hóa: là phản ứng rất thường gặp, được xúc tác bởi các enzym của microsom gan,đặc biệt là hemoprotein, cytocrom P 450.
Phản ứng thuỷ phân do các enzym esterase, amidase, protease... Ngoài gan, huyết thanh và các mô khác (phổi, thận...) cũng có các enzym này.
Phản ứng khử.
Phản ứng oxy hóa
Đây là phản ứng phổ biến nhất, được xúc tác bởi các enzym oxy hóa (mixed - function oxydase enzym system- mfO), thấy có nhiều trong microsom gan, đặc biệt là họ enzym cytochrom P 450 (Cyt- P450), là các protein màng có chứa hem (hemoprotein) khu trú ở lưới nội bào nhẵn của tế bào gan và vài mô khác. Trong cơ thể người hiện đã thấy có tới 17 typ và rất nhiều dưới typ cytochrom P450 tham gia chuyển hóa các chất nội sinh và ngoại sinh từ môi trường, thuốc. Phản ứng oxy hóa loại này đòi hỏi NADPH và O 2 theo phác đồ sau:
Phản ứng được thực hiện theo nhiều bước:
Cơ chất (thuốc , RH) phản ứng với dạng oxy hóa của Cyt P 450 (Fe3+) tạo thành phức hợp RHP450 (Fe3+)
Phức hợp RH- P450 (Fe3+) nhận 1 electron từ NADPH, bị khử thành RH - P450 (Fe2+)
Sau đó, phức hợp RH- P450 (Fe2+) phản ứng với 1 phân tử oxy và 1 electron thứ 2 từ NADPH để tạo thành phức hợp oxy hoạt hóa.
Cuối cùng, 1 nguyên tử oxy được giải phóng, tạo H 2O. Còn nguyên tử oxy thứ 2 sẽ oxy hóa cơ chất (thuốc): RH → ROH, và Cyt.P450 được tái tạo.
Quá trình phản ứng được tóm tắt ở sơ đồ sau:
Hình 1.6: Sơ đồ oxy hóa thuốc của cytocrom P 450
Phản ứng khử
Khử các dẫn xuất nitro, các aldehyd, carbonyl bởi các enzym nitroreductase, azoreductase, dehydrogenase... (bảng 1.4)
Phản ứng thuỷ phân
Các đường nối este và amid bị thuỷ phân bởi các enzym esterase, amidase có trong huyết tương, gan, thành ruột và các mô khác (bảng 1.4)
Bảng 1.4: Các phản ứng chính trong chuyển hóa thuốc ở pha I
Các phản ứng ở pha II
Các chất đi qua pha này đề trở thành các phức hợp không còn hoạt tính, tan dễ trong nước và bị thải trừ. Tuy vậy, ở pha này, sulfanilamid bị acetyl hóa lại trở nên khó tan trong nước, kết thành tinh thể trong ống thận, gây đái máu hoặc vô niệu.
Các phản ứng ở pha II đều là các phản ứng liên hợp: một phân tử nội sinh (acid glucuronic, glutathion, sulfat, glycin, acetyl) sẽ ghép với một nhóm hóa học của thuốc để tạo thành các phức hợp tan mạnh trong nước. Thông thường, các phản ứng ở pha I sẽ tạo ra các nhóm chức phận cần thiết cho các phản ứng ở pha II, đó là các nhóm - OH, -COOH, -NH2, -SH...
Các phản ứng chính: các phản ứng liên hợp với acid glucuronic, acid sulfuric, acid amin (chủ yếu là glycin), phản ứng acetyl hóa, methyl hóa. Các phản ứng này đòi hỏi năng lượng và cơ chất nội sinh, đó là đặc điểm của pha II.
Bảng 1.5: Các phản ứng chính trong chuyển hóa thuốc ở pha II
Ngoài ra, có một số thuốc hoàn toàn không bị chuyển hóa, đó là những hợp chất có cực cao (như acid, base mạnh), không thấm qua được lớp mỡ của microsom. Phần lớn được thải trừ nhanh nhhexamethonium, methotrexat.
Một số hoạt chất không có cực cũng có thể không bị chuyển hóa: barbital, ether, halothan, dieldrin.
Một thuốc có thể bị chuyển hóa qua nhiều phản ứng xẩy ra cùng một lúc hoặc tiếp nối nhau. Thí dụ paracetamol bị glucuro- hợp và sulfo- hợp cùng một lúc; chlorpromazin bị chuyển hóa ở nhân phenothiazin qua nhiều phản ứng, sau đó là ở nhánh bên cũng qua một loạt phản ứng để cuối cùng cho tới hơn 30 chất chuyển hóa khác nhau.
Các yếu tố làm thay đổi tốc độ chuyển hóa thuốc
Tuổi
Trẻ sơ sinh thiếu nhiều enzym chuyển hóa thuốc
Người cao tuổi enzym cũng bị lão hoá
Di truyền
Do xuất hiện enzym không điển hình khoảng 1: 3000 người có enzym cholinesterase khôngđiển hình, thuỷ phân rất chậm suxamethonium nên làm kéo dài tác dụng của thuốc n ày.
Isoniazid (INH) bị mất tác dụng do acetyl hóa. Trong một nghiên cứu, cho uống 10 mg/ kgisoniazid, sau 6 giờ thấy lượng isoniazid trong máu ở một nhóm là 3 - 6 µg/ mL, ở nhóm khác chỉ là 2,5µg/ mL. Nhóm đầu là nhóm acetyl hóa chậm, cần giảm liều vì dễ độc với TKTƯ. Về di truyền, thuộc nhóm acetyl hóa chậm, thấy 60% là người da trắng, 40% là da đen và 20% là da vàng. Nhóm sau là nhóm acetyl hóa nhanh, cần phải tăng liều, nhưng sản phẩm chuyển hóa acetyl isoniazid lại độc với gan.
Người thiếu glucose 6 phosphat dehydrogenase (G 6PD) sẽ dễ bị thiếu máu tan máu khi dùng phenacetin, aspirin, quinacrin, vài loại sulfamid...
Yếu tố ngoại lai
Chất gây cảm ứng enzym chuyển hóa: có tác dụng làm tăng sinh các enzym ở microsom gan,làm tăng hoạt tính các enzym này.
Thí dụ: phenobarbital, meprobamat, clorpromazin, phenylbutazon, và hàng trăm thuốc khác: khi dùng những thuốc này với các thuốc bị chuyển hóa qua các enzym được cảm ứng sẽ làm giảm tác dụng của thuốc được phối hợp, hoặc của chính nó (hiện tượ ng quen thuốc).
Trái lại, với những thuốc phải qua chuyển hóa mới trở thành có hoạt tính ("tiền thuốc"), khi dùng chung với thuốc gây cảm ứng sẽ bị tăng độc tính (parathion → paraoxon)
Chất ức chế enzym chuyển hóa: một số thuốc khác như cloramphenicol, dicumarol, isoniazid, quinin, cimetidin... lại có tác dụng ức chế, làm giảm hoạt tính chuyển hóa thuốc của enzym, do đó làm tăng tác dụng của thuốc phối hợp.
Yếu tố bệnh lý
Các bệnh làm tổn thương chức phận gan sẽ làm suy giảm sinh chuyển hóa thu ốc của gan: viêm gan, gan nhiễm mỡ, xơ gan, ung thư gan... dễ làm tăng tác dụng hoặc độc tính của thuốc chuyển hóa qua gan như tolbutamid, diazepam.
Các bệnh làm giảm lưu lượng máu tới gan như suy tim, hoặc dùng thuốc chẹn giao cảm kéo dài sẽ làm giảm hệ số chiết xuất của gan, làm kéo dài t/2 của các thuốc có hệ số chiết xuất cao tại gan như lidocain, propranolol, verapamil, isoniazid.
Thải trừ
Thuốc được thải trừ dưới dạng nguyên chất hoặc đã bị chuyển hóa
Thải trừ qua thận
Đây là đường thải trừ quan trọng nhất của các thuốc tan trong nước, có trọng lượng phân tử nhỏ hơn 300.
Quá trình thải trừ
Lọc thụ động qua cầu thận: dạng thuốc tự do, không gắn vào protein huyết tương.
Bài tiết tích cực qua ống thận: do phải có chất vận chuyển (carrier) nên tại đây có sự cạnh tranh để thải trừ. Thí dụ dùng thiazid kéo dài, do phải thải trừ thiazid, cơ thể giảm thải acid uric, dễ gây bệnh gut (thiazid và a.uric có cùng carrier ở ống thận).
Quá trình bài tiết tích cực xẩy ra chủ yếu ở ống lượn gần, có 2 hệ vận chuyển khác nhau, một hệ cho các anion (các acid carboxylic như penicilin, thiazid, các chất glucuro - và sulfo- hợp), và một hệ cho các cation (các base hữu cơ như morphin, thiamin).
Khuếch tán thụ động qua ống thận: một phần thuốc đã thải trừ trong nước tiểu ban đầu lại được tái hấp thu vào máu. Đó là các thuốc tan trong lipid, không bị ion hóa ở pH nước tiểu (pH = 5 -6) như phenobarbital, salicylat. Các base yếu không được tái hấp thu.
Quá trình này xẩy ra ở ống lượn gần và cả ở ống lượn xa do bậc thang nồng độ được tạo ra trong quá trình tái hấp thu nước cùng Na + và các ion vô cơ khác. Quá trình tái hấp thu thụ động ở đây phụ thuộc nhiều vào pH nước tiểu. Khi base hóa nước tiểu, thì các acid yếu (acid barbituric) sẽ bị thải trừ nhanh hơn vì bị ion hóa nhiều nên tái hấp thu giảm. Ngược lại, khi acid hóa nước tiểu nhiều hơn thì các base (amphetamin) sẽ bị thải trừ nhiều hơn. Điều này được ứng dụng trong điều trị nhiễm độc thuốc.
ý nghĩa lâm sàng
Làm giảm thải trừ để tiết kiệm thuốc: penicilin và probenecid có chung hệ vận chuyển tại ống thận. Thận thải probenecid (rẻ tiền, ít tác dụng điều trị) và giữ lại penicilin (đắt tiền hơn, có tác dụng điều trị).
Làm tăng thải trừ để điều trị nhiễm độc: base hóa nước tiểu, làm tăng độ ion hóa của phenobarbital, tăng thải trừ khi bị nhiễm độc phenobarbital (xin xem"khuếch tán thụ động").
Trong trường hợp suy thận, cần giảm liều thuốc dùng
Thải trừ qua mật
Sau khi chuyển hóa ở gan, các chất chuyển hóa sẽ thải trừ qua mật để theo p hân ra ngoài. Phần lớn sau khi bị chuyển hóa thêm ở ruột sẽ được tái hấp thu vào máu để thải trừ qua thận.
Một số hợp chất chuyển hóa glycuronid của thuốc có trọng lượng phân tử trên 300 sau khi thải trừ qua mật xuống ruột có thể bị thuỷ phân bởi β glycuronidase rồi lại được tái hấp thu về gan theo đường tĩnh mạch gánh để lại vào vòng tuần hoàn, được gọi là thuốc có chu kỳ ruột - gan. Những thuốc này tích luỹ trong cơ thể, làm kéo dài tác dụng (morphin, tetracyclin, digitalis trợ tim...).
Thải trừ qua phổi
Các chất bay hơi như rượu, tinh dầu (eucalyptol, menthol)
Các chất khí: protoxyd nitơ, halothan
Thải trừ qua sữa
Các chất tan mạnh trong lipid (barbiturat, chống viêm phi steroid, tetracyclin, các alcaloid), có trọng lượng phân tử dưới 200 thường dễ dàng thải trừ qua sữa.
Vì sữa có pH hơi acid hơn huyết tương nên các thuốc là base yếu có thể có nồng độ trong sữa hơi cao hơn huyết tương và các thuốc là acid yếu thì có nồng độ thấp hơn.
Thải trừ qua các đường khác
Thuốc có thể còn được thải trừ qua mồ hôi, qua nước mắt, qua tế bào sừng (lông, tóc, móng), tuyến nước bọt. Số lượng không đáng kể nên ít có ý nghĩa về mặt điều trị. Thường có thể gây tác dụng không mong muốn (diphenyl hydantoin gây tăng sản lợi khi bị bài tiết qua nước bọt) . Hoặc dùng phát hiện chất độc (có giá trị về mặt pháp y): phát hiện asen trong tóc của Napoleon sau 150 năm!
Thông số dược động học của chuyển hóa và thải trừ thuốc
Mục đích của chuyển hóa là làm cho thuốc mất hoạt tính, dễ tan trong nước và thải trừ. Vì vậy, quá trình chuyển hóa chính là quá trình thải trừ thuốc. Có 2 thông số dược động học là độ thanh thải (CL) và thời gian bán thải (t 1/2) đều để đánh giá quá trình chuyển hóa và thải trừ thuốc.
Độ thanh thải (clearance – CL)
Định nghĩa
Độ thanh thải (CL) biểu thị khả năng của 1 cơ quan (gan, thận) trong cơ thể thải trừ hoàn toàn một thuốc (hay một chất) ra khỏi huyết tương khi máu tuần hoàn qua cơ quan đó.
Clearance được biểu thị bằng mL/ phút, là số mL huyết tương được thải trừ thuốc hoà n toàn trong thời gian 1 phút khi qua cơ quan. Hoặc có khi tính theo kg thân trọng: mL/ phút/ kg.
V
CL = ----------- (mL/ phút)
Cp
V: tốc độ thải trừ của thuốc qua cơ quan (mg/ phút)
Cp: nồng độ thuốc trong huyết tương (mg/ L)
Clearance cũng là một trị số ảo, mang tính lý thuyết vì sự tuần hoàn của máu qua cơ quan được liên tục lặp đi lặp lại. Trong thực tế, thuốc được coi là lọc sạch khỏi huyết tương sau một khoảng thời gian là 7 x t1/2.
Hai cơ quan chính tham gia thải trừ thuốc khỏi cơ thể là gan (lượng thuốc bị chuyển hóa và thải trừ nguyên chất qua mật) và thận, vì vậy, CL toàn bộ được coi là CL gan + CL thận.
Ý nghĩa
Thuốc có CL lớn là thuốc được thải trừ nhanh, vì thế thời gian bán thải (t 1/2) sẽ ngắn.
Dùng CL để tính liều lượng thuốc có thể duy t rì được nồng độ thuốc ổn định trong huyết tương. Nồng độ này đạt được khi tốc độ thải trừ bằng tốc độ hấp thu.
Biết CL để hiệu chỉnh liều trong trường hợp bệnh lý suy gan, suy thận.
Thời gian bán thải (half- life- t1/2)
Định nghĩa
Thời gian bán thải t1/2 được phân biệt làm 2 loại:
t1/2 α hay t1/2 hấp thu là thời gian cần thiết để 1/2 lượng thuốc đã dùng hấp thu được vào tuần hoàn. nếu dùng thuốc theo đường tiêm bắp thì t 1/2 α không đáng kể.
t1/2 β hay t1/2 thải trừ là thời gian cần thiết để nồng độ thuốc trong huyết tương giảm còn 1/2.
Trong thực hành điều trị, hay dùng t 1/2 β và thường chỉ viết là t1/2 hoặc t/2.
Ý nghĩa
Từ công thức trên ta thấy t 1/2 tỷ lệ nghịch với clearance. Khi CL thay đổi theo nguyên nhân sinh lý hoặc bệnh lý sẽ làm t1/2 thay đổi, hiệu quả của điều trị bị ảnh hưởng. Cần phải hiệu chỉnh liều lượng hoặc khoảng cách giữa các liều (xem phần “Những biến đổi của dược động học”).
Trong thực hành điều trị, thường coi thời gian 5 lần t1/2 (5 lần dùng thuốc cách đều) thì nồng độ thuốc trong máu đạt được trạng thái ổn định (Css), và sau khi ngường thuốc khoảng 7 lần t 1/2 thì coi như thuốc đã bị thải trừ hoàn toàn khỏi cơ thể (xem bảng).
Lượng thuốc được thải trừ theo t/2
.png)
Đối với mỗi thuốc, thời gian bán thải là giống nhau cho mọi liều dùng. Do đó có thể suy ra khoảng cách dùng thuốc:
Khi t1/2 < 6h: nếu thuốc ít độc, cho liều cao để kéo dài được nồng độ hiệu dụng của thuốc trong huyết tương. Nếu không thể cho được liều cao (như heparin, insulin) thì truyền tĩnh mạch liên tục hoặc sản xuất dạng thuốc giải phóng chậm.
Khi t1/2 từ 6 đến 24h: dùng liều thuốc với khoảng cách đúng bằng t 1/2.
Khi t1/2 > 24h: dùng liều duy nhất 1 lần mỗi ngày.
Bệnh viện Nguyễn Tri Phương - Đa khoa Hạng I Thành phố Hồ Chí Minh
