ชีวปริมาณออกฤทธิ์และการเมแทบอลิซึมด่านแรก

ชีวปริมาณออกฤทธิ์ (bioavailability) คือสัดส่วนของยาที่ให้ไปซึ่งยังคงสภาพเดิมและเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต สำหรับยาที่ให้ทางปาก ชีวปริมาณออกฤทธิ์เป็นผลคูณของสัดส่วนที่ถูกดูดซึมผ่านลำไส้ สัดส่วนที่รอดพ้นจากการเมแทบอลิซึมที่ผนังลำไส้ และสัดส่วนที่รอดพ้นจากการเมแทบอลิซึมด่านแรกในตับก่อนที่จะเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตทั่วไป การเมแทบอลิซึมด่านแรก (first-pass metabolism) หรือการเมแทบอลิซึมก่อนเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต (presystemic metabolism) คือการสูญเสียยาในระหว่างการผ่านครั้งแรกนี้ และเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ยาบางชนิดมีชีวปริมาณออกฤทธิ์ทางปากต่ำหรือผันแปรได้

Definition

ชีวปริมาณออกฤทธิ์คือสัดส่วน (F) ของยาที่ให้ไปซึ่งยังคงสภาพเดิมและเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต สำหรับการให้ยาทางปาก เป็นผลคูณของสัดส่วนที่ถูกดูดซึมและรอดพ้นจากการเมแทบอลิซึมที่ผนังลำไส้และการเมแทบอลิซึมด่านแรกในตับ โดยการให้ยาทางหลอดเลือดดำถือว่ามีชีวปริมาณออกฤทธิ์ 100%

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมคำจำกัดความและองค์ประกอบของชีวปริมาณออกฤทธิ์ แนวคิดของชีวปริมาณออกฤทธิ์สัมบูรณ์เทียบกับสัมพัทธ์ และผลของด่านแรกที่ยาถูกกำจัดออกไปก่อนที่จะเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต เนื้อหาถูกนำเสนอในฐานะหัวข้อทางเภสัชจลนศาสตร์และเคมีกายภาพ และไม่ได้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการให้ยาหรือชีวสมมูลสำหรับผลิตภัณฑ์เฉพาะ

Core questions

• ยาที่ให้ไปในสัดส่วนเท่าใดที่เข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต และเพราะเหตุใด?
• การเมแทบอลิซึมด่านแรกช่วยลดชีวปริมาณออกฤทธิ์ทางปากได้อย่างไร?
• ชีวปริมาณออกฤทธิ์สัมบูรณ์และสัมพัทธ์แตกต่างกันอย่างไร?

Key concepts

• ชีวปริมาณออกฤทธิ์สัมบูรณ์ (F)
• ชีวปริมาณออกฤทธิ์สัมพัทธ์
• สัดส่วนที่ถูกดูดซึม
• การเมแทบอลิซึมที่ผนังลำไส้
• การเมแทบอลิซึมด่านแรกในตับ
• อัตราส่วนการสกัดโดยตับ
• การไหลเวียนของพอร์ทัล
• พื้นที่ใต้กราฟ (AUC) เป็นมาตรวัดการสัมผัสยา

Mechanisms

ยาที่ให้ทางปากจะถูกดูดซึมผ่านเยื่อบุลำไส้ แต่ก่อนที่จะเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต จะต้องผ่านผนังลำไส้และจากนั้นเข้าสู่ตับทางหลอดเลือดดำพอร์ทัล ยาอาจถูกเมแทบอไลซ์โดยเอนไซม์ในผนังลำไส้ และที่สำคัญคือถูกสกัดโดยตับในระหว่างการผ่านครั้งแรกนี้ มีเพียงส่วนที่เหลือรอดเท่านั้นที่เข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตทั่วไป ดังนั้น ชีวปริมาณออกฤทธิ์จึงสะท้อนถึงลำดับของสัดส่วนที่ถูกดูดซึม สัดส่วนที่รอดพ้นจากการเมแทบอลิซึมในลำไส้ และสัดส่วนที่รอดพ้นจากการสกัดโดยตับ ยาที่มีอัตราส่วนการสกัดโดยตับสูงจะมีการสูญเสียด่านแรกอย่างมากและมีชีวปริมาณออกฤทธิ์ทางปากต่ำ ซึ่งมักจะผันแปรได้ ในขณะที่เส้นทางที่หลีกเลี่ยงการไหลเวียนของพอร์ทัลจะหลีกเลี่ยงการผ่านด่านแรกของตับ ชีวปริมาณออกฤทธิ์ถูกวัดโดยการเปรียบเทียบการสัมผัสยาในระบบ (พื้นที่ใต้กราฟความเข้มข้น-เวลา) หลังจากการให้ยาทางปากและทางหลอดเลือดดำ สำหรับสารประกอบที่จำกัดการดูดซึม ความสามารถในการละลายและการซึมผ่านจะกำหนดขีดจำกัดสูงสุดของสัดส่วนที่ถูกดูดซึม (Amidon, 1995; Rowland & Tozer, 2011) ในยาหลายชนิด ปัจจัยกำหนดการกำจัดยาที่ขับเคลื่อนการสกัดโดยตับจะสะท้อนให้เห็นในชีวปริมาณออกฤทธิ์ที่สังเกตได้ (Obach, 2008)

Clinical relevance

ชีวปริมาณออกฤทธิ์และการเมแทบอลิซึมด่านแรกอธิบายว่าทำไมยาชนิดเดียวกันจึงอาจต้องใช้ขนาดยาที่แตกต่างกันตามเส้นทางการให้ยาที่ต่างกัน และทำไมยาบางชนิดจึงไม่เหมาะสำหรับการใช้ทางปาก แนวคิดนี้ยังเป็นพื้นฐานของชีวสมมูล ซึ่งเป็นการเปรียบเทียบการสัมผัสยาในระบบระหว่างผลิตภัณฑ์ต่างๆ ข้อมูลนี้อธิบายแนวคิดเหล่านี้ในระดับอ้างอิง และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจเกี่ยวกับการให้ยาแต่ละบุคคล การเลือกเส้นทาง หรือการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์

Evidence & guidelines

ชีวปริมาณออกฤทธิ์และชีวสมมูลได้รับการประเมินผ่านการเปรียบเทียบการสัมผัสยาในระบบ และเป็นหัวข้อของแนวทางการกำกับดูแล; ระบบการจำแนกทางชีวเภสัชภัณฑ์ (Biopharmaceutics Classification System) สนับสนุนการยกเว้นการศึกษาชีวสมมูล (biowaivers) ซึ่งการละลายในหลอดทดลองสามารถใช้แทนการศึกษาชีวสมมูลในร่างกายสำหรับยาที่มีคุณสมบัติเหมาะสม (Amidon, 1995) ตำราเภสัชจลนศาสตร์เชื่อมโยงชีวปริมาณออกฤทธิ์ที่สังเกตได้กับคุณสมบัติการสกัดและการกำจัดยา (Obach, 2008; Rowland & Tozer, 2011)

History

ผลของด่านแรกได้รับการยอมรับในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อพบว่ายาที่ให้ทางปากมีประสิทธิภาพน้อยกว่ายาที่ให้ทางหลอดเลือดดำมาก ซึ่งเป็นผลมาจากการสกัดโดยตับก่อนเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต ชีวปริมาณออกฤทธิ์ได้รับการกำหนดอย่างเป็นทางการว่าเป็นสัดส่วนเชิงปริมาณภายในเภสัชจลนศาสตร์ และระบบการจำแนกทางชีวเภสัชภัณฑ์ (Biopharmaceutics Classification System) (1995) ได้เชื่อมโยงองค์ประกอบการดูดซึมเข้ากับความสามารถในการละลายและการซึมผ่านในภายหลัง ซึ่งเป็นกรอบการกำกับดูแลชีวสมมูลและการยกเว้นการศึกษาชีวสมมูล

Key figures

• Gordon Amidon
• Hans Lennernas
• Malcolm Rowland
• Thomas Tozer
• R. Scott Obach

Seminal works

• amidon-1995
• obach-2008

Frequently asked questions

ชีวปริมาณออกฤทธิ์หมายถึงอะไร?

ชีวปริมาณออกฤทธิ์คือสัดส่วนของยาที่ให้ไปซึ่งยังคงสภาพเดิมและเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต ตามคำจำกัดความ ยาที่ให้ทางหลอดเลือดดำมีชีวปริมาณออกฤทธิ์เต็มที่ (100%) และเส้นทางอื่นๆ จะถูกเปรียบเทียบกับยาที่ให้ทางหลอดเลือดดำ

ทำไมการเมแทบอลิซึมด่านแรกจึงลดชีวปริมาณออกฤทธิ์ทางปาก?

หลังจากการดูดซึมทางปาก ยาจะผ่านผนังลำไส้และตับก่อนที่จะเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตทั่วไป เอนไซม์ในบริเวณนั้นสามารถเมแทบอไลซ์ยาในสัดส่วนที่มากในระหว่างการผ่านครั้งแรกนี้ ดังนั้นยาที่ยังคงสภาพเดิมจึงเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตน้อยลง