VETERINÁRNÍ A FARMACEUTICKÁ UNIVERZITA BRNO FAKULTA VETERINÁRNÍ HYGIENY A EKOLOGIE Ústav veřejného veterinářství, ochrany zvířat a welfare FARMAKOLOGIE V PRODUKCI POTRAVIN A REZIDUA LÉČIV V POTRAVINÁCH MVDr. Radka Dobšíková, Ph.D. Mgr. Zuzana Široká, Ph.D. Brno 2014
Tato skripta jsou spolufinancována z Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost: Inovace bakalářského a navazujícího magisterského studijního programu v oboru Bezpečnost a kvalita potravin (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0287)
VETERINÁRNÍ A FARMACEUTICKÁ UNIVERZITA BRNO FAKULTA VETERINÁRNÍ HYGIENY A EKOLOGIE Ústav veřejného veterinářství, ochrany zvířat a welfare FARMAKOLOGIE V PRODUKCI POTRAVIN A REZIDUA LÉČIV V POTRAVINÁCH MVDr. Radka Dobšíková, Ph.D. Mgr. Zuzana Široká, Ph.D. Brno 2014
Obsah Obsah... 5 1. VETERINÁRNÍ FARMAKOLOGIE... 9 1.1. Základní pojmy ve farmakologii... 9 1.2. Důvody použití léčiv ve veterinární medicíně... 10 1.3. Specifické aspekty veterinární farmakologie... 11 1.3.1. Vnímavost hospodářských zvířat k působení léčiv... 11 1.3.2. Aplikace léčiv u intenzivně chovaných hospodářských zvířat... 12 1.3.3. Ekonomické aspekty použití léčiv u hospodářských zvířat... 13 1.3.4. Zdravotně-hygienické aspekty použití léčiv u hospodářských zvířat... 13 1.3.5. Ekologické aspekty použití léčiv u hospodářských zvířat... 14 1.4. Registrace veterinárního léčivého přípravku... 14 2. OBECNÁ VETERINÁRNÍ FARMAKOLOGIE... 16 2.1. Fáze interakce léčiva s biologickým systémem... 16 2.2. Farmakokinetika léčiva... 16 2.2.1. Aplikace léčivé látky do organizmu... 17 2.2.1.1. Extravaskulární a intravaskulární aplikace... 17 2.2.1.2. Lokální a celková aplikace... 17 2.2.1.3. Enterální a parenterální aplikace... 17 2.2.2. Význam buněčné membrány pro farmakokinetiku léčivé látky... 18 2.2.3. Mechanizmy prostupu léčiva přes cytoplazmatickou membránu... 18 2.2.3.1. Prostup fosfolipidovou dvouvrstvou cytoplazmatické membrány... 18 2.2.3.2. Prostup membránovými vodními póry... 19 2.2.3.3. Prostup pomocí transmembránových přenašečových systémů... 19 2.2.3.4. Prostup pomocí endocytózy a fagocytózy... 19 2.2.4. Absorpce léčiv... 19 2.2.4.1. Faktory ovlivňující rychlost a úplnost absorpce... 20 2.2.4.2. Absorpce léčiv po enterální aplikaci... 21 2.2.4.3. Absorpce léčiv po intramuskulární aplikaci (podání do svalu)... 22 2.2.4.4. Absorpce léčiv po podkožní aplikaci... 23 2.2.4.5. Absorpce léčiv po inhalační aplikaci... 23 2.2.4.6. Absorpce léčiv z kůže... 23 2.2.4.7. Absorpce léčiv epiteliálním povrchem sliznice... 23 2.2.4.8. Intravaskulární aplikace léčiv... 24 2.2.5. Distribuce léčiv... 24 2.2.5.1. Význam vazby léčiva na proteiny krevní plazmy... 24 5
2.2.5.2. Distribuční kompartmenty... 25 2.2.6. Eliminace léčiv... 25 2.2.6.1. Biotransformace léčiv... 25 2.2.6.1.1. I. fáze biotransformace... 25 2.2.6.1.2. II. fáze biotransformace... 26 2.2.6.1.3. Faktory ovlivňující biotransformaci léčiv... 26 2.2.6.2. Exkrece léčiv... 26 2.2.6.2.1. Exkrece ledvinami... 27 2.2.6.2.2. Exkrece játry, enterohepatální oběh... 28 2.2.6.2.3. Exkrece plícemi... 28 2.2.6.2.4. Exkrece trávicím traktem... 28 2.2.6.2.5. Exkrece slinami a potem... 29 2.2.6.2.6. Výskyt léčiv v potravinových surovinách živočišného původu... 29 2.3. Farmakodynamika léčiva... 29 2.3.1. Nespecifický účinek léčiva... 30 2.3.2. Specifický účinek léčiva... 30 2.3.2.1. Lokalizace receptorů... 31 2.3.2.2. Typy receptorů podle mechanizmu převodu signálu... 31 2.3.2.2.1. Receptory spojené s iontovým kanálem... 31 2.3.2.2.2. Receptory spojené s G-proteiny... 31 2.3.2.2.3. Receptory spřažené s enzymy... 32 2.3.2.2.4. Receptory ovlivňující transkripci DNA v jádře... 32 2.4. Nežádoucí účinky léčiv... 32 2.4.1. Toxické účinky... 32 2.4.2. Alergie... 33 2.4.3. Fototoxické a fotoalergické reakce... 33 2.4.4. Změny krevního obrazu... 33 3. SPECIÁLNÍ VETERINÁRNÍ FARMAKOLOGIE... 34 3.1. Antimikrobní léčiva... 34 3.1.1. Baktericidní a bakteriostatický účinek antimikrobních léčiv... 34 3.1.2. Rezistence bakterií... 34 3.1.3. Léčiva inhibující syntézu buněčné stěny... 35 3.1.3.1. Peniciliny... 36 3.1.3.2. Cefalosporiny... 40 3.1.3.3. Atypické β-laktamy... 43 3.1.3.4. Další inhibitory syntézy buněčné stěny... 43 3.1.4. Léčiva způsobující inhibici funkce buněčné membrány... 44 6
3.1.4.1. Polypeptidy... 44 3.1.5. Léčiva inhibující bakteriální proteosyntézu... 45 3.1.5.1. Aminoglykosidy... 45 3.1.5.2. Tetracykliny... 49 3.1.5.3. Makrolidy... 51 3.1.5.4. Linkosamidy... 54 3.1.5.5. Diterpeny (pleuromutiliny)... 55 3.1.5.6. Amfenikoly... 56 3.1.6. Léčiva způsobující inhibici syntézy kyseliny listové... 58 3.1.6.1. Sulfonamidy... 58 3.1.6.2. Diaminopyrimidiny... 60 3.1.6.3. Potencované sulfonamidy... 61 3.1.7. Léčiva způsobující inhibici syntézy nukleových kyselin... 61 3.1.7.1. Chinolony... 61 3.1.7.2. Nitroimidazoly... 63 3.1.7.3. Nitrofurany... 64 3.1.7.4. Ansamyciny... 65 3.2. Antiparazitární léčiva... 66 3.2.1. Antiprotozoika... 67 3.2.1.1. Antikokcidika... 67 3.2.1.1.1. Sulfonamidy... 68 3.2.1.1.2. Pyrimidiny... 69 3.2.1.1.3. Chinolony... 69 3.2.1.1.4. Biosyntetická (ionoforová) antikokcidika... 70 3.2.1.1.5. Nezařazené látky... 71 3.2.2. Anthelmintika... 72 3.2.2.1. Antinematoda... 72 3.2.2.1.1. Benzimidazoly... 72 3.2.2.1.2. Imidazotiazoly... 73 3.2.2.1.3. Tetrahydropyrimidiny... 74 3.2.2.1.4. Makrocyklické laktony... 74 3.2.2.1.5. Jiná antinematoda... 76 3.2.2.2. Antitrematoda... 76 3.2.2.2.1. Benzimidazoly... 77 3.2.2.2.2. Další antitrematoda... 77 3.2.2.3. Anticestoda... 77 3.2.2.3.1. Benzimidazoly... 77 7
3.2.2.3.2. Další anticestoda... 78 3.2.3. Antiektoparazitika... 78 3.2.3.1. Organofosfáty... 78 3.2.3.2. Karbamáty... 79 3.2.3.3. Pyretriny a pyretroidy... 80 3.2.3.4. Neonikotinoidy... 81 3.2.3.5. Fenylpyrazoly... 81 3.2.3.6. Makrocyklické laktony... 82 3.2.3.7. Nezařazené látky... 82 4. REZIDUA LÉČIVÝCH LÁTEK V POTRAVINÁCH ŽIVOČIŠNÉHO PŮVODU... 84 4.1. Odběr a laboratorní analýza vzorků... 84 4.2. Monitoring reziduí veterninárních léčivých látek v potravinách živočišného původu... 85 4.2.1. Interpretace výsledků monitoringu... 85 4.2.2. Nevyhovující výsledky monitoringu... 86 4.3. Acquis Communautaire EU v oblasti reziduí veterinárních léčiv... 86 4.4. Antibiotické stimulátory růstu u potravinových zvířat... 90 4.5. Maximální reziduální limit, přijatelný denní příjem, bezpečná koncentrace... 91 4.6. Ochranná lhůta... 93 4.7. Rezidua veterinárních léčiv v potravinových komoditách... 94 4.7.1. Rezidua veterinárních léčiv v mase (svalovina a vnitřnosti)... 95 4.7.2. Rezidua veterinárních léčiv v mléku... 95 4.7.3. Rezidua veterinárních léčiv ve vejcích... 95 4.7.4. Rezidua veterinárních léčiv v medu... 96 4.8. RASFF (Rapid Alert System for Food and Feed)... 96 4.9. EFSA (European Food Safety Authority)... 98 4.10. EPRUMA (European Platform for the Responsible Use of Medicines in Animals)... 98 Seznam zkratek... 99 Použitá literatura... 101 8
1. VETERINÁRNÍ FARMAKOLOGIE 1.1. Základní pojmy ve farmakologii Farmakologie je vědní obor zabývající se sledováním vzájemných interakcí látky (chemické substance přírodního či syntetického původu) a živého organizmu na úrovni molekulární, buněčné, orgánové a celého organizmu. Sleduje změny v biologickém systému, které jsou navozeny aplikací specifikované dávky léčivé látky. Farmakologie zahrnuje řadu oblastí, od experimentálního studia účinků léčivých látek až po vlastní terapii onemocnění či patologického stavu. Obecná farmakologie sleduje obecně platné zákonitosti interakce léčiva a biologického systému. Specifikuje vazbu mezi dávkou léčivé látky a jejím účinkem. Obecné principy těchto interakcí jsou předmětem farmakokinetiky a farmakodynamiky. Farmakokinetika sleduje osud léčiva v organizmu, jinými slovy to, co organizmus dělá s léčivem. V rámci farmakokinetiky jsou sledovány fáze absorpce, distribuce a eliminace (zahrnuje fáze metabolizace a exkrece) léčiva a rovněž změny koncentrace léčiva v závislosti na čase, závislost účinku léčiva na stavu organizmu, na vnějších vlivech apod. Farmakodynamika je naukou o přímém mechanizmu účinku léčivé látky v cílovém místě, sleduje to, co léčivo dělá s organizmem. Speciální farmakologie se zabývá konkrétními skupinami léčiv (např. antibiotika, antikokcidika) a individuálními látkami v těchto skupinách. Součástí speciální farmakologie je výzkum potenciálních léčiv a zlepšování kvality a bezpečnosti registrovaných léčiv. Klinická farmakologie navazuje na obecnou a speciální farmakologii a zabývá se studiem farmakokinetiky a farmakodynamiky léčiv u jednotlivých živočišných druhů. Umožňuje stanovení léčebné hodnoty léčiva, nežádoucích účinků léčiva, vhodného dávkování, způsobu aplikace apod. Farmakoepidemiologie je vědní obor hodnotící spotřebu jednotlivých skupin farmakologicky aktivních látek. Jejím cílem je zjištění a řešení případů souvisejících se zbytečnou preskripcí, nadužíváním, zneužíváním (tzv. abusem) léků. Farmakovigilance se zabývá sledováním poměru rizik (tzn. nežádoucích a neočekávaných účinků) a prospěšnosti v klinické praxi používaných léčiv (po vydání registračního rozhodnutí). Rizikovými faktory, ovlivňujícími tento poměr, jsou exogenní a endogenní vlivy, jako např. vliv prostředí, použití kombinace léčiv, rozdílná vnímavost různých plemen, hraniční věkové kategorie apod. Veterinární farmakovigilance sleduje problematiku klinické bezpečnosti a (ne)dostatečné účinnosti pro cílové druhy zvířat, bezpečnosti pro necílové druhy zvířat a pro manipulující osoby, dále bezpečnosti pro spotřebitele potravin živočišného původu (překročení hodnot MRL), epidemiologické sledování vzniku a vývoje rezistence mikroorganizmů a parazitů k léčivým látkám v přípravku, sledování nepříznivého ovlivnění životního prostředí léčivy s nízkým stupněm biodegradability a rovněž nesprávného používání veterinárních léčivých přípravků. 9
Farmaka (léčivé látky) jsou látky nebo jejich směsi s farmakologickým účinkem přírodního (oleje, silice, dehty apod.) nebo syntetického původu. V současnosti převládají léčiva chemická (syntetická, semisyntetická). Farmaka se používají buď přímo, nebo po dalším zpracování k účelům léčebným, preventivním a diagnostickým. Léčivý přípravek (veterinární léčivý přípravek) je jakákoliv látka nebo kombinace látek s léčebnými nebo preventivními vlastnostmi v případě onemocnění zvířat; nebo jakákoliv látka nebo kombinace látek, kterou lze použít u zvířat nebo podat zvířatům buď k obnově, úpravě nebo ovlivnění fyziologických funkcí prostřednictvím farmakologického, imunologického nebo metabolického účinku, nebo za účelem stanovení lékařské diagnózy. Léčivé přípravky jsou vyráběny jako hotové farmaceutické výrobky farmaceutickými firmami (HVLP, hromadně vyráběný léčivý přípravek), nebo jsou připravovány v lékárně (IVLP, individuálně vyráběný léčivý přípravek, magistraliter přípravek). Látkou se rozumí jakákoliv látka bez ohledu na její původ, který může být lidský, např. lidská krev a přípravky z lidské krve, dále zvířecí, např. mikroorganismy, celí živočichové, části orgánů, živočišné sekrety, toxiny, extrakty, přípravky z krve, dále rostlinný, např. rostliny, části rostlin, rostlinné sekrety, extrakty, dále chemický, např. prvky, přírodní chemické látky a chemické sloučeniny získané chemickou přeměnou nebo syntézou. Premix pro medikovaná krmiva je jakýkoli veterinární léčivý přípravek zhotovený předem za účelem následné výroby medikovaných krmiv. Je určen především pro hromadné enterální ošetření zvířat, podává se z důvodu farmakoterapie a farmakoprofylaxe. Medikované krmivo je jakákoliv směs veterinárního léčivého přípravku nebo veterinárních léčivých přípravků a krmiva nebo krmiv, které jsou zhotoveny za účelem uvedení na trh a určeny ke zkrmení zvířat bez dalších úprav, z důvodu jejich léčebných nebo preventivních vlastností nebo dalších vlastností léčivého přípravku podle jeho definice. Doplňkovými látkami se rozumějí látky užívané ve výživě zvířat za účelem příznivého ovlivnění vlastností krmiv nebo živočišných produktů, uspokojení požadavků výživy zvířat, zlepšení živočišné produkce zejména ovlivněním stravitelnosti krmiv, doplnění potřeby živin zvířat nebo zajištění specifických potřeb výživy zvířat v určitém období a zmírnění škodlivých vlivů způsobených výkaly zvířat nebo ovlivňující životní prostředí zvířat (zákon č. 91/1996 Sb., o krmivech). Doplňkové látky, k nimž patří např. technologické (konzervanty, antioxidanty, pojiva), senzorické (barviva, zchutňovadla), nutriční (vitamíny, minerální látky, aminokyseliny) nebo zootechnické (enzymy, mikroorganizmy) doplňkové látky, jsou určeny pro hromadné i individuální enterální aplikace prostřednictvím tzv. kompletních krmných směsí. Jsou podávány zvířatům převážně dlouhodobě z důvodu přísunu specifických živin, v omezené míře z důvodů farmakoterapeutických a farmakoprofylaktických. 1.2. Důvody použití léčiv ve veterinární medicíně Farmakologicky aktivní látky jsou do živého organizmu aplikovány z důvodů terapeutických, preventivních, stimulačních a diagnostických. Farmakoterapie představuje použití léčiv z důvodu odstranění příčiny nebo odstranění či zmírnění nepříznivých příznaků. Členíme ji na etiologickou (kauzální, patogenetickou), která je zaměřena proti původci a ovlivňuje patogenezi choroby (např. antibiotika, antirevmatika), 10
dále substituční, kdy jsou do organizmu dodávány látky, které mu chybějí, tj. dochází k nahrazování chybějící endogenní látky (např. mikroprvky, inzulín) a symptomatickou, která je využívána při odstraňování příznaků onemocnění (např. analgetika, antiarytmika). Farmakoprofylaxe znamená podání např. minerálních látek, imunopreparátů, vitamínů, aminokyselin, ale také léčiv (např. antikokcidik) z důvodu prevence vzniku metabolických poruch či výskytu infekčních a invazních nemocí. Farmakostimulace souvisí s aplikací léčivých látek ovlivňujících fyziologické funkce, tj. růstovou, produkční a reprodukční užitkovost. Farmakodiagnostika představuje např. podávání kontrastních látek při zobrazovacích metodách. 1.3. Specifické aspekty veterinární farmakologie Farmakologii nelze z hlediska účinku striktně dělit na humánní a veterinární, jelikož se obecně zabývá vlivem látky na jakýkoliv živý makroorganizmus. Obecné zákonitosti a specifické účinky léčiv jsou pro organizmus člověka a zvíře velmi často srovnatelné. Specifickými aspekty veterinární farmakologie jsou např. převládající hromadná aplikace léčivých přípravků ve velkochovech, rozdílná mezidruhová a individuální vnímavost zvířat k léčivým látkám, druhová specifičnost u řady onemocnění apod. Veterinární farmakologie se, kromě jiného, zabývá ekonomickými aspekty výroby veterinárních léčivých přípravků a rovněž bere v úvahu zajištění optimální užitkovosti hospodářských zvířat, která představují zdroj potravinových surovin pro výživu člověka, tzn. ekonomicky rentabilní produkce biologicky plnohodnotných a zdravotně nezávadných potravin živočišného původu. 1.3.1. Vnímavost hospodářských zvířat k působení léčiv Základním požadavkem pro vyvolání biologického účinku farmakologicky aktivní látky je vnímavost organizmu k danému léčivu. Vnímavost zvířat k léčivým látkám je velmi variabilní, liší se jak u jednotlivých živočišných druhů (vnímavost mezidruhová), tak i u jednotlivců stejného druhu (vnímavost individuální). Vnímavost mezidruhová Vnímavost mezidruhová, tj. vnímavost v rámci jednotlivých živočišných druhů, je dána především rozdíly v anatomii, fyziologii, patofyziologii či biochemii organizmu a dále výživovými, chovatelskými či environmentálními faktory, které mohou různé živočišné druhy různě ovlivnit. Odolnost živočichů k různým léčivým látkám je velmi často dána výskytem či absencí specifických enzymů v játrech a ledvinách, které se podílejí na biotransformaci léčiv v organizmu. Významným faktorem mezidruhových rozdílů ve vnímavosti je také mezidruhová odlišnost ve stavbě a činnosti zažívacího traktu (např. přežvýkavci versus monogastrická zvířata, u přežvýkavců dochází při perorální aplikaci léčiva ke zpomalení jeho vstřebání z důvodu naředění bachorovou tekutinou, ke snížení účinnosti léčiva jeho degradací bachorovými mikroorganizmy, u monogastrických zvířat lze předpokládat rychlejší a účinnější míru absorpce léčiva ze žaludku). 11
Rozdílnou vnímavost lze demonstrovat na příkladu aplikace tropanového alkaloidu atropinu, k němuž je relativně odolný králík a morče, naopak vysoce citliví jsou prase, pes, kůň a člověk. Srdeční glykosid digoxin je bez následků spásán skotem, u něhož dochází ke štěpení glykosidu v předžaludcích, kůň je k této látce naopak vysoce vnímavý. Známá je rovněž vysoká vnímavost koček na pyrethriny, fenoly či krezoly, a to z důvodu nedostatku enzymu glukuronyl-s-trasferázy (GST). Vnímavost individuální Individuální vnímavost různých jedinců téhož živočišného druhu k léčivým látkám je velice variabilní a je ovlivněna řadou endogenních (vnitřních) a exogenních (vnějších) faktorů. Endogenními faktory ovlivňujícími individuální vnímavost jsou např. geneticky podmíněná individuální variabilita (změny vnímavosti na úrovni DNA, touto problematikou se zabývá farmakogenetika), genotyp (např. vyšší vnímavost ovcí plemene merino k tetrachlormetanu oproti plemeni valaška), věk (souvisí s propustností cév, funkcí krevního oběhu, endokrinními aktivitami, činností imunitní a nervového systému a s vlivem metabolických procesů organizmu na farmakokinetiku léčiva, toxicita léčiv je prokazatelně vyšší u juvenilních jedinců, a to z důvodu nedostatečného vývoje enzymatických detoxikačních systémů, a u starých jedinců následkem nedostatečné činnosti těchto enzymů a rovněž sníženého prokrvení orgánů metabolizace a exkrece, tj. především jater a ledvin), pohlaví (genderové rozdíly v aktivitě enzymů, vznik rozdílných metabolitů u samců a samic, častější výskyt vedlejších účinků léčivých látek u samic), tělesná hmotnost a plocha povrchu těla (např. nezbytnost aplikace vyšší dávky léčiva rozpustného v tucích obéznímu pacientovi z důvodu vyšší kumulace tohoto léčiva v tukové tkáni), biorytmus (tzv. vnitřní hodiny, kterými se zabývá chronofarmakologie, souvisí především s farmakokinetikou podaného léčiva, jako příklad lze uvést cirkadiální změny tělesné teploty, kdy vyšší tělesná teplota snižuje kyselost žaludeční šťávy, zkracuje dobu posunu potravy v trávicím traktu, zvyšuje produkci žluči apod. a tím ovlivňuje rychlost a míru absorpce léčiva podaného do trávicího traktu), výživa (vliv nutriční a hygienické kvality a množství přijímaného krmení), zdravotní stav (vliv celé řady infekčních či parazitárních onemocnění či malnutričních poruch), březost (vede ke zpomalení tělesných pochodů, významný je vliv typu placenty a stádia březosti), aplikace léčiva do různých tělních krajin (místní rozdíly v míře a rychlosti absorpce léčiva z různého místa podání, např. z dobře prokrveného místa je léčivo absorbováno lépe než např. z tukové tkáně), způsob života (vliv způsobu chovu, ustájení, krmení, zoohygieny a stájových technologií), sociální faktor (např. vyšší odolnost vůči amfetaminu u izolovaných myší v porovnání s jedinci žijícími ve skupině) a socializační faktor (např. vyšší odolnost vůči E. coli u kuřat chovaných v kontaktu s člověkem oproti jedincům izolovaným). Individuální vnímavost zvířat je rovněž ovlivněna exogenními faktory, tj. klimatickými podmínkami vnějšího prostředí či stájového prostoru, ke kterým patří teplota a vlhkost vzduchu (vliv na změny fyziologických funkcí a tím na změny plazmatických hladin léčiv) a barometrický tlak (změny tlaku mohou mít vliv na účinnost některých léčiv). 1.3.2. Aplikace léčiv u intenzivně chovaných hospodářských zvířat Intenzifikace rostlinné i živočišné produkce v současné době vede k chovu hospodářských zvířat ve velkokapacitních zařízeních s koncentrací velkého množství jedinců. K charakteristikám intenzivních chovů hospodářských zvířat patří obecně jejich velmi nedostatečný welfare a v případě propuknutí infekčního onemocnění jeho rychlé šíření mezi jedinci ve skupině. V intenzivních chovech jsou léčivé přípravky obvykle podávány hromadně enterální cestou prostřednictvím napájecí vody nebo medikovaného krmiva (např. 12
brojleři, nosnice, prasata), popř. formou medikovaných lizů (volně žijící přežvýkavci, skot). Lékové formy léčivých přípravků určených pro hromadnou aplikaci hospodářským zvířatům ve velkochovech musejí být vhodné pro danou velkovýrobní technologii. Naopak, individuální aplikace léčiva cestou enterální či parenterální je prováděna především u hospodářsky a chovatelsky cenných zvířat (např. vysokoprodukčních, plemenných, generačních), u vzácných jedinců, zoozvířat, sportovních zvířat (z hospodářských zvířat především koně), popř. u těch zvířat, u nichž povaha onemocnění vyžaduje individuální přístup (např. mastitidy, onemocnění reprodukčního aparátu). Významný podíl z pohledu individuálního přístupu k léčbě představuje péče o zvířata společenská (domácí zvířata, hobby zvířata, pets). 1.3.3. Ekonomické aspekty použití léčiv u hospodářských zvířat U zvířat, která jsou využívána k chovu, výkrmu nebo jiným hospodářským účelům, souvisí používání léčiv ve velké míře s ekonomickou rentabilitou farmakoterapie. Ekonomicky nákladná léčba je obvykle prováděna pouze u zvířat, která jsou pro chovatele ekonomicky zajímavá. U průměrně či podprůměrně produkčního zvířete obvykle majitel nákladnou léčbu nevyužívá, zvláště pokud léčebné výlohy přesahují cenu zvířete, takové zvíře končí obvykle na jatkách nebo v kafilerii. Jiná situace je v rentabilitě terapie zájmových (pes, kočka, kůň, plazi apod.) a sportovních zvířat, chovatelsky či produkčně cenných zvířat a zoozvířat, kdy zájem chovatele často převyšuje ekonomickou rentabilitu léčby. S ekonomickými náklady je rovněž nezbytné počítat při vývoji veterinárních léčiv určených pro hospodářská zvířata, jelikož léčivé přípravky používané pro potravinová zvířata, tj. hospodářská zvířata určená k produkci potravin, musejí kromě všeobecných požadavků splňovat i požadavek na stanovení ochranné lhůty, což může cenu takového přípravku významně navýšit, popř. prodražit výkrm prodloužením doby výkrmu do ukončení ochranné lhůty. 1.3.4. Zdravotně-hygienické aspekty použití léčiv u hospodářských zvířat Zdravotně-hygienické hledisko použití léčiv u hospodářských zvířat, která jsou určena pro produkci živočišných surovin, je z pohledu zajištění zdravotně nezávadných a biologicky plnohodnotných potravin živočišného původu stěžejní. Zákon č. 166/1999 Sb., o veterinární péči definuje hospodářská zvířata jako zvířata využívaná převážně k chovu, výkrmu, práci a jiným hospodářským účelům, zejména skot, prasata, ovce, kozy, koně, osli a jejich kříženci, drůbež, běžci, králíci, kožešinová zvířata, zvěř ve farmovém chovu, ryby a jiní vodní živočichové a včely. Zákon stejně tak definuje jatečná zvířata jakožto hospodářská zvířata, jež jsou určena k porážce a jatečnému zpracování a jejichž maso je určeno k výživě lidí. Nařízení EP a Rady (ES) č. 470/2009 definuje zvíře určené k produkci potravin jakožto zvíře chované, odchované, držené, poražené nebo odchycené za účelem produkce potravin. Při aplikaci léčiv potravinovým zvířatům je proto nezbytné znát zákonitosti farmakokinetiky účinné látky a to především depleci, aby bylo možné definovat míru rizika výskytu reziduí těchto léčiv v jednotlivých tkáních a orgánech potravinového zvířete. Sledování výskytu reziduí farmakologicky aktivních látek v biologických matricích živočišného původu je prováděno pomocí tzv. deplečních studií, které jsou nezbytnou součástí procesu nastavení ochranné lhůty pro přípravky používané u potravinových zvířat. Součástí zajištění bezpečnosti a zdravotně-hygienické kvality potravin živočišného původu je stanovení hodnoty maximálního reziduálního limitu (MRL) pro farmakologicky aktivní látky v léčivém přípravku, který je základem pro výpočet ochranné lhůty (OL) pro veterinární léčivé přípravky určené pro podání potravinovým zvířatům. 13
Pojem ochranná lhůta je definován v zákoně č. 166/1999 Sb., o veterinární péči, ve znění pozdějších předpisů. Ochranné lhůty jsou stanoveny na základě předpokládaného používání léčiva u daného živočišného druhu, a to při dodržení návodu k použití a správného způsobu aplikace. Odvozují se z časové závislosti poklesu hladin rezidua na hodnotu nižší, než je hodnota maximálního reziduálního limitu pro danou farmakologicky aktivní látku. Seznam farmakologicky aktivních látek povolených (s uvedením maximálních reziduálních limitů) a zakázaných pro potravinová zvířata je uveden v přílohách k Nařízení Komise (EU) č. 37/2010. Výroba některých veterinárních léčiv se velmi často ekonomicky nevyplatí. Z toho důvodu se u zvířat používají přípravky humánní, které však nemají stanovenou ochrannou lhůtu. Obecný princip podávání léčiv potravinovým zvířatům je následující. Léčiva se používají podle tzv. pravidel kaskády, kdy se primárně používají léčiva registrovaná v ČR pro daný cílový druh, a pokud tato nejsou k dispozici, používají se buď léčiva registrovaná pro jiný druh, či jiné onemocnění, nebo léčiva humánní, nebo léčiva připravená v lékárně, či dovezená z jiného členského státu (a to buď s odpovídající indikací nebo s indikacemi pro jiné zvíře, či jiné onemocnění). Nezbytné však je, aby farmakologicky účinná látka obsažená v léčivu byla klasifikována podle Nařízení EP a Rady (ES) č. 470/2009. Při tomto použití se využívají ochranné lhůty dlouhé minimálně 28 dní pro maso, 7 dní pro mléko či vejce a 500 denních stupňů (tzv. stupňodnů) pro maso ryb. Tyto lhůty mohou být prodlouženy podle farmakokinetických vlastností látky a druhových rozdílů. Jejich délku stanovuje zákon o veterinární péči. 1.3.5. Ekologické aspekty použití léčiv u hospodářských zvířat Hromadné, dlouhodobé podávání veterinárních léčivých přípravků hospodářským zvířatům v intenzivních velkochovech může významně zatížit životní prostředí, a to v závislosti na fyzikálně chemických, toxikologických a biologických vlastnostech látek a jejich metabolitů a zhoršit kvalitu především půdy a vody vstupem reziduí léčiv a jejich metabolitů prostřednictvím trusu, moče či použité podestýlky apod. Rezidua léčiv vstupující do prostředí mohou mít negativní vliv na půdní, vodní i suchozemskou faunu a rostlinstvo a v případě vstupu do potravního řetězce poškozují i zdraví člověka. Z tohoto důvodu se nedílnou součástí procesu registrace nových léčiv staly tzv. ekotoxikologické studie, monitorující rizika použití léčivých látek pro jednotlivé složky životního prostředí. V rámci těchto studií jsou sledovány koncentrace reziduí léčiva a jeho metabolitů v exkrementech a dalších odpadech živočišné výroby, vyhodnocuje se tzv. poločas rozpadu rezidua ve vodě a v půdě či případné využití léčiv půdními organizmy a rostlinami apod. 1.4. Registrace veterinárního léčivého přípravku Proces registrace humánních i veterinárních léčivých přípravků je pro členské státy Evropské unie jednotný. Jedním z postupů je centralizovaný, který je společný pro všechny členské státy, za hodnocení dokumentace odpovídá Evropská léková agentura (EMA), ta své stanovisko poskytuje Evropské komisi, která publikuje rozhodnutí o registraci těchto léčivých přípravků a tato registrace platí pro celé území EU. V České republice je to Státní ústav pro kontrolu léčiv se sídlem v Praze pro humánní přípravky, resp. Ústav pro státní kontrolu veterinárních biopreparátů a léčiv v Brně pro 14
veterinární léčivé přípravky. Národní rozhodnutí o registraci jsou udělována po zdárném ukončení čistě národního postupu, nebo po uzavření mezinárodních postupů vzájemného uznávání, či decentralizovaného postupu. Mezinárodní postupy, jak postup vzájemného uznávaní registrace udělené v minulosti v jiném členském státě (uznání registrace již registrovaného přípravku), nebo decentralizovaná procedury (registrován nový léčivý přípravek) vedou k registraci ve skupině států, které si žadatel vybere. Na konci těchto postupů zúčastněné státy vydávají svoje národní registrační rozhodnutí, pokud postup skončil pozitivním stanoviskem všech států. Registrační dokumentace Na základě provedených zkoušek a studií zpracuje žadatel o registraci přehledný souhrn údajů o přípravku, registrační dokumentace k veterinárnímu léčivému přípravku je velmi komplexní. Žádosti a dokumentace o novém léčivém přípravku se předkládají příslušnému státnímu schvalovacímu orgánu, tzn. ÚSKVBL. Evropská léková agentura Evropská léková agentura (EMA) byla založena v roce 1995 v Londýně jako orgán, zajišťující ochranu a podporu zdraví člověka a zvířat prostřednictvím dohledu nad podmínkami zacházení s humánními a veterinárními léčivými přípravky, vyráběnými farmaceutickými firmami v rámci Evropské unie. Léčiva, která jsou uváděna na celoevropský trh, musejí být registrována v tzv. centralizované proceduře, kdy je registrační řízení vedeno v rámci EMA. Pro takto registrovaná léčiva je autorizace platná ve všech členských státech EU a na Islandu, v Lichtenštejnsku a Norsku. EMA se může rovněž podílet na registračních a arbitrážních jednáních o léčivech v tzv. decentralizovaných (národních) autorizačních procedurách, ve kterých je uznávána registrace přípravku pro národní trh. Některé státy EU si navzájem mohou validovat registrace léčiv v procesu tzv. vzájemného uznávání. V rámci EMA pracuje 7 výborů: výbor pro humánní přípravky, výbor pro hodnocení farmakovigilančních rizik, výbor pro přípravky určené pro vzácné choroby, výbor pro bylinné přípravky, pediatrický výbor, výbor pro moderní terapie a výbor pro veterinární léčiva (CVMP, Committee for Medicinal Products for Veterinary Use). CVMP vyhodnocuje kvalitu, bezpečnost a účinnost veterinárních léčivých přípravků a vydává rozhodnutí o uvolnění veterinárních léčiv na trh EU. Současně určuje bezpečnostní limity pro rezidua veterinárních léčiv vyskytujících se v potravinách živočišného původu, tedy MRL. EMA řídí postup nastavení MRL pro farmakologicky účinné látky dle Nařízení č. 470/2009, při němž CVMP vypracovává stanovisko s klasifikací. Toto stanovisko je zasíláno Evropské komisi, která připravuje návrh prováděcího nařízení, které mění nařízení Komise č. 37/2010. 15
2. OBECNÁ VETERINÁRNÍ FARMAKOLOGIE Obecná veterinární farmakologie studuje obecně platné zákonitosti, jimiž se řídí interakce biologického systému a léčiva, tj. osud farmaka v organizmu, tzn. mechanizmy absorpce, distribuce a eliminace léčiva (tj. farmakokinetika), stejně jako sleduje mechanizmy účinků jednotlivých skupin léčiv, vzájemné vztahy účinků různých farmak (tj. farmakodynamika). 2.1. Fáze interakce léčiva s biologickým systémem Po aplikaci léčiva do organizmu a po uvolnění (tzv. deliberaci) léčivé látky z lékové formy dochází k procesům interakce léčiva s organizmem. V rámci těchto procesů rozlišujeme tři fáze interakce léčiva s biologickým systémem, a to fázi farmaceutickou, farmakokinetickou a farmakodynamickou. Farmaceutická fáze Ve farmaceutické fázi dochází v místě podání léčiva k dezintegraci lékové formy, ve které je léčivo aplikováno, a následně k uvolnění (deliberaci) účinné látky. Farmaceutická fáze interakce rozhoduje o tzv. farmaceutické dostupnosti léčiva, tzn. o tom, jak velká část dávky léčiva se stane dostupnou pro vstřebání z místa podání. léčivo desintegrace lékové formy uvolnění léčiva farmaceutická dostupnost Farmakokinetická fáze V rámci farmakokinetické fáze je léčivo vstřebáno (absorbováno) z místa podání přilehlými vlásečnicemi a následně distribuováno krevním oběhem do tělesných kompartmentů. V této fázi dochází rovněž k eliminaci (tj. metabolizaci a exkreci) léčiva. Farmakokinetická fáze rozhoduje o tzv. biologické dostupnosti léčiva, tj. o množství léčiva, které se stává dostupným pro biologický účinek na cílovou strukturu. farmaceuticky dostupné léčivo absorpce, distribuce, eliminace biologická dostupnost Farmakodynamická fáze Farmakodynamická fáze představuje procesy interakce farmaka s cílovou strukturou s následnou indukcí biologického (farmakologického) účinku. biologicky dostupné léčivo interakce léčiva s cílovou strukturou biologický účinek 2.2. Farmakokinetika léčiva Účinek léčivé látky na živý organizmus je výsledkem jejich vzájemné interakce. Farmakokinetika sleduje to, co organizmus dělá s léčivem, tj. osud léčiva v organizmu. Osud léčiva v organizmu je ovlivněn procesy absorpce (vstřebání) léčiva z místa aplikace, distribuce léčiva krevním, popř. lymfatickým systémem a následné eliminace léčiva z organizmu prostřednictvím procesů metabolizace a exkrece. Farmakokinetika se zabývá studiem těchto mechanizmů, včetně časové závislosti změn koncentrace léčiva v jednotlivých tělních oddílech. 16
Na farmakokinetice léčiva se významnou měrou podílí schopnost léčiva prostupovat biologickými bariérami (v užším smyslu buněčnými membránami). Charakter a míra transportních procesů ovlivňují koncentraci farmaka v cílovém místě, a tím i intenzitu farmakodynamického účinku léčiva na organizmus. Koncentrace léčiva v místě účinku je významně ovlivněna farmaceutickou a farmakokinetickou fází interakce léčiva s organizmem, tj. vstřebáním léčiva z místa podání a jeho distribucí krevním oběhem. Koncentraci léčiva v místě účinku nelze explicitně zjistit, obvykle však koreluje s koncentrací farmaka v krevní plazmě. 2.2.1. Aplikace léčivé látky do organizmu Aplikaci léčivé látky do organizmu lze dělit dle různých faktorů, např. podle farmakokinetiky na extravazální (extravaskulární) s fází absorpce léčiva z místa podání a intravazální (intravaskulární) s přímou distribucí léčiva do krevního oběhu, podle dosažení účinku léčiva na aplikaci místní (lokální) a systémovou (celkovou) nebo podle cesty podání léčiva na parenterální (např. intravenózní, intraarteriální, intrakardiální, intramuskulární, subkutánní, intraperitoneální, intraartikulární, intraokulární, intrathékalní, subdurální apod.), enterální (perorální, rektální), orální, inhalační či dermální. 2.2.1.1. Extravaskulární a intravaskulární aplikace Při extravaskulárním, tj. mimocévním aplikace léčiva (např. s.c., i.m., p.o., i.p.) dochází nejdříve k absorpci léčiva z místa podání do přilehlých kapilár a k jeho následné distribuci krevním oběhem. Intravaskulární, tj. cévní podání (např. i.v., i.a.) je charakterizováno přímým nástupem distribuce léčiva systémovou cirkulací do tělních kompartmentů. U obou způsobů aplikace léčiva následuje po fázi distribuce fáze eliminace léčiva, tj. proces metabolizace a exkrece farmaka. 2.2.1.2. Lokální a celková aplikace U lokální aplikace léčiva lze předpokládat dosažení místního (lokálního) terapeutického účinku, kdy účinná látka zůstává pouze v místě podání a nevstupuje do systémové cirkulace. V případě částečné absorpce léčiva přilehlými kapilárami vstupuje do krevního řečiště, ale nedosahuje v něm farmakologicky účinné koncentrace, tzn. že nedojde k systémovému účinku léčiva. K léčivům s lokálním účinkem patří zásypy, masti, pasty, náplasti či roztoky aplikované na kůži a epiteliální povrch sliznice, inhalační broncholytika apod. Možnými nevýhodami podání léčiv s lokálním účinkem jsou případné alergické reakce na kůži či sliznicích. Na kůži mohou být rovněž aplikována léčiva pro dosažení systémového účinku, kdy léčivo přestupuje kožní bariéru a vstupuje do přilehlých krevních nebo lymfatických vlásečnic, resp. do systémové cirkulace. Tento způsob aplikace farmak je využíván např. v hormonální substituční terapii, antikoncepčních přípravcích, nikotinových náplastech, spot-on přípravcích s obsahem endektoparazitik, tj. antiparazitik s účinkem proti vnitřním i vnějším parazitům apod. Celková aplikace je charakterizována dosažením systémového účinku farmaka, účinná látka při ní vstupuje cíleně do krevního oběhu a je distribuována krevním oběhem v organizmu. 2.2.1.3. Enterální a parenterální aplikace Při enterálním (tj. perorálním nebo rektálním) podání léčivá látka vstupuje do trávicího traktu. Po perorální aplikaci (p.o.) se léčivo v žaludku nebo ve střevech uvolňuje (deliberuje) z lékové formy, následně prostřednictvím kapilár stěny trávicího traktu přejde jaterní žílou 17
(vena portae) do jater, kde podstupuje first pass effect, tj. proces ztráty léčiva při prvním průchodu jaterním parenchymem. Výhodou podání per rectum je rychlý nástup účinku léčivé látky, protože krev z rekta přechází z větší části přímo do systémové cirkulace (do dolní duté žíly). Při parenterálním podání, jako je např. intramuskulární (i.m.), intraperitoneální (i.p.) či subkutánní (s.c.) aplikace, dochází nejdříve k absorpci léčiva z místa podání do přilehlých kapilár a poté do krve. Intravenózní (i.v.), intraarteriální (i.a.), resp. intrakardiální aplikace léčiva umožňuje jeho přímou distribuci do krevního systému. Perorálně jsou léčiva obvykle podávána k dosažení systémového i místního účinku. Systémový účinek může být zajištěn také podáním léčiva na sliznici dutiny ústní (orálně), a to bukálně (tj. na sliznici tváře) nebo na dásně, či pod jazyk (sublingválně). Léčivo je vstřebáno sliznicí dutiny ústní a přechází horní dutou žílou do systémové cirkulace. Účinné látky lze rovněž podávat inhalačně, tímto způsobem jsou aplikována jak léčiva s celkovým účinkem (např. celková inhalační anestetika), tak léčiva s účinkem lokálním (např. antiastmatika). Dermálně (na kůži) jsou aplikována léčiva s lokálním i celkovým účinkem. 2.2.2. Význam buněčné membrány pro farmakokinetiku léčivé látky Cytoplazmatická (buněčná) membrána díky svým vlastnostem umožňuje, popř. zabraňuje pohybu látek ven a dovnitř buněk. Liposolubilní léčiva (rozpustná v tucích) obvykle procházejí biologickou membránou prostřednictvím fosfolipidové dvojvrstvy, léčiva rozpustná ve vodě (hydrosolubilní) pak podle velikosti buď cestou tzv. integrálních transportních proteinů, bílkovinných struktur prostupujících buněčnou membránu, nebo, v případě velmi malých molekul látek, prostřednictvím vodních pórů (bílkovinné kanály s elektrickým nábojem, naplněné vodou). Schopnost léčiva přestupovat z místa aplikace do místa účinku přes buněčnou membránu rozhoduje o přítomnosti a koncentraci léčiva v jednotlivých tělních kompartmentech. Obecně platí, že léčiva prostupují biologickými bariérami v závislosti na svých fyzikálně-chemických vlastnostech a na vlastnostech okolního prostředí. 2.2.3. Mechanizmy prostupu léčiva přes cytoplazmatickou membránu Průstup léčiva přes buněčnou membránu probíhá čtyřmi hlavními transportními mechanizmy, přímý transport přes fosfolipidovou dvouvrstvou prostou difuzí nebo osmózou, přes membránové vodní póry, pomocí přenašečových systémů a specializovanými mechanizmy pinocytózy a fagocytózy. Ke kvantitativně nejvýznamnějším způsobům přenosu léčiv patří prostá difuze přes fosfolipidovou dvojvrstvu a transport léčiv prostřednictvím přenašečů. Difuze léčiv vodními póry není kvantitativně významná, velikost většiny léčiv přesahuje rozměry póru (cca 0,4 nm). 2.2.3.1. Prostup fosfolipidovou dvouvrstvou cytoplazmatické membrány K nejčastějším transportním mechanizmům liposolubilních léčivých látek přes hydrofobní fosfolipidovou dvouvrstvu patří prostá difuze. Proces difuze je pasivní, samovolný děj závislý na koncentračním spádu, průstup léčiva nevyžaduje dodání energie. Při prosté difuzi je míra prostupu léčiva ovlivněna tloušťkou membrány, plochou membrány exponované léčivem a koncentračním gradientem léčiva mezi vnitřní a vnější stranou membrány. Prostou difuzí je přenášeno pouze léčivo (nikoliv nosná tekutina). Difuze léčivých látek probíhá podle koncentračního gradientu z místa s vyšší koncentrací léčiva do místa s nižší koncentrací 18
léčiva, a to do vytvoření rovnovážného stavu. Rychlost difuze závisí na velikosti rozdílů mezi koncentracemi na obou stranách membrány, čím je rozdíl vyšší, tím je difuze rychlejší. Intenzita průstupu léčiva je určena mírou jeho rozpustnosti v tuku. Tímto transportním mechanizmem jsou dobře přenášeny látky lipofilní (liposolubilní). Méně snadno prostou difuzí prostupují nedisociované, neionizované polární molekuly. Léčiva v ionizovaném stavu a nepolární makromolekuly tímto mechanizmem neprostupují. Většina léčiv jsou slabé kyseliny nebo slabé zásady, které fosfolipidovou dvouvrstvou lépe prostupují, pokud se nacházejí v neionizovaném (nepolárním) stavu. 2.2.3.2. Prostup membránovými vodními póry Membránovými vodními póry prostupují nejčastěji malé hydrosolubilní molekuly a ionty. Transport se děje podle koncentračního gradientu, a to buď prostou difuzí, nebo filtrací. Filtrace je zajištěna kanály fungujícími jako iontové filtry, tzv. vrátkové kanály, jejichž otevírání je řízeno fyzikálně (hydrostatický nebo osmotický tlak), chemicky nebo šířením elektrických potenciálů po membráně a změnou její polarity. Při prosté difuzi prostupuje pouze léčivo, filtrací dochází k přestupu léčiva včetně nosné tekutiny. Limitujícím faktorem pro prostup léčiva vodními póry je jejich relativně malý rozměr. 2.2.3.3. Prostup pomocí transmembránových přenašečových systémů Transmembránové přenašečové systémy jsou bílkovinné systémy umožňující přenos velkých hydrofilních molekul. Jsou to tzv. carrierové proteiny, které vykazují tzv. substrátovou specifitu vůči léčivům. Molekuly carrierových proteinů jsou přítomny v membráně pouze v omezeném množství, proto jejich saturace ( naplnění ) může vést k ukončení prostupu léčiva přes membránu. Integrální transportní bílkoviny jsou vmezeřeny do buněčné membrány. Po navázání léčiva změní přenašeč svoji konformaci, uvolní přenášené léčivo na opačné straně membrány a následně se vrátí do původní konformace. Tímto způsobem jsou přenášeny např. cukry, aminokyseliny, neurotransmitery, ionty kovů apod. Systém přenašečových bílkovin může pracovat pasivně, bez dodání energie ve směru koncentračního gradientu (tzv. facilitovaná, usnadněná difuze), nebo aktivně, kdy je pro přenos látek potřeba energii dodat (tzv. aktivní transport). Aktivní transport je uskutečňován proti koncentračnímu gradientu, energie je dodána spřažením s hydrolýzou ATP. 2.2.3.4. Prostup pomocí endocytoźy a fagocytózy Makromolekuly léčiv, které neprostupují buněčnou membránou výše uvedenými mechanizmy, jsou obvykle transportovány pomocí endocytózy (jedním z jejich typů je pinocytóza, která je důležitá pro přenos tekutin do buňky) a fagocytózy (pohlcení pevných látek a částic). Mechanizmus fagocytózy spočívá ve vytvoření invaginace (vchlípení) cytoplazmatické membrány, která je následně oddělena od stávající membrány a vstupuje do cytoplazmy v podobě malé vakuoly. Obsah vakuoly je následně uvolněn do cytoplazmy. Pokud je obsah uvolněn do extracelulárního prostoru, mluvíme o exocytóze. 2.2.4. Absorpce léčiv Při procesu absorpce proniká léčivo z místa podání do přilehlých krevních nebo lymfatických kapilár a následně do krevního oběhu (systémové cirkulace). Absorpce léčiva je významně ovlivněna cestou jeho podání, vlastnostmi buněčné membrány a také fyzikálněchemickými vlastnostmi léčiva a okolního prostředí. Absorpce se uplatňuje pouze u extravaskulárního (mimocévního) podání léčiva. Její průběh významně závisí na 19
farmaceutické fázi interakce léčiva s organizmem, tzn. na účinné dezintegraci (rozpadavosti) a disoluci lékové formy a uvolnění (deliberaci) účinné látky. Podle množství léčiva vstřebaného z místa podání rozlišujeme absorpci úplnou a neúplnou. Úplnost a rychlost absorpce léčiva určuje rychlost nástupu účinku, intenzitu a délku terapie. 2.2.4.1. Faktory ovlivňující rychlost a úplnost absorpce Způsob aplikace léčiva do organizmu Velmi rychle jsou léčiva vstřebávána po inhalačním podání, protože výstelka plicních alveol je velmi dobře prostupná, a to především pro lipofilní, těkavá léčiva a pro plyny (např. celková inhalační anestetika). K rychlému nástupu účinku dochází rovněž při intramuskulárním, subkutánním či rektálním podání, v závislosti na míře prokrvení místa aplikace. Pomalá a zpožděná absorpce je typická pro perorální aplikaci, při které je léčivo v trávicím traktu nejdříve uvolněno z lékové formy, následně přechází do jater, kde probíhá jeho metabolizace, čímž částečně ztrácí svoji účinnost. Nejrychlejší nástup maximální plazmatické koncentrace léčiva se projeví po intravaskulárním podání (podání do cévy), nejedná se však o fázi absorpce, při intravaskulárním podání dochází k okamžitému nástupu fáze distribuce léčiva krevním oběhem. Vlastnosti léčiva K vlastnostem léčiva, které ovlivňují jeho absorpci z místa podání, patří molekulová hmotnost (velké molekuly difundují pomaleji než molekuly malé), polarita a ionizace (polární a ionizovaná léčiva neprostupují lipoidní membránou; poměr ionizované a neionizované formy léčiva je dán disociační konstantou pk a léčiva a ph prostředí) a lipofilita (nepolární, lipofilní látky volně difundují přes buněčnou membránu, jejich rozpustnost ve vodném a tukovém rozpouštědle je vyjádřena tzv. rozdělovacím koeficientem). Koncentrace léčiva Rychlost a intenzita absorpce léčiva je přímo úměrná koncentraci léčiva, resp. koncentračnímu gradientu, tj. rozdílu koncentrací účinné látky na opačných stranách buněčné membrány. Léková forma léčiva V procesu absorpce léčiva z místa podání hraje významnou roli tzv. galenická úprava léčiva (tj. technologická úprava léčiva do lékové formy). Vodný roztok léčiva je absorbován rychleji (vodný roztok se lépe mísí s vodní fází absorpčního místa) v porovnání s olejovým roztokem, suspenzí či pevnou lékovou formou. Pomalejší uvolňování léčiva z aplikační formy (např. olejové roztoky) je využíváno pro deponaci, resp. prodloužení účinku léčiva v organizmu. Prokrvení a velikost absorpční plochy Prokrvení tkání a orgánů výrazně ovlivňuje rychlost vstřebání léčiva z místa aplikace. Čím více je tkáň prokrvenější, tím lépe a rychleji je léčivo z místa podání vstřebáno přilehlými kapilárami do systémové cirkulace (vyšší koncentrační gradient). Zvýšení průtoku krve v místě aplikace vede k urychlení procesu absorpce. Podáním vazokonstrikčních látek (tj. látek, které způsobují zmenšení cévního průsvitu) dojde naopak ke snížení absorpce z místa podání. Rychlost absorpce je přímo úměrně ovlivněna také velikostí absorpční plochy. K rychlé absorpci dochází např. plicním alveolárním epitelem nebo sliznicí tenkého střeva. 20
2.2.4.2. Absorpce léčiv po enterální aplikaci Absorpce perorálně (enterálně) podaných léčiv se uskutečňuje ve všech úsecích trávicího traktu. Uplatňuje se při ní dostatečně velká absorpční plocha traktu, promíchávání obsahu GIT a rozdíly ph v jeho různých částech. Rozdílné ph v různých částech trávicího traktu rozhoduje o místě absorpce léčiva. Intenzita absorpce závisí na vlastnostech léčiva a specifičnosti trávicího traktu jednotlivých druhů zvířat. Rychlost absorpce léčiva podaného v pevné lékové formě závisí na jeho uvolnění (deliberaci) z této formy a rozpuštění v trávicích tekutinách. Při perorální (enterální) aplikaci se z GIT ve značné míře vstřebávají léčiva prostupující přes buňky mukózy, a to nejčastěji procesem prosté difuze či speciálními transportními mechanizmy. Léčiva jsou absorbována do kapilár nacházejících se ve stěně trávicího traktu a následně procházejí portální (vrátnicovou) žílou (vena portae) do jater, kde jsou metabolizována a podstupují tzv. first pass effect, tj. účinek prvního průchodu léčiva játry. Nevýhodami perorální aplikace léčiva jsou rozklad léčivé látky vlivem nízkého ph žaludeční šťávy, popř. jejich metabolizace bachorovou mikroflórou nebo jaterními enzymy s následným omezením účinnosti léčiva nebo dráždění sliznice trávicího traktu léčivy. U přežvýkavců může dojít k narušení činnosti bachorové mikroflóry (např. při použití širokospektrálních antibiotik). Při perorálním podání může docházet k absorpci léčiva v jednotlivých úsecích trávicího traktu. Pro přímou aplikaci léčiva do dutiny ústní je ve veterinární medicíně používáno velmi málo preparátů. Sliznice dutiny ústní se chová jako liposolubilní membrána, dobře se přes ni vstřebávají látky neionizované, lipofilní, které následně přecházejí horní dutou žílou do systémové cirkulace. Účinek nastupuje velmi rychle a obvykle v plném rozsahu. Sliznice žaludku má charakter liposolubilní membrány, dobře jí prostupují látky lipofilní, neionizované. Slabé kyseliny (např. sulfonamidy, acidorezistentní peniciliny, nesteroidní antiflogistika, barbituráty) se v žaludeční šťávě nacházejí v nedisociované formě a snadno přestupují z obsahu žaludku do přilehlých kapilár ve stěně trávicího traktu. Slabé zásady (např. aminoglykosidy, narkotická analgetika) jsou při nízkém ph žaludku disociovány, nepřecházejí do krve a kumulují se v žaludeční šťávě (žaludeční šťáva představuje tzv. iontovou past pro slabé báze) a následně vstupují do tenkého střeva. Histologické uspořádání sliznice tenkého střeva s klky umožňuje rozsáhlou absorpci léčiv, absorpční plocha tenkého střeva je kvantitativně nejvýznamnější v celém trávicím traktu. O rychlosti difuze léčiv přes sliznici tenkého střeva rozhoduje stupeň ionizace a liposolubilita léčivé látky. Dobře absorbovány jsou bazická léčiva a slabé kyseliny, nevstřebané v oblasti žaludku. Absorpce léčiv v tlustém střevě je ve srovnání s absorpcí z tenkého střeva pomalá. V tlustém střevě dochází především k zahušťování střevního obsahu. Při absorpci léčiva z rekta dochází k rychlému nástupu účinku léčiva, kdy část léčiva uvolněného z lékové formy přechází dolní dutou žílou přímo do systémové cirkulace. Část léčiva je distribuována do jater a následně metabolizována. K nevýhodám rektálního podání léčiv patří možné dráždění sliznice, popř. neúplné uvolnění léčivé látky z lékové formy. Faktory ovlivňující absorpci léčiv sliznicí trávicího traktu Absorpce léčiv z trávicího traktu je ovlivněna širokým spektrem faktorů. K nejčastějším patří fyzikálně-chemické vlastnosti léčiva, tj. vliv ionizace, velikosti a chemické struktury molekuly, rozpustnosti léčiva ve vodě, resp. v tucích, koncentrace léčiva (přímá souvislost s koncentračním gradientem léčiva), léková forma (galenická dostupnost účinné látky, léčiva ve vodní fázi jsou lépe absorbována než léčiva v olejovém vehikulu, léčiva ve vodném roztoku 21
se rychleji uvolňují v porovnání s léčivy např. v tabletě nebo tobolce), fyzikální a chemické interakce (fyzikální a chemické interakce léčiva s jiným léčivem, se složkami potravy apod., např. adsorpce léčiva na povrch aktivního uhlí, vytvoření nerozpustných vápenatých chelátů při současném podání tetracyklinů a mléka), morfologické a funkčními rozdíly v anatomii a fyziologii trávicího traktu u různých druhů zvířat, motilita a sekrece v žaludku a střevech (sekrece žaludeční šťávy, žluči, trávicích šťáv), objem tekutin v trávicím traktu (při velkém objemu tekutin v trávicím traktu, např. v bachoru přežvýkavců, dochází k naředění léčiva a snížení koncentračního gradientu a k opoždění a zpomalení absorpce léčiva), průtok krve a lymfy stěnou střeva (při zpomalení průtoku krve a lymfy se absorpce snižuje, snižuje se koncentrační gradient, při zvýšení průtoku dojde ke zvýšení koncentračního gradientu a tím i intenzity absorpce), narušení strukturní a funkční integrity epitelu trávicího traktu (patologické změny, např. zánět, vyvolávají překrvení sliznice, což vede ve zvýšení absorpce léčiv v místě poškození, naopak při degenerativním poškození sliznice může dojít ke snížení míry absorpce léčiva) a v neposlední řadě také biotrasformace léčiva (enzymy mikroflóry a sliznice trávicího traktu mohou léčiva rozkládat). First pass effect First pass effect neboli účinek prvního průchodu játry se projevuje u léčiv, která jsou do organizmu podána enterální (perorální) cestou. Léčiva jsou absorbována kapilárami ve stěně trávicího traktu, přestupují portální žílou (vena portae) do jater, kde dochází ve většině případů k inaktivaci určité části léčiva a ke snížení jeho biologické dostupnosti pro tkáně. Léčiva s vysokým FPE, tj. léčiva výrazně transformovaná při prvním průchodu játry, jsou pro cílové tkáně málo biologicky dostupná, tzn. mají malý farmakologický účinek. Mezidruhové rozdíly v absorpci léčiv Masožravci mají relativně krátký trávicí trakt se silnou stěnou, absorpce léčiv probíhá především v kraniální části. Hodnota ph žaludeční šťávy se pohybuje v rozsahu od 1 do 3, doba intestinální pasáže je přibližně 6 hodin, rozsah fermentačních pochodů v tračníku je minimální. Monogastrická zvířata (např. koňovití, prase, morče, králík) mají objemné tenké střevo a tračník s aktivní mikrobiální degradací celulózy. Střevní mikroflóra je citlivá na širokospektrální antibiotika, jejich podání per os může vést k poškození činnosti těchto mikroorganizmů. Koně nemají žlučový měchýř, žluč je vylučována játry a žlučovody odváděna přímo do dvanácterníku. Hodnota ph žaludeční šťávy koně závisí na skladbě potravy. Žaludeční stěna je rigidní, kůň nezvrací. Případný vomitus může vést k ruptuře žaludku. Venózní odtok z rekta koně vyúsťuje do portální žíly, léčivo podané koni per rectum je metabolizováno v játrech. Polygastrická zvířata (přežvýkavci) mají velkoobjemový předžaludek s významnou mikrobiální aktivitou. Absorpce léčiv z ruminoretikula je z důvodu naředění bachorovou tekutinou opožděná, rychlost vstřebávání může být rovněž snížena při stázi bachorového obsahu. Nárazníkové (pufrovací) systémy slin udržují ph bachorové tekutiny na hodnotě 6,0 až 6,8. Přežvýkavcům není vhodné aplikovat léčiva perorálně z důvodu inaktivace léčiva mikroflórou bachoru, resp. inaktivace mikroorganizmů podaným léčivem. 2.2.4.3. Absorpce léčiv po intramuskulární aplikaci (podání do svalu) Intramuskulárně jsou podávána léčiva ve formě sterilních izotonických, izoacidních a nedráždivých roztoků, emulzí či suspenzí nebo olejových roztoků. Vodné roztoky se z místa podání rychle vstřebávají. Léčiva aplikovaná injekčně do svalu přecházejí do krevních nebo lymfatických vlásečnic. Léčiva v olejovém vehikulu působí dlouhodobě a často se deponují v místě vpichu. 22