Dược động học là phân ngành của dược lý học nghiên cứu về số phận của thuốc trong cơ thể sống theo thời gian, bao gồm 4 quá trình cơ bản: hấp thu, phân bố, chuyển hóa và thải trừ (ADME). Nếu dược lực học nghiên cứu tác động của thuốc lên cơ thể thì dược động học nghiên cứu những gì cơ thể làm đối với thuốc.
Bốn giai đoạn chuyển hóa của mô hình ADME
Theo Gabrielsson và Weiner (1999), quá trình vận động của phân tử thuốc trong cơ thể được cấu thành từ 4 pha liên hoàn:
- Hấp thu (Absorption): Sự di chuyển của thuốc từ vị trí dùng (uống, tiêm bắp, qua da) vào hệ tuần hoàn chung. Tốc độ và mức độ hấp thu quyết định thời gian khởi phát tác dụng và cường độ đáp ứng dược lý.
- Phân bố (Distribution): Quá trình thuốc khuếch tán từ lòng mạch máu vào dịch kẽ và dịch nội bào của các mô. Quá trình này phụ thuộc vào lưu lượng tưới máu mô, độ hòa tan trong lipid của thuốc và tỷ lệ gắn kết với protein huyết tương (đặc biệt là albumin).
- Chuyển hóa (Metabolism): Quá trình biến đổi sinh học cấu trúc thuốc, chủ yếu diễn ra tại gan thông qua hệ enzyme cytochrome P450 (pha I: oxy hóa, khử, thủy phân) và các enzyme liên hợp (pha II: glucuronid hóa, sulfat hóa) nhằm chuyển hóa thuốc thành chất phân cực dễ đào thải.
- Thải trừ (Excretion): Sự đào thải thuốc nguyên vẹn hoặc các chất chuyển hóa ra khỏi cơ thể qua thận (nước tiểu), gan mật (phân), phổi (khí thở) hoặc tuyến mồ hôi.
Các thông số dược động học cốt lõi
Theo Gibaldi và Perrier (1982), việc định lượng quá trình dược động học dựa trên các thông số toán học chuẩn mực:
| Thông số PK | Ký hiệu & Đơn vị | Định nghĩa và ý nghĩa lâm sàng |
|---|---|---|
| Sinh khả dụng | F (%) | Tỷ lệ phần trăm thuốc đi vào tuần hoàn nguyên vẹn so với liều dùng |
| Thể tích phân bố | Vd (L hoặc L/kg) | Thể tích biểu kiến cần thiết để chứa tổng lượng thuốc ở nồng độ bằng nồng độ huyết tương |
| Thời gian bán thải | t1/2 (giờ) | Thời gian cần thiết để nồng độ thuốc trong huyết tương giảm một nửa |
| Độ thanh thải | CL (mL/phút hoặc L/giờ) | Thể tích huyết tương được lọc sạch hoàn toàn thuốc trên một đơn vị thời gian |
| Diện tích dưới đường cong | AUC (mg·h/L) | Thước đo tổng mức độ phơi nhiễm toàn thân của cơ thể đối với thuốc |
| Nồng độ đỉnh | Cmax (mg/L) | Nồng độ thuốc cao nhất đo được trong huyết tương sau khi dùng thuốc |
Động học bậc 1 và động học không tuyến tính
Theo Gabrielsson và cộng sự (2016), hầu hết các thuốc tuân theo động học bậc 1 (tuyến tính), trong đó tốc độ thải trừ tỷ lệ thuận trực tiếp với nồng độ thuốc trong huyết tương, và thời gian bán thải không thay đổi theo liều lượng.
Tuy nhiên, một số hoạt chất (như phenytoin, ethanol, theophylline) ở liều cao sẽ chuyển sang động học bậc 0 (bão hòa enzyme / phi tuyến tính), tuân theo phương trình Michaelis-Menten. Khi đó, các enzyme chuyển hóa hoặc protein vận chuyển bị bão hòa hoàn toàn, tốc độ thải trừ trở thành hằng số cố định, dẫn đến sự gia tăng nồng độ thuốc đột biến và nguy cơ ngộ độc cao khi tăng liều nhẹ.
Ứng dụng lâm sàng: Giám sát nồng độ thuốc trị liệu (TDM)
Trong thực hành y khoa hiện đại, kiến thức dược động học là nền tảng của hoạt động Giám sát nồng độ thuốc trị liệu (Therapeutic Drug Monitoring - TDM):
- Thuốc có khoảng trị liệu hẹp: Các thuốc như vancomycin, aminoglycoside, digoxin, lithium bắt buộc phải định lượng nồng độ đáy (trough level) và nồng độ đỉnh để hiệu chỉnh liều chính xác.
- Cá thể hóa điều trị trên đối tượng đặc biệt: Hiệu chỉnh liều cho bệnh nhân suy giảm chức năng thận (dựa trên độ thanh thải creatinine eGFR), suy gan (thang điểm Child-Pugh), người cao tuổi, trẻ sơ sinh và bệnh nhân hồi sức tích cực (ICU).
- Dự đoán và quản lý tương tác thuốc: Đánh giá nguy cơ cảm ứng hoặc ức chế enzyme CYP3A4, CYP2D6 khi phối hợp nhiều loại thuốc đồng thời.