Механизм диффузии слабых электролитов
Большинство лекарственных средств по химической природе являются слабыми электролитами — слабыми кислотами (например, Acidum acetylsalicylicum) или слабыми основаниями (например, Atropinum).
Чтобы попасть в системный кровоток или ткани, молекула должна преодолеть клеточные мембраны. Основное условие успешной диффузии через липидный бислой — липофильность. Этому требованию отвечает только неионизированная форма вещества. Ионизированные молекулы становятся гидрофильными и отталкиваются липидами клеточных оболочек.
Влияние среды и pKa на степень ионизации
Степень ионизации лекарства — величина непостоянная. Она зависит от двух параметров:
- pH среды, в которой находится препарат (желудок, кишечник, кровь, моча).
- pKa (отрицательный логарифм константы диссоциации Ka) — индивидуальной характеристики вещества. Физический смысл pKa заключается в том, что при значении pH среды, равном показателю pKa препарата, ровно половина (50%) молекул находится в ионизированном состоянии, а другая половина — в неионизированном.
Существует общее правило равновесия:
- Слабые кислоты активно ионизируются в щелочной среде (и плохо там всасываются). Чем меньше pKa кислоты, тем легче она отдает протон и ионизируется даже при невысоких значениях pH.
- Слабые основания сильнее ионизируются в кислой среде (присоединяя протон), что также препятствует их всасыванию.
Клиническое значение: всасывание в ЖКТ
Зная pKa вещества, можно прогнозировать его абсорбцию в разных отделах пищеварительного тракта.
- Желудок (кислая среда, pH 1–2). Здесь слабые кислоты (например, аспирин, pKa = 3,5) находятся преимущественно в неионизированной форме, поэтому их всасывание начинается уже на этом этапе. Слабые основания в желудке сильно ионизированы и практически не абсорбируются (если только не имеют экстремально низкий pKa, как диазепам с pKa = 3,0).
- Кишечник (щелочная среда, pH от 5–6 до 9–11). Это идеальная среда для всасывания слабых оснований, так как они переходят в липофильную неионизированную форму. Интересно, что несмотря на сдвиг pH, кишечник остается главным местом абсорбции и для слабых кислот (с pKa > 3,0). Это связано с огромной площадью всасывания тонкой кишки, которая компенсирует неблагоприятный уровень pH.
Управление выведением лекарств почками
Знание законов ионизации применяется в токсикологии для ускоренного выведения ядов или при передозировке лекарствами. Задача врача — предотвратить реабсорбцию (обратное всасывание) вещества из почечного фильтрата в кровь.
- При отравлении слабыми кислотами: мочу искусственно ощелачивают (например, вводят Natrii hydrocarbonas). В щелочной среде слабые кислоты переходят в ионизированную форму, теряют способность проходить через липидные мембраны почечных канальцев и выводятся с мочой.
- При отравлении слабыми основаниями: мочу подкисляют (например, с помощью Ammonii chloridum). В кислой среде основания активно ионизируются и «запираются» в просвете канальцев, после чего экскретируются.
Кислоты ионизируются в щелочи, основания — в кислоте. То есть, подобное всасывается в подобном (не ионизируется), а в противоположном — ионизируется и выводится.
Вопросы с занятий и экзамена
В чем отличие между неионизированной и ионизированной формами лекарства?
Неионизированная форма липофильна и легко проникает через клеточные мембраны (всасывается). Ионизированная форма гидрофильна, через мембраны не проходит, зато хорошо выводится почками.
Что означает показатель pKa?
Это значение pH окружающей среды, при котором ровно 50% молекул данного лекарственного вещества находятся в ионизированном состоянии.
Почему аскорбиновая кислота (pKa = 11,5) хорошо всасывается при pH 4,5?
При pH 4,5, которое значительно ниже ее pKa, аскорбиновая кислота остается практически полностью в неионизированной (липофильной) форме, что облегчает ее прохождение через мембраны.
Зачем ощелачивают мочу при отравлении аспирином?
Аспирин — слабая кислота. В щелочной моче он переходит в ионизированную форму, которая не способна реабсорбироваться обратно в кровь, что ускоряет его выведение.
Что ещё разобрать по теме
- Расчет степени ионизации по уравнению Гендерсона — Гассельбаха
- Графический анализ зависимости ионизации от pH (S-образные кривые)
- Примеры слабых кислот (фуросемид, леводопа, парацетамол) и их pKa
- Примеры слабых оснований (адреналин, морфин, лидокаин) и их pKa
- Особенности абсорбции в тонком кишечнике
Разберите тему целиком в курсе «Фармакология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Ионизация лекарственных веществ» и ещё 5 262 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Общие вопросы фармакологии»
Бесплатные видеоуроки: фармакологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.