Disposition ist ein Begriff, der häufig verwendet wird, um die kombinierten Prozesse der Verteilung, Biotransformation und Elimination zu beschreiben. Die am häufigsten verwendeten Dispositionsmodelle sind Kompartimentmodelle, die in Ein-Kompartiment-, Zwei-Kompartiment- und Mehr-Kompartiment-Modelle unterteilt werden. Kompartimentmodelle können verwendet werden, um den zeitlichen Verlauf der Arzneimittelkonzentrationen im Körper vorherzusagen. Diese Kompartimente können eine Gruppe ähnlicher Gewebe oder Flüssigkeiten darstellen.
Zum Beispiel:
- Blut ist ein Kompartiment.
- Fettgewebe (Fettgewebe), Knochen, Leber, Nieren und Gehirn sind weitere wichtige Kompartimente.
Kinetische Modelle können 1) ein offenes Modell mit einem Kompartiment, 2) ein offenes Modell mit zwei Kompartimenten oder 3) ein Modell mit mehreren Kompartimenten sein.
Ein offenes Modell mit einem Kompartiment
Ein offenes Modell mit einem Kompartiment kann für Medikamente wie Aminoglykoside verwendet werden, die sich schnell in den Geweben und Flüssigkeiten im Körper verteilen (ausgleichen). Mit anderen Worten: Der gesamte Körper verhält sich wie ein einziges Kompartiment. Dieses Modell wird auch als offenes Ein-Kompartiment-Modell bezeichnet, wobei „offen“ für die Annahme steht, dass das Arzneimittel über die Ausscheidung in den Körper gelangen und ihn verlassen kann. Die folgende Abbildung zeigt die Verteilung eines Medikaments oder einer anderen Substanz, die sich sofort und gleichmäßig im Körper verteilt und mit einer Geschwindigkeit und Menge ausgeschieden wird, die proportional zur im Körper verbliebenen Menge ist. Dies wird als Rate „erster Ordnung“ bezeichnet und als Logarithmus der Konzentration im Blut als lineare Funktion der Zeit dargestellt (Abbildung 1).
Abbildung 1. Offenes Ein-Kompartiment-Modell
(Bildquelle: NLM)
Die Halbwertszeit einer Chemikalie, die einem Ein-Kompartiment-Modell folgt, ist einfach die Zeit, die benötigt wird, um die Hälfte der Chemikalie aus dem Plasma zu verlieren. Nur wenige Chemikalien folgen tatsächlich dem einfachen Ein-Kompartiment-Modell erster Ordnung.
Zwei-Kompartiment-Modell
Für die meisten Chemikalien ist es notwendig, die Kinetik mit Hilfe von mindestens einem Zwei-Kompartiment-Modell zu beschreiben. Ein Zwei-Kompartiment-Modell wird für Arzneimittel verwendet, die sich langsam im Körper verteilen. Dieses Modell wird auch als offenes Zwei-Kompartiment-Modell bezeichnet, wobei „offen“ für die Annahme steht, dass die Droge in den Körper eintreten und ihn wieder verlassen kann.
Beispielsweise könnte eine einmalige intravenöse Verabreichung (Bolus) über einen kurzen Zeitraum dazu führen, dass sich eine Droge schnell im Blut und auch in stark durchbluteten Organen wie Leber und Nieren verteilt. Dies wäre das eine Kompartiment des Zwei-Kompartiment-Modells. Eine langsamere Verteilung in andere Teile des Körpers würde das zweite Kompartiment bilden.
- Zwei Beispiele sind Vancomycin und Digoxin. Wie in Abbildung 2 dargestellt, gelangt das Medikament oder der andere Stoff in das erste Kompartiment und verteilt sich dort. Anschließend wird es in ein anderes Kompartiment verteilt. Die Konzentration im ersten Kompartiment nimmt mit der Zeit ab, während die Konzentration im zweiten Kompartiment ansteigt, ihren Höhepunkt erreicht und wieder abnimmt, wenn die Chemikalie aus dem Körper ausgeschieden wird.
Abbildung 2. Offenes Zwei-Kompartiment-Modell
(Bildquelle: NLM)
Die Halbwertszeit einer Chemikalie, deren kinetisches Verhalten einem Zwei-Kompartiment-Modell entspricht, wird oft als „biologische Halbwertszeit“ bezeichnet. Dies ist das am häufigsten verwendete Maß für das kinetische Verhalten eines Xenobiotikums.
Mehrfachkompartimentmodell
Häufig können die Ein- und Zweikompartimentmodelle die Kinetik einer Chemikalie im Körper nicht angemessen beschreiben, da es mehrere periphere Körperkompartimente geben kann, in die die Chemikalie gelangen kann, einschließlich der Langzeitlagerung. Außerdem sind Biotransformation und Elimination einer Chemikalie möglicherweise keine einfachen Prozesse, sondern unterliegen unterschiedlichen Raten, wenn sich der Blutspiegel ändert.