La disposizione è il termine spesso usato per descrivere i processi combinati di distribuzione, biotrasformazione ed eliminazione. I modelli di disposizione più usati sono modelli compartimentali, che sono categorizzati come modelli a un compartimento, a due compartimenti e multicompartimentali. I modelli compartimentali possono essere usati per predire il corso temporale delle concentrazioni dei farmaci nel corpo. Questi compartimenti potrebbero rappresentare un gruppo di tessuti o fluidi simili.
Per esempio:
- Il sangue è un compartimento.
- Il tessuto grasso (adiposo), le ossa, il fegato, i reni e il cervello sono altri compartimenti importanti.
I modelli cinetici possono essere 1) modello aperto a un compartimento; 2) modello aperto a due compartimenti; o 3) modello a compartimenti multipli.
Modello a un compartimento
Un modello aperto a un compartimento può essere usato per farmaci come gli aminoglicosidi che si distribuiscono rapidamente (equilibrio) nei tessuti e nei fluidi all’interno del corpo. In altre parole, l’intero corpo si comporta come un unico compartimento uniforme. Questo modello è anche chiamato un modello aperto a un compartimento, dove “aperto” è il presupposto che il farmaco può entrare ed uscire dal corpo attraverso l’escrezione. La figura qui sotto mostra la disposizione di un farmaco o di un’altra sostanza che si distribuisce istantaneamente e uniformemente nel corpo, e viene eliminata ad un tasso e ad una quantità che è proporzionale alla quantità lasciata nel corpo. Questo è conosciuto come un tasso di “primo ordine” e rappresentato come il logaritmo della concentrazione nel sangue come funzione lineare del tempo (Figura 1).
Figura 1. Modello monocompartimentale aperto
(Fonte dell’immagine: NLM)
L’emivita della sostanza chimica che segue un modello monocompartimentale è semplicemente il tempo richiesto per la metà della sostanza chimica per essere persa dal plasma. Solo poche sostanze chimiche seguono effettivamente il semplice modello a un compartimento del primo ordine.
Modello a due compartimenti
Per la maggior parte delle sostanze chimiche, è necessario descrivere la cinetica in termini di almeno un modello a due compartimenti. Un modello a due compartimenti è usato per i farmaci che si distribuiscono lentamente nel corpo. Questo modello è anche chiamato modello a due compartimenti aperto, dove “aperto” è l’assunzione che il farmaco può entrare ed uscire dal corpo.
Per esempio, una somministrazione endovenosa una tantum (bolo) per un breve periodo di tempo potrebbe portare ad una rapida distribuzione del farmaco nel sangue e anche in organi altamente perfusi (dal sangue) come il fegato e i reni. Questo sarebbe un compartimento del modello a due compartimenti. Ci sarebbe una distribuzione più lenta in altre parti del corpo come secondo compartimento.
- Due esempi sono la vancomicina e la digossina. Come mostrato nella figura 2, il farmaco o altra sostanza entra e si distribuisce nel primo compartimento. Viene poi distribuito in un altro compartimento. La concentrazione nel primo compartimento diminuisce con il tempo, mentre la concentrazione nel secondo compartimento aumenta, raggiunge i picchi e diminuisce man mano che la sostanza chimica viene eliminata dal corpo.
Figura 2. Modello aperto a due compartimenti
(Fonte dell’immagine: NLM)
Un’emivita per una sostanza chimica il cui comportamento cinetico si adatta ad un modello a due compartimenti è spesso indicato come “emivita biologica”. Questa è la misura più comunemente usata del comportamento cinetico di uno xenobiotico.
Modello a compartimenti multipli
Frequentemente i modelli a uno e due compartimenti non possono descrivere adeguatamente la cinetica di una sostanza chimica all’interno del corpo poiché ci possono essere diversi compartimenti periferici del corpo in cui la sostanza chimica può andare, incluso lo stoccaggio a lungo termine. Inoltre, la biotrasformazione e l’eliminazione di una sostanza chimica possono non essere processi semplici, ma soggetti a tassi diversi al variare dei livelli ematici.
Il modello a uno e due compartimenti non può descrivere adeguatamente la cinetica di una sostanza chimica all’interno del corpo.