Основы фармакокинетики и фармакодинамики лекарственных средств

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 

высшего образования 

«Оренбургский государственный университет» 

ОСНОВЫ ФАРМАКОКИНЕТИКИ И 

ФАРМАКОДИНАМИКИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ 

СРЕДСТВ 

Учебное пособие 

Рекомендовано ученым советом федерального государственного 
бюджетного образовательного учреждения высшего образования 
«Оренбургский государственный университет» для обучающихся по 
образовательным программам высшего образования по специальности 
06.05.01 Биоинженерия и биоинформатика 

Оренбург 

2021 

УДК 57:616-01(076.5) 

ББК 52.5 я 7 
        Б 59 

  Рецензент – доцент, кандидат химических наук С.А. Пешков 

 Авторы: Е.В. Бибарцева, О.А. Науменко, Е.С. Барышева, А.Н. Сизенцов 

Б 59  

 
 

ISBN 978-5-7410-2539-0 

В пособие представлено краткое теоретическое изложение материала, а 
также вопросы для самоподготовки, фонды тестовых заданий, перечень 
вопросов 
выносимых 
на 
итоговое 
контрольное 
занятие, 
перечень 
рекомендуемой литературы по изучаемой дисциплине. 
Учебное 
пособие 
предназначено 
для 
самостоятельной 
работы 
обучающихся по специальности 06.05.01 Биоинженерия и биоинформатика по 
дисциплине «Основы фармакокинетики и фармакодинамики лекарственных 
средств». 

УДК 57:616-01(076.5) 
ББК 52.5 я 7 

ISBN 978-5-7410-2539-0 

 © Бибарцева Е.В., 
  Науменко О.А., 
 Барышева Е. С., 
  Сизенцов А.Н., 2021 
 © ОГУ, 2021 

Основы 
фармакокинетики 
и 
фармакодинамики 

лекарственных средств : учебное пособие / Е.В. Бибарцева, О.А. 
Науменко, Е.С. Барышева, А.Н. Сизенцов, Оренбургский гос. ун-т. 
– Оренбург : ОГУ, 2021. – 94 с.

Содержание 

 

 

1 Основные фармакокинетические процессы……………………………... 4 

    1.1 Всасывание лекарственных средств ........................................................................ 4 

       1.1.1 Транспорт через биологические барьеры лекарственных веществ ............... 4 

       1.1.2 Биодоступность ................................................................................................. 11 

    1.2 Распределение лекарственных средств в организме ........................................... 14 

      1.2.1. Объем распределения ....................................................................................... 15 

    1.3 Реакции метаболической трансформации ............................................................ 16 

    1.4 Индивидуальные особенности биотрансформации ............................................. 21 

    1.5 Последствия биотрансформации лекарственных средств .................................. 24 

    1.6 Элименация .............................................................................................................. 27 

Контрольные вопросы по изучаемому разделу .............................................................. 32 

2 Общие вопросы фармакодинамики…………………………………. ....... 34 

    2.1 Механизмы действия лекарственных веществ ..................................................... 34 

       2.1.1 Особенности рецепторного механизма связывания лекарственного 

средства…………………………………………………………………………………...36 

    2.2 Виды рецепторов плазматических мембран ......................................................... 45 

       2.2.1 Рецепторы канального типа ............................................................................. 46 

    2.3 Дозирование лекарственных средств и характеристика доз .............................. 51 

Контрольные вопросы по изучаемому разделу .............................................................. 54 

Тестовые задания……………………………………………………………55 

Раздел 1 Фармакокинетика……………………………………………………………...55 

Раздел 2 Фармакодинамика .............................................................................................. 69 

Экзаменационные вопросы……………………………………………. ....... 84 

Ситуационные задачи………………………………………………….. ....... 89 

Список использованных источников………………………………….. ...... 93 

 

1 Основные фармакокинетические процессы 
 

1.1 Всасывание лекарственных средств 
 

 

Применение лекарственных средств лечебными или профилактическими 

целями начинается с их введения в организм или нанесения на поверхность тела. От 

пути введения зависят скорость развития эффекта, его выраженность и 

продолжительность.  

В зависимости от способа введения (энтеральный или парентеральный путь) 

лекарственный препарат, минуя ряд барьеров, в том числе и липопротеиновую 

плазматическую мембрану клеток, поступает в кровоток, распределяясь по 

организму. Этот процесс называется всасывание.  

Всасывание (абсорбция) ряда лекарственных веществ (например, кислоты 

ацетилсалициловой, барбитуратов и других слабых электролитов, имеющих кислый 

характер) происходит частично из желудка. Однако преобладающее большинство 

лекарственных средств всасывается главным образом в тонкой кишке. 

 

 

1.1.1 Транспорт через биологические барьеры лекарственных веществ 
 

 

С точки зрения фармакокинетики лекарственные средства (ЛС) с момента 

попадания в организм находятся в постоянном движении. Это движение называется 

переносом.  

При всасывании лекарство должно пройти через клеточные мембраны кожи, 

слизистых оболочек, стенок капилляров, клеточных и субклеточных структур. Это 

происходит у разных лекарственных препаратов по-разному, что объясняется их 

различными физико-химические свойствами: 

- размер молекулы;  

- степень ионизации; 

- молекулярная масса; 

- степень растворимости в воде и /или липидах.  

Плазматическая мембрана клеток состоит из липидного бислоя, в котором 

находится большое количество пор и каналов. В мембранах довольно много белков, 

которые частично или полностью в нее погружены.  

Такое строение клеточной мембраны создает разные условия для всасывания 

гидро- и липофильных соединений. Для большого количества липофобных молекул 

лекарственных веществ липидный бислой не проницаем, потому для их транспорта 

через биомембраны неободимы особые мембранные белки. Важное значение также 

имеет степень ионизации ЛС. Наличие заряда привлекает диполи воды, создается 

гидратная оболочка, увеличивающая размер молекулы и степень растворимости ее в 

воде – факторы, ограничивающие транспорт в липидных средах, но увеличивающие 

перенос в водных.  

Различают 4 основные механизма всасывания: различные виды диффузии, 

фильтрация, активный транспорт, пиноцитоз. 

Без 
использования 
энергии, 
подчиняясь 
разности 
концентраций 

лекарственного вещества, осуществляется пассивная диффузия через клеточную 

мембрану. Всасывание происходит до тех пор, пока концентрация лекарственного 

вещества по обе стороны биомембраны не будет одинаковой. Подобным образом 

всасываются липофильные вещества (например, барбитураты, бензодиазепины и 

др.), причем, чем выше их липофильность, тем активнее их проникновение через 

клеточную мембрану. Основными условиями диффузии в липидах являются:  

– растворимость в липидах;  

– отсутствие заряда; 

– градиент концентрации. 

Многие лекарственные вещества являются слабыми электролитами. В 

растворе часть таких веществ находится в неионизированной форме, т.е. в 

неполярной, а часть – в виде ионов, несущих электрические заряды. Путем 

пассивной диффузии через мембрану проникает неионизированная часть слабого 

электролита. 

Существуют и специфические переносчики, которые способны осуществлять 

перенос лекарственных веществ через биомембрану. Этот процесс получил название 

облегченная диффузия. При этом скорость переноса лекарства значительно 

возрастает. В качестве примера можно привести всасывание цианокобаламина. В 

качестве 
переносчика 
выступает 
особенный 
белок 
– 
гастромукопротеид 

(внутренний фактор Кастла), который синтезируется в желудке. Если продукция 

этого соединения нарушена, то снижается всасывание цианокобаламина и, как 

следствие этого, развивается пернициозная анемия. 

Диффузия 
относится 
к 
явлениям 
переноса. 
Согласно 
явлению 

самопроизвольного переноса, лекарственное вещество будет переходить из области 

с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией. Это явление 

возможно описать количественно. Любая диффузия подчиняется закону Фика. 

Первый закон Фика гласит, что плотность потока вещества j пропорциональна 

коэффициенту диффузии D и градиенту концентрации. 

                                                                                          (1) 

где j – поток вещества через единицу поверхности,  

       D – коэффициент диффузии (в общем случае – коэффициент взаимодиффузии),  

       C – концентрации по толщине мембраны, равная разнице концентраций 

переносимого вещества по обе стороны мембраны,  

       x  – толщина мембраны. 

Закон Фика демонстрирует следущее: количество перенесенного вещества 

прямо 
пропорционально 
коэффициенту 
диффузии, 
площади 
всасывающей 

поверхности, градиенту концентрации и обратно пропорционально толщине 

барьера.  

Таким образом, следует вывод, что диффузии в липидах легко подвергаются 

жирорастворимые неполярные вещества, трудно – гидрофильные вещества и ионы. 

Следствие из закона Фика: 

1) фильтрация ЛС тем выше, чем больше его концентрация в месте введения 

(площадь абсорбируемой поверхности в кишечнике больше, чем в желудке, поэтому 

абсорбция ЛС в кишечника более быстрая) 

2) фильтрация ЛС тем выше, чем больше концентрация ЛС в месте введения 

3) фильтрация ЛС тем выше, чем меньше толщина преодолеваемой 

биологической мембраны (толщина барьера в альвеолах легких значительно 

меньше, чем кожи, поэтому скорость абсорбции выше в легких). Необходимо 

отметить, что на скорость диффузии оказывают влияние площадь и состояние 

барьеров. Например, в порядке уменьшения представлены основные площади 

всасывающих поверхностей:  

легкие > кишечник > желудок  

Становится понятным тот факт, что при воспалительных заболеваниях этих 

органов скорость и полнота всасывания препаратов снижается, так как слизистая 

оболочка изменена патологическим процессом.  

Важнейшей характеристикой физико-химических свойств веществ является 

наличие или отсутствие заряда, т.е. степень ионизации, в зависимости от которой 

классифицируют основные группы ЛС:  

1 Лекарственные средства (электролиты – слабые кислоты или основания) с 

переменной степенью ионизации, зависящей от рН среды. 

2 Лекарственные средства, не имеющие заряда вне зависимости от рН среды 

(легко проникают через биологические барьеры).  

3 Лекарственные средства с постоянным зарядом (тубокурарин) вне 

зависимости от рН среды (практически не проникают через барьеры).  

Все ЛС – слабые кислоты или слабые основания, имеющие свои значения 

константы ионизации. Если значение рН среды равно значению константы 

ионизации лекарства, то 50% его молекул будет находиться в ионизированном и 

50% в неионизированном состоянии и среда для лекарства будет нейтральной. 

В кислой среде (рН меньше константы ионизации), там где имеется избыток 

протонов, слабая кислота будет находиться в недиссоциированной форме (R

COOH), т. е. будет связана с протоном – протонирована. Такая форма кислоты 

незаряжена и хорошо растворима в липидах. Если рН сместится в щелочную 

сторону (т. е. рН станет больше рК), то кислота начнет диссоциировать и лишится 

протона, перейдя при этом в непротонированную форму, которая имеет заряд и 

плохо растворима в липидах. 

RCOOH ↔ RCOO- +H+ 

В щелочной среде, там где имеется дефицит протонов, слабое основание будет 

находиться в недиссоциированной форме (R-NH2), т. е. будет непротонировано и 

лишено заряда. Такая форма основания хорошо растворима в липидах и быстро 

абсорбируется. В кислой среде имеется избыток протонов и слабое основание 

начнет диссоциировать, связывая при этом протоны и образуя протонированную, 

заряженную форму основания.  

RNH2 + H+ ↔ RNH3 

Такая форма плохо растворима в липидах и слабо абсорбируется. 

Следовательно, Абсорбция слабых кислот протекает преимущественно в 

кислой среде, а слабых оснований – в щелочной. 

Особенности метаболизма слабых кислот (СК): 

1) желудок: СК в кислом содержимом желудка неионизирована, а в щелочной 

среде тонкого кишечника она будет диссоциациировать и молекулы СК приобретут 

заряд. Поэтому, абсорбция слабых кислот будет наиболее интенсивной в желудке. 

2) в крови среда достаточно щелочная и всосавшиеся молекулы СК перейдут в 

ионизированную форму. Фильтр клубочков почек пропускает как ионизированные, 

так и неионизированные молекулы, поэтому, несмотря на заряд молекулы, СК будут 

выводиться в первичную мочу 

3) если моча щелочная, то кислота останется в ионизированной форме, не 

сможет реабсорбироваться обратно в кровоток и выделится с мочой; мочи кислая, то 

лекарство перейдет в неионизированную форму, которая легко реабсорбируется 

обратно в кровь. 

Особенности метаболизма слабых оснований: противоположно СК (абсорбция 

лучше в кишечнике; в щелочной моче подвергаются реабсорбции) 

Таким образом, чтобы ускорить выведение из организма слабой кислоты мочу 

необходимо ощелачивать, а, чтобы ускорить выведение слабого основания, ее 

необходимо подкислить. 

Движение веществ с переменной ионизацией в биосредах (лекарств первого 

типа) описывает уравнение Гендерсона-Гассельбальха:  

 

lg

[протонированной формы]

= pKа - pH
[не протонированной формы]

где рКа – константа ионизации (рН, при котором 50% молекул находятся в 

ионизированном состоянии). 

 Протонированные формы – молекулы, связанные с протонами водорода, 

избыток которых наблюдается в условиях кислой среды. Соответственно не 

протонированные формы молекул появляются в щелочной среде. Необходимо 

напомнить, что протонированные формы кислот и оснований имеют разную степень 

заряда: в кислой среде кислоты (принято обозначать А) заряда не имеют (НА), а 

основания (В) заряжены положительно (ВН+). В щелочных условиях кислоты 

приобретают отрицательныйзаряд (А-), а основания электрически нейтральны (В):  

Слабые кислоты: НА↔А-+ Н+ 

Слабые основания: ВН+↔В + Н+ 

Известно, что у заряженных молекул и ионов появляется гидратная оболочка, 

придающая им гидрофильные свойства и снижающая способность диффундировать 

через липидный бислой. Увеличенные размеры молекулы не дают возможности 

пройти через мелкие водные поры слизистых оболочек (вещества не могут 

всасываться). Способность выводиться почками, наоборот, возрастает (почечные 

капилляры имеют большие водные поры). Липофильные же соединения 

подвергаются обратной реабсорбции в почечных канальцах.  

Вывод из уравнения Гендерсона-Гассельбальха: всасывание кислот лучше 

осуществляется в кислой среде, оснований – в щелочной. Для ускорения почечной 

элиминации слабых кислот (там наблюдается обратное всасывание – реабсорбция) 

мочу подщелачивают, а при выведении оснований мочу подкисляют. Необходимо 

заметить, что препарат в месте всасывания должен находиться в растворенном 

состоянии. Скорость растворения – важный фактор абсорбции. Кислоты и 

основания не очень хорошо растворяются в водной фазе, большей растворимостью 

обладают их соли. Поэтому производство препаратов в виде солей кислот – 

распространенное явление фармацевтической индустрии. 

Лимитирующим фактором диффузии в водной и липидной фазах является 

также размер молекул. Крупные гидрофильные соединения не могут всосаться через 

слизистые оболочки из-за небольших размеров водных пор, «гигантские» 

липофильные вещества также испытывают трудности при всасывании. Стенка 

капилляра проницаема для большинства ЛС. Липофильные вещества, попадая в 

кровоток, «нуждаются» в растворении. Роль «растворителей» здесь выполняют 

альбумины, кислые α1-гликопротеины, липопротеины и глобулины плазмы крови. 

Связь препаратов с белками резко увеличивает размеры молекул и часто 

препятствует выходу их из сосудистого русла. Снижение липофильности при этом 

ограничивает 
их 
транспорт 
через 
мембраны. 
От 
степени 
связывания 
с 

биополимерами зависит величина эффекта – взаимодействовать с рецепторами 

способна лишь свободная фракция препарата. 

Фильтрация осуществляется через поры клеточных мембран. Этот механизм 

пассивного всасывания идет без затраты энергии и осуществляется по градиенту 

концентрации. Характерен для гидрофильных веществ (например, атенолол, 

лизиноприл и др.), а также ионизированных соединений. Всасывание гидрофильных 

ионизированных веществ через эпителий слизистых оболочек ограничено. Эти 

соединения могут свободно входить и выходить из кровеносного русла по законам 

диффузии (везде, кроме мозга и плаценты). Выведение осуществляется почками.  

Активный 
транспорт 
осуществляется 
с 
участием 
специфических 

транспортных систем клеточных мембран. В отличие от пассивной диффузии и 

фильтрации 
активный 
транспорт 
процесс 
энергозатратный 
и 
способен 

осуществляться против градиента концентрации. В данном случае несколько 

веществ могут конкурировать за один и тот же транспортный механизм. Способы