4.3: Faktoren, die die Arzneimittelverteilung beeinflussen: Physiologische Barrieren

Die Arzneimittelverteilung im Körper wird durch verschiedene physiologische Barrieren reguliert, die den Durchgang von Substanzen kontrollieren. Dazu gehören die kapillare Endothelbarriere, die Blut-Hirn-Schranke, die Blut-Liquor-Schranke, die Blut-Plazenta-Schranke und die Blut-Hoden-Schranke.

Die kapillare Endothelbarriere lässt nur kleinere Moleküle unter 600 Da (Dalton) passieren. Sie hält auch Arznieimittel wie Heparin zurück, die an Blutbestandteile gebunden sind, und begrenzt so ihre Bewegung im Blutkreislauf.

Die Blut-Hirn-Schranke (BBB) ​​ist eine spezielle, halbdurchlässige Zellmembran, die das zirkulierende Blut von der extrazellulären Flüssigkeit des Gehirns trennt. Diese Barriere besteht aus dicht gepackten Endothelzellen, astrozytischen Endfüßen und einer Basalmembran, wodurch eine hochselektive Schnittstelle entsteht. Die BBB lässt nur bestimmte Substanzen passieren, wie kleine lipophile Moleküle und essentielle Nährstoffe, während der Eintritt vieler Arznieimittel, insbesondere wasserlöslicher wie Dopamin, eingeschränkt ist. Bei neurologischen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit wird jedoch Levodopa verabreicht, ein Medikament, das die BBB passieren kann. Im zentralen Nervensystem (ZNS) wird Levodopa in Dopamin umgewandelt, wodurch die Symptome der Parkinson-Krankheit gelindert werden.

Die Blut-Liquor-Schranke, die das Blut vom Liquor cerebrospinalis (CSF) trennt, der das Gehirn und das Rückenmark umgibt, erlaubt den Durchtritt hochlipophiler Arzneimittel. Obwohl Arznieimittel in den CSF eintreten können, haben sie Schwierigkeiten, hohe Konzentrationen aufrechtzuerhalten, da sie durch den Massenfluss des Liquors kontinuierlich entfernt werden. Interessanterweise können bestimmte Arznieimittel, wie Sulfamethoxazol, im Liquor höhere Konzentrationen erreichen als im zerebralen Gewebe.

Die Blut-Plazenta-Schranke während der Schwangerschaft ermöglicht den Durchgang mittel- bis hochfettlöslicher Arznieimittel mit einem Molekulargewicht unter 1000 Da. Substanzen wie Barbiturate, Steroide und Antiepileptika können diese Barriere durch einfache Diffusion überwinden und so die Exposition des Fötus gegenüber diesen Arznieimitteln beeinflussen.

Zusätzlich zu diesen Barrieren spielt die Blut-Hoden-Schranke, die durch enge Verbindungen zwischen Sertoli-Zellen in den Hoden gebildet wird, eine wichtige Rolle. Sie verhindert den Durchgang von Arznieimitteln zu Spermatozyten und schützt so die sich entwickelnden Spermien. Effluxpumpen verstärken diese Barriere zusätzlich, indem sie den Eintritt zytotoxischer Arznieimittel wie Doxorubicin verhindern und so den empfindlichen Prozess der Spermatogenese schützen.

Diese physiologischen Barrieren fungieren als komplexe Torwächter, die die Verteilung von Arznieimitteln im Körper regulieren, eine gezielte Arznieimittelnverabreichung gewährleisten und die Integrität lebenswichtiger Organe und Prozesse bewahren. Das Verständnis dieser Barrieren ist für die Entwicklung wirksamer Arzneimitteltherapien und die Minimierung potenzieller Nebenwirkungen von entscheidender Bedeutung.

Die Verteilung von Arzneimitteln wird von mehreren physiologischen Barrieren bestimmt.

Die einfache kapillare Endothelschranke begrenzt die Passage von Medikamenten, die größer als 600 Dalton sind, einschließlich solcher, die an Blutbestandteile wie Heparin gebunden sind.

Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) schränkt wasserlösliche Medikamente wie Dopamin ein. Die Parkinson-Krankheit wird also mit Levodopa behandelt, das in das ZNS gelangen kann, wo es in Dopamin umgewandelt wird.

Die Blut-Liquor-Schranke lässt in erster Linie gut fettlösliche Medikamente zu. Medikamente, die in den Liquor gelangen, können aufgrund der kontinuierlichen Entfernung durch den Liquorfluss Schwierigkeiten haben, hohe Konzentrationen zu erreichen. Manchmal kann die Liquorkonzentration eines Arzneimittels seine zerebrale Konzentration übersteigen, wie bei Sulfamethoxazol.

Die Blut-Plazenta-Schranke ermöglicht die Überquerung von mäßig bis hoch fettlöslichen Arzneimitteln mit einem Molekulargewicht unter 1000 Dalton durch einfache Diffusion.

Schließlich schränkt die Blut-Hoden-Schranke, die durch die engen Verbindungen zwischen den Sertoli-Zellen gebildet wird, die Passage des Arzneimittels zu den Spermatozyten ein. Effluxpumpen verhindern zudem das Eindringen von Zytostatika wie Doxorubicin.