Arzneimittelkonzentration im Körper im Zeitverlauf

Die Resorption und Elimination von Arzneimitteln folgt einer exponentiellen Zeitfunktion. Die Resorption von Arzneistoffen gehorcht dem Fick’schen Gesetz: Die Menge des Arzneistoffs, die in einem bestimmten Zeitintervall von einem Kompartiment in ein anderes gelangt, hängt vom Konzentrationsgradienten zwischen diesen Kompartimenten ab. Somit wird die Resorption dadurch bedingt, dass die Konzentration des Arzneistoffs im Darm höher ist als im Blut.

Die renale Elimination von Arzneimitteln hängt weitgehend von der glomerulären Filtration ab, d.h. sie wird durch die Menge des Stoffes in dem Primärharn bestimmt. Bei fallendem Arzneistoffspiegel im Blut sinkt die Filtrationsrate, d.h. die Menge des in einem bestimmten Zeitintervall in den Urin gelangten Stoffes nimmt ab. Aus der exponentiellen Abhängigkeit folgt, dass die Zeit, in der die Konzentration eines Stoffes im Filtrat auf die Hälfte sinkt, eine Konstante ist und als Eliminationshalbwertszeit (t1/2) bezeichnet wird.

Arzneimittelkonzentration im Plasma bei Dauermedikation

Wird ein Arzneimittel in einer bestimmten Dosis in regelmäßigen Zeitabständen verabreicht, hängt seine Plasmakonzentration vom Verhältnis der Eliminationshalbwertszeit zur Dosisintervallzeit ab. Ist das Arzneimittel nach jeder Dosis vollständig ausgeschieden, erreicht die Plasmakonzentration nach jeder Gabe denselben Wert. Wird das Arzneimittel dagegen vor der vollständigen Elimination erneut verabreicht, addieren sich die Konzentrationen, und es kommt zu einem kumulativen Effekt.

Je kürzer das Dosisintervall im Vergleich zur Eliminationshalbwertszeit ist, desto mehr Restmenge an Arzneistoff verbleibt im Blut, zu der eine neue Dosis hinzukommt, und desto ausgeprägter ist der kumulative Effekt. Dieser Prozess erreicht jedoch schließlich einen Gleichgewichtszustand, bei dem sich eine konstante Arzneimittelkonzentration im Plasma (steady state) einstellt.

Arzneimittelkonzentration im Plasma bei unregelmäßiger Einnahme

Die Aufrechterhaltung einer konstanten Arzneimittelkonzentration im Blut ist in der Praxis schwierig. Wenn beispielsweise zwei Dosen ausgelassen werden, fällt die Konzentration unter den therapeutischen Bereich ab, und es dauert lange, bis dieser wiederhergestellt ist. Die Bereitschaft und Fähigkeit des Patienten, den ärztlichen Anweisungen zu folgen, wird als Therapietreue bezeichnet.

Bei einer Dosierung dreimal täglich gibt es einen langen nächtlichen Intervall, der doppelt so lang ist wie die Tageszeitintervalle. Daher kann die Arzneimittelkonzentration in den Morgenstunden deutlich unter dem gewünschten Niveau liegen.

Zusammenhang zwischen Arzneimittelkonzentration und Wirkung

Nach der Verabreichung eines Arzneimittels steigt seine Konzentration im Plasma an, erreicht ein Maximum und fällt dann aufgrund der Elimination wieder auf den Ausgangswert ab. Die Konzentration des Stoffes im Plasma nach einer bestimmten Zeit hängt von der verabreichten Dosis ab. Bei therapeutischen Dosen besteht für die meisten Arzneistoffe ein linearer Zusammenhang zwischen Konzentration und Dosis.

Eine andere Abhängigkeit zeigt sich bei Arzneimitteln mit schneller Elimination: Wenn die Arzneimittelkonzentration im Blut ansteigt, kann der Clearance nicht proportional zunehmen. In diesem Fall wird bei hoher Dosis nur ein relativ geringer Teil des Arzneistoffs eliminiert, wie am Beispiel der Ethanolausscheidung ersichtlich wird.

Die zeitlichen Änderungen der Arzneimittelwirkung und seiner Plasmakonzentration sind nicht synchron, da die Konzentrations-Wirkungs-Beziehungen relativ komplex sein können und häufig einer hyperbolischen Funktion folgen.