Die Eliminierung umfasst alle Prozesse, die das Arzneimittel aus dem Körper entfernen, einschließlich Stoffwechsel und Ausscheidung. Während der Stoffwechsel das Arzneimittel chemisch in polarere Metaboliten umwandelt, handelt es sich bei der Ausscheidung um die physische Entfernung des Arzneimittels und seiner Metaboliten aus dem Körper. Die Niere ist das primäre Ausscheidungsorgan, aber auch Leber, Lunge, Schweißdrüsen und Brustdrüsen tragen dazu bei. Das Verständnis der Eliminationswege ist für die Vorhersage der Wirkungsdauer eines Arzneimittels, die Entwicklung geeigneter Dosierungsschemata und die Anpassung der Therapie bei Patienten mit Organfunktionsstörungen von entscheidender Bedeutung.

Nierenausscheidung

Die Niere eliminiert Medikamente durch drei grundlegende Prozesse: glomeruläre Filtration, tubuläre Sekretion und tubuläre Reabsorption. Glomeruläre Filtration ist ein passiver Prozess, bei dem Arzneimittelmoleküle, die klein genug sind, um durch die glomerulären Kapillarporen zu gelangen, in das röhrenförmige Lumen gelangen. Nur ungebundener Wirkstoff wird gefiltert, sodass die Proteinbindung die für die glomeruläre Filtration verfügbare Menge begrenzt. Die glomeruläre Filtrationsrate, die bei gesunden Erwachsenen etwa 120 ml pro Minute beträgt, bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das Filtrat den Tubuli zugeführt wird.

Tubuläre Sekretion ist ein aktiver Transportprozess, der Medikamente aus den peritubulären Kapillaren in das tubuläre Lumen transportiert. Es gibt zwei unterschiedliche Transportsysteme: eines für organische Anionen und eines für organische Kationen. Diese Systeme können Medikamente gegen einen Konzentrationsgradienten absondern und sind sättigbar, was Wechselwirkungen zwischen Medikamenten ermöglicht. Probenecid beispielsweise hemmt den organischen Anionentransporter, reduziert die Sekretion von Penicillin und verlängert dessen Halbwertszeit, eine Strategie, die früher therapeutisch eingesetzt wurde.

Tubuläre Reabsorption ist die passive Diffusion des Arzneimittels aus dem tubulären Lumen zurück in den Blutkreislauf. Wenn Wasser entlang des Nephrons reabsorbiert wird, steigt die Konzentration des Arzneimittels in der tubulären Flüssigkeit an, wodurch ein Konzentrationsgradient entsteht, der die Reabsorption begünstigt. Nur die nichtionisierte, lipidlösliche Form des Arzneimittels wird resorbiert, wodurch der pH-Wert im Urin ein entscheidender Faktor für die Arzneimittelausscheidung ist. Die Manipulation des Urin-pH-Werts kann die Ausscheidung bestimmter Medikamente verbessern, wie zum Beispiel die Verwendung von Natriumbicarbonat zur Alkalisierung des Urins und zur Erhöhung der Ausscheidung schwacher Säuren wie Phenobarbital.

Gallenausscheidung und enterohepatischer Kreislauf

Medikamente und ihre Metaboliten können durch aktive Transportsysteme in der Kanalmembran der Hepatozyten in die Galle ausgeschieden werden. Die biliäre Ausscheidung ist besonders wichtig für Arzneimittel mit Molekulargewichten über 500 Dalton und für konjugierte Metaboliten. Sobald das Medikament in die Galle ausgeschieden wird, gelangt es in den Zwölffingerdarm und kann über den Kot ausgeschieden werden. Darmbakterien hydrolysieren jedoch häufig Glucuronid-Konjugate und setzen den Ausgangswirkstoff frei, der dann in einem Prozess, der als „enterohepatischer Kreislauf“ bekannt ist, wieder resorbiert werden kann. Dieser Zyklus verlängert die Präsenz des Arzneimittels im Körper und kann zu einem anhaltenden Arzneimittelspiegel beitragen.

Pulmonale und andere Ausscheidungswege

Lungenausscheidung ist der primäre Eliminationsweg für flüchtige und gasförmige Stoffe wie Anästhetika. Die Geschwindigkeit der pulmonalen Ausscheidung hängt von der Löslichkeit des Wirkstoffs im Blut und der Atemfrequenz ab. Hochlösliche Wirkstoffe werden langsamer ausgeschieden, da sie sich weitgehend aus dem Blut in das Gewebe verteilen. Weitere kleinere Ausscheidungswege sind Schweiß, Speichel, Tränen und Muttermilch. Die Ausscheidung in die Muttermilch ist klinisch wichtig, da dadurch gestillte Säuglinge mütterlich verabreichten Arzneimitteln ausgesetzt werden.

Eliminationshalbwertszeit und Clearance

Die Eliminationshalbwertszeit (t½) ist die Zeit, die erforderlich ist, damit die Plasmakonzentration eines Arzneimittels um 50 % abnimmt. Die Halbwertszeit hängt sowohl von der Clearance als auch vom Verteilungsvolumen gemäß der Beziehung t½ = 0,693 × Vd/CL ab. Clearance beschreibt das Plasmavolumen, aus dem das Arzneimittel pro Zeiteinheit vollständig entfernt wird, und ist der wichtigste Parameter zur Bestimmung der erforderlichen Erhaltungsdosis. Während die Halbwertszeit die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, um den Steady-State zu erreichen, und die Dauer der Arzneimittelwirkung nach Absetzen, ist es die Clearance, die die durchschnittliche Steady-State-Konzentration bei chronischer Dosierung bestimmt. Zusammengenommen liefern diese Parameter ein vollständiges Bild der Arzneimitteleliminationskinetik und leiten die rationale Gestaltung von Dosierungsschemata.