Основные механизмы мембранного транспорта лекарственных средств: 1) пассивная диффузия, 2) облегченная диффузия, 3) активный транспорт; 4) пиноцитоз.
Пассивная (простая) диффузия - это транспорт через биомембраны, обусловленное физическими
закономерностями диффузии веществ через полупроницаемые мембраны. Диффузия идет в направлении градиента концентрации, т.е. в сторону среды с меньшим содержанием вещества, транспортируется и без затрат энергии.
Для подавляющего большинства лекарственных средств основным механизмом переноса через мембрану является простая диффузия. Скорость простой диффузии прямо пропорциональна разности концентраций вещества между клеткой и окружающей средой (С1 - С2), площади поверхности переноса (А), коэффициента диффузии (К) вещества, транспортируемого и обратно пропорциональна толщине мембраны (а). Это соотношение (закон Фика) можно выразить формулой.
Коэффициент диффузии вещества, переносится, зависит от ее молекулярной массы, пространственной конфигурации, степени ионизации и растворимости в липидах.
Путем пассивной диффузии транспортируются лекарственные вещества, которые являются слабыми органическими кислотами (например, ацетилсалициловая кислота, диакарб, сульфаниламиды, снотворные и т.д.), слабыми органическими основаниями (например, антипирин, амидопирин, аминазин, эфедрин, теофиллин и другие алкалоиды), а также органические неэлектролиты (этиловый спирт, мочевина). На процесс пассивной диффузии существенно влияет степень ионизации лекарственных соединений, которые являются электролитами. В связи с тем, что предпосылкой для диффузии лекарств является их липидорозчиннисть, ионизированная форма молекулы (органический катион или анион) хуже проникает сквозь биомембран. Слабо диссоциированных, неионизированную лекарства всасываются лучше. Вследствие этого скорость транспорта лекарственных веществ в значительной мере определяется величиной рН среды, в которой растворены лекарства. Так, в кислой среде желудочного сока (рН 1,5-2,5) эфедрин, теофиллин и другие алкалоиды - слабые основания-находятся в ионизированной форме, тогда как в крови (рН 7,4) они ионизированной форме, тогда как в крови (рН 7,4) они находятся преимущественно в неионизированной форме. Поэтому всасывания алкалоидов (эфедрина, теофиллина и т.д.) в желудке не происходит, а даже наблюдается некоторая их диффузия из крови через слизистую оболочку желудка в желудочный сок. Однако, перейдя в кишечник с его средой, эти вещества становятся слабо ионизированными и легко всасываются.
Сравнительно небольшое число лекарственных веществ относится к сильных оснований и кислот (курареподобных средств, некоторые ганглиолитикы, антибиотики и др..). Эти вещества при физиологических значениях рН полностью ионизированные и поэтому практически не всасываются путем диффузии, а переносятся путем активного транспорта или фильтрации. Лепота-рассольные неэлектролиты (алкоголе, диэтиловый эфир, хлороформ и др.). Легко проникают сквозь липопротеинов мембраны.
Для всасывания и транспорта лекарственных средств через биологические мембраны наиболее благоприятным является средняя степень их растворимости в воде и липидах. Достаточное водорастворимость лекарственного вещества имеет первостепенное значение для доставки ее к месту действия с кровью и межклеточной жидкостью, а липидорозчиннисть - для быстрого прохождения через биомембраны.
Облегченная диффузия - транспорт лекарственных веществ через биом-мбраны с участием молекул специфических переносчиков. В этом случае, как и при пассивной диффузии, перенос вещества происходит по градиенту концентрации, но скорость его выше, чем при простой диффузии. Транспортируются путем облегченной диффузии клеточные метаболиты, которые поступают из плазмы крови, в том числе биогенные лекарства - глюкоза, другие моносахариды, глицерин, аминокислоты, пуриновые азотистые основания, витамины и т.д..
Активный транспорт, т.е. перенос молекул лекарств через биом-мбраны против градиента концентрации связан с затратой энергии. Для активного транспорта характерна структурная специфичность (то есть структурная, или конформационная, соответствие между молекулами вещества, переносится, и молекулами, которые осуществляют их транспорт), насыщаемость системы транспорта, возможность конкурентного его торможение. С помощью активного транспорта осуществляется абсорбция в пищеварительном тракте низкомолекулярных катионов № +, К +, Са2 +, глюкозы, аминокислот, сильных органических кислот и оснований, сердечных гликозидов, пиримидиновых азотистых оснований, витаминов группы В и т.д. Значительное увеличение химического потенциала веществ, транспортируемых осуществляется за счет энергии окислительного фосфорилирования или гидролиза АТФ специальными транспортными АТФазы. Наиболее изученными являются № +, К +-зависимая АТФаза плазматических мембран, Са2 +-зависимая АТФаза саркоплазматического ретикулума мышц. Нарушение функционирования транспортных АТФаз биомембран вследствие различных патологических состояний может влиять на абсорбцию и внутриклеточное распределение лекарственных веществ.
Пиноцитоз - это абсорбция вещества, транспортируемого путем инвагинации клеточной стенки с последующим образованием везикулы вокруг вещества, как при фагоцитозе. Образована везикула мигрирует сквозь толщу мембраны и освобождает содержимое в цитоплазму или во внеклеточное пространство. Путем пиноцитоза клетки могут захватывать белки, нуклеиновые кислоты, жирные кислоты и жирорастворимые витамины.
Представляет интерес возможность целенаправленного поступления в клетки путем пиноцитоза липосом - новой перспективной лекарственной формы, которая представляет собой фосфолипидные пузырьки с включенными в их полости лекарствами. Липосомы предотвращают разрушение лекарств ферментными системами организма, значительно пролонгируя их действие.