Skąd leki wiedzą, dokąd trafić w organizmie? Naukowiec z dziedziny farmacji wyjaśnia, dlaczego niektóre leki są połykane, a inne wstrzykiwane

Kiedy bierzesz aspirynę na ból głowy, skąd aspiryna wie, że ma dotrzeć do głowy i złagodzić ból? Krótka odpowiedź brzmi: nie wie. Cząsteczki nie mogą same transportować się przez organizm i nie mają kontroli nad tym, gdzie ostatecznie trafią. Naukowcy mogą jednak modyfikować chemicznie cząsteczki leków tak, aby wiązały się one silnie w miejscach, w których chcemy je mieć, a słabo w miejscach, w których ich nie chcemy.

Produkty farmaceutyczne zawierają więcej niż tylko aktywny lek, który bezpośrednio oddziałuje na organizm. Leki zawierają również „składniki nieaktywne”, czyli cząsteczki, które poprawiają stabilność, wchłanianie, smak i inne właściwości, które są niezbędne, aby lek mógł spełniać swoje zadanie. Na przykład aspiryna, którą połykamy, zawiera również składniki, które zapobiegają pękaniu tabletki podczas transportu i pomagają jej rozpadać się w organizmie.

Jako naukowiec z dziedziny farmacji od 30 lat zajmuję się badaniami nad dostarczaniem leków. Oznacza to, że opracowuję metody i projektuję składniki niebędące lekami, które pomagają dostarczyć lek do miejsca, w którym powinien się znaleźć w organizmie. Aby lepiej zrozumieć proces myślowy stojący za projektowaniem różnych leków, prześledźmy drogę leku od momentu jego wprowadzenia do organizmu do miejsca, w którym ostatecznie się znajduje.

W jaki sposób leki są wchłaniane do organizmu

Po połknięciu tabletki, początkowo rozpuszcza się ona w żołądku i jelitach, zanim cząsteczki leku zostaną wchłonięte do krwiobiegu. Po przedostaniu się do krwi lek może krążyć w całym organizmie, docierając do różnych narządów i tkanek.

Cząsteczki leków oddziałują na organizm poprzez wiązanie się z różnymi receptorami w komórkach, które mogą wywołać określoną reakcję. Mimo że leki są zaprojektowane w taki sposób, aby oddziaływać na określone receptory w celu wywołania pożądanego efektu, nie da się zapobiec ich dalszemu krążeniu we krwi i wiązaniu się z miejscami, do których nie są skierowane, co może wywołać niepożądane skutki uboczne.

Cząsteczki leków krążące we krwi ulegają również z czasem degradacji i ostatecznie opuszczają organizm wraz z moczem. Klasycznym przykładem jest silny zapach, jaki może mieć mocz po zjedzeniu szparagów, ponieważ nerki szybko usuwają kwas asparaginowy. Podobnie, preparaty multiwitaminowe zawierają zazwyczaj ryboflawinę, czyli witaminę B2, która powoduje, że mocz staje się jasnożółty po jej usunięciu. Ponieważ skuteczność z jaką cząsteczki leku mogą przenikać przez wyściółkę jelita, zależy od właściwości chemicznych leku, niektóre z połykanych leków nigdy nie zostają wchłonięte i są usuwane z kałem.

Ponieważ niecały lek jest wchłaniany, dlatego niektóre leki, takie jak te stosowane w leczeniu wysokiego ciśnienia krwi i alergii, przyjmuje się wielokrotnie, aby zastąpić wyeliminowane cząsteczki leku i utrzymać wystarczająco wysoki poziom leku we krwi podtrzymując jego działanie na organizm.

Dostarczanie leków we właściwe miejsce

W porównaniu z pigułkami i tabletkami skuteczniejszym sposobem na dostarczenie leku do krwi jest wstrzyknięcie go bezpośrednio do żyły. W ten sposób cały lek krąży w organizmie i nie ulega rozkładowi w żołądku.

Wiele leków podawanych dożylnie to „leki biologiczne” lub „leki biotechnologiczne”, które obejmują substancje pozyskiwane z innych organizmów. Najpopularniejsze z nich to leki przeciwnowotworowe zwane przeciwciałami monoklonalnymi – białka, które wiążą się z komórkami nowotworowymi i je zabijają. Leki te wstrzykuje się bezpośrednio do żyły, ponieważ żołądek nie potrafi odróżnić trawienia białka leczniczego od trawienia białka w cheeseburgerze.

W innych przypadkach leki, które wymagają bardzo wysokich stężeń, aby były skuteczne, takie jak antybiotyki stosowane w ciężkich zakażeniach, mogą być podawane tylko w infuzji. Chociaż zwiększenie stężenia leku może pomóc w zapewnieniu, że wystarczająca liczba cząsteczek wiąże się z odpowiednimi miejscami, aby wywołać efekt terapeutyczny, zwiększa ono również wiązanie z miejscami niebędącymi celem terapii oraz ryzyko wystąpienia działań niepożądanych.

Jednym ze sposobów uzyskania wysokiego stężenia leku we właściwym miejscu jest zastosowanie leku dokładnie tam, gdzie jest on potrzebny, na przykład posmarowanie wysypki maścią lub zastosowanie kropli do oczu w przypadku alergii. Chociaż niektóre cząsteczki leku zostaną w końcu wchłonięte do krwiobiegu, to zostaną na tyle rozcieńczone, że ilość leku, która dotrze do innych miejsc, będzie bardzo mała i mało prawdopodobne, że wywoła skutki uboczne. Podobnie, inhalator dostarcza lek bezpośrednio do płuc i nie wpływa na resztę organizmu.

Przestrzeganie zaleceń przez pacjenta

Wreszcie, kluczowym aspektem w projektowaniu wszystkich leków jest po prostu skłonienie pacjentów do przyjmowania leków w odpowiednich ilościach i we właściwym czasie.

Ponieważ pamiętanie o przyjmowaniu leku kilka razy dziennie jest trudne dla wielu osób, badacze starają się opracować preparaty leków w taki sposób, aby były one przyjmowane tylko raz dziennie lub rzadziej.

Analogicznie tabletki, inhalatory czy aerozole do nosa są wygodniejsze niż wlew dożylny, który wymaga podróży do kliniki, aby przeszkolony lekarz wstrzyknął lek w ramię. Im mniej kłopotliwe i kosztowne jest podawanie leku, tym większe prawdopodobieństwo, że pacjenci będą przyjmować leki wtedy, kiedy są potrzebne. Czasami jednak infuzje lub wstrzyknięcia są jedynym skutecznym sposobem podawania niektórych leków.

Nawet przy całej wiedzy naukowej, która pozwala zrozumieć chorobę na tyle dobrze, by opracować skuteczny lek, często to od pacjenta zależy, czy wszystko będzie działać zgodnie z założeniami.