2. Объем распределения

Если вещество в дозе «Д» ввести внутривенно и оно, в соответствии со способностью преодолевать гистогематические барьеры и клеточные мембраны, распределится в жидкостях и тканях организма, то, основываясь на определении его концентрации в плазме крови «С», можно рассчитать кажущийся объем распределения (V_d).

Сравнивая V_d с объемами различных компартментов можно ориентировочно оценить, в котором из них будет преимущественно накапливаться вещество. У взрослого человека масса воды составляет 50 - 70% от массы тела (у мужчины - 60 - 65%, у женщины - 50 - 55%) (табл. 2). Объем плазмы крови равен 4 - 4,5%, экстрацеллюлярной жидкости - 11 - 13%.

Таблица 2. Относительный объем различных компартментов организма

Компартмент	Объем (%)
Внутриклеточная вода	34
Межклеточная вода: -Плохо диффундирующая -Легко диффундирующая	12 11
Вода плазмы крови	4
Жир	20
Прочие жидкости	19

Если вещество не растворимо в липидах, оно будет накапливаться в водной фазе: плазме крови V_К или одновременно внеклеточной V_E и внутриклеточной V_C жидкости. Если допустить, что вода этих жидкостей имеет одинаковую способность растворять химические соединения, можно ожидать, что:

С = Д/(V_К + V_E + V_C)

Если вещество распределится только внутри сосудистого русла:

С = Д/(V_К),

если экстрацеллюлярно:

С = Д/(V_К + V_E).

В ходе токсикологических исследований принято определять абсолютный и относительный объемы распределения:

V_абс = Д/С (л);

V_относ = Д/С М (л/кг), где

Доза - «Д» выражается в граммах; концентрация - «С» в г/л; масса тела - «М» в кг.

При умножении V_относ на 100 получаем его значение в % от массы тела.

Например, после внутривенного введения химического вещества (Д = 0,5 г) человеку массой 60 кг при установления состояния равновесия в организме концентрация его в плазме крови равна 0,04 г/л. В результате имеем:

V_абс = 0,5/0,04 = 12,5 л

V_относ = 12,5/60 = 0,208 , т.е. 20,8%

Таким образом можно предположить, что соответствующее соединение главным образом накапливается экстрацеллюлярно.

Значения объемов распределения некоторых веществ в организме человека представлены на таблице 3.

Таблица 3. Объем распределения некоторых ксенобиотиков

Вещество	Vd (л/кг)	Вещество	Vd (л/кг)
Дигитоксин Метанол Этанол Изопропанол Литий Этиленгликоль Пиндолол Анаприлин	0,5 0,6 0,6 0,6 0,79 0,8 2,0 3,0 - 4,0	Окспренолол Метаквалон Орнид Флекаинид Мексилитин Амитриптилин Нортриптилин Галоперидол	6,0 6,0 7,0 8,7 7,0 - 10,0 20,0 21,0 23,0

(цит. по Марковой И.В., 1998)

Многие вещества имеют относительный объем распределения более 70 и даже более 100%. Этот на первый взгляд лишенный смысла факт, указывает на то, что соединения активно связываются со структурными элементами клеток, депонирубтся в тканях (преимущественно в жировой). Концентрация их в плазме крови при этом остается низкой.

Поэтому до изучения растворимости вещества в липидах, его способности связываться с белками крови и тканей и т.д., интерпретация результатов носит сугубо предварительный характер. Поскольку содержание жира у разных людей неодинаково объем распределения для липофильных веществ также подвержен существенным колебаниям.

Анализ величины объема распределения сопряжен и с другими трудностями. Так, если вещество достаточно быстро удаляется из организма существенное значение приобретает правильность выбора времени определения его концентрации в плазме. Если это сделано слишком рано, не успевает установиться равновесие в системе распределения ксенобиотика, если слишком поздно - большая часть вещества будет элиминирована из организма.

Для преодоления трудностей необходимо использовать дополнительные методические приемы, в частности определять величину полуэлиминации токсиканта (см. ниже).

3. Связывание с белками крови

Токсикант, попавший в кровоток, может вступать во взаимодействие с белками и клетками крови, при этом изменяются его токсикокинетические характеристики. В практическом отношении особый интерес представляет взаимодействие ксенобиотиков с протеинами плазмы крови.

3.1. Белки плазмы крови

Плазма крови человека содержит около 75 мг/мл белка. Основная масса представлена альбуминами: 35 - 55 мг/мл, выполняющими, главным образом, транспортные функции. К числу других групп относятся белки свертывающей системы крови, иммуноглобулины, белки системы комплемента, ингибиторы протеолиза, липо- и гликопротеины. Взаимодействие этих белков с ксенобиотиками приводит к понижению концентрации свободно циркулирующих в плазме веществ, вследствие чего понижается фракция токсиканта, способного к диффузии в ткани. Липофильные вещества, взаимодействуют в основном с липопротеинами. Водо-растворимые токсиканты прежде всего связываются с альбуминами и кислыми a₁-гликопротеидами. Концентрация последних в плазме крови составляет около 0,9 мг/мл. Потенциальные участки связывания заряженных молекул ксенобиотиков белками представлены на таблице 4.

Таблица 4. Потенциальные участки связывания ионизированных молекул ксенобиотиков белками

Участки связывания (аминокислота)	Строение групп	Число участков связывание на молекулу белка
Аспартат, глутамат	-СООН	101
Тирозин	-О-	18
Цистеин	-S-	0,7
Гистидин	-NH+-	17
Лизин	-NH3+	57
Аргинин	=NH2	22
Терминальные группы	-NH3 -COO-	1 1

Tanford et al. 1955

Альбумины плазмы крови человека хорошо растворяются в воде. Их молекулярная масса - около 66000 Д. Они состоят из 585 остатков аминокислот. Третичная структура альбуминов фиксируется 17 дисульфидными связями. При рН 7,4 эти белки находятся в форме анионов. Большинство попавших в кровь веществ фиксируются на альбуминах не зависимо от того являются они нейтральными, кислыми или основными соединениями.

Выделяют 6 основных центров связывания ксенобиотиков на молекуле альбумина. Различные центры отличаются друг от друга неодинаковым сродством к веществам с различными значениями константы рК_а, механизмами взаимодействия с ксенобиотиками, различной кривой насыщения связи, числом на молекуле белка, величинами константы диссоциации комплекса белок-ксенобиотик. Так, центр связывания 1-го типа содержит два различных акцепторных ареала. Здесь связываются такие вещества как варфарин, бензодиазепины. На 1 молекулу альбумина приходится 1 - 3 центра связывания 1-го типа.

Физиологическая функция альбуминов состоит в связывании свободных жирных кислот и билирубина, циркулирующих в крови. Эти вещества могут влиять на процесс взаимодействия белков с ксенобиотиками. Так, жирные кислоты ослабляют связывание гликозидов или бензодиазепинов с альбуминами. Билирубин влияет на фиксацию варфарина и т.д.

Кислые a₁-гликопротеиды состоят из одной полипептидной цепи и остатка углевода. Молекулярная масса белков - около 41000. Полисахаридный фрагмент молекулы составляет около 38% ее массы. Гликопротеиды связывают прежде всего молекулы, обладающие свойствами слабых оснований. Из-за невысокой концентрации этих белков в плазме процесс связывания ими химических веществ быстро насыщается.

Липопротеиды прежде всего связывают жирорастворимые вещества. Основной центр связывания - липидный фрагмент молекулы.

Кроме указанных, в плазме крови содержатся специфические транспортные белки, активно связывающие некоторые токсиканты (церулоплазмин, металотионеины и т.д.).