ในทางเภสัชวิทยาการกระจายตัวเป็นสาขาหนึ่งของเภสัชจลนศาสตร์ซึ่งอธิบายถึงการถ่ายโอนยาแบบย้อนกลับได้จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งภายในร่างกาย

เมื่อยาเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตโดยการดูดซึมหรือการให้ยาโดยตรง ยาจะต้องกระจายตัวไปยังของเหลวระหว่างเซลล์และภายในเซลล์ อวัยวะหรือเนื้อเยื่อแต่ละส่วนอาจได้รับยาในปริมาณที่แตกต่างกัน และยาอาจคงอยู่ในอวัยวะหรือเนื้อเยื่อต่างๆ เป็นระยะเวลาที่แตกต่างกัน^{[ 1 ]}การกระจายตัวของยาระหว่างเนื้อเยื่อขึ้นอยู่กับความสามารถใน การ ซึมผ่านของหลอดเลือดการไหลเวียนของเลือดในบริเวณนั้น ปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีด และ อัตรา การไหลเวียนของเนื้อเยื่อ รวมถึงความสามารถของยาในการจับกับโปรตีนในเนื้อเยื่อและพลาสมาและความสามารถในการละลาย ในไขมัน ค่า pHก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ยาจะกระจายตัวได้ง่ายในอวัยวะที่มีการไหลเวียนของเลือดสูง เช่น ตับ หัวใจ และไต และจะกระจายตัวในปริมาณน้อยในเนื้อเยื่อที่มีการไหลเวียนของเลือดน้อย เช่น กล้ามเนื้อ ไขมัน และอวัยวะส่วนปลาย ยาสามารถเคลื่อนย้ายจากพลาสมาไปยังเนื้อเยื่อได้จนกว่าจะเกิดสมดุล (สำหรับยาที่ไม่จับกับโปรตีนที่อยู่ในพลาสมา)

เมื่อพูดถึงการกระจายตัวของยา ต้องคำนึงถึงแนวคิดเรื่องการแบ่งส่วนของร่างกาย แนวคิดนี้ถูกนำมาใช้ในการสร้างแบบจำลองทางเภสัชจลนศาสตร์

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อการกระจายตัวของยาในร่างกาย แต่ Pascuzzo ^{[ 1 ]}ถือว่าปัจจัยที่สำคัญที่สุดมีดังต่อไปนี้: ปริมาตรทางกายภาพของร่างกาย อัตราการกำจัด และระดับที่ยาจับกับโปรตีนในพลาสมาและ/หรือเนื้อเยื่อ

แนวคิดนี้เกี่ยวข้องกับการแบ่งส่วนหลายส่วน (multi-compartmentalization) ยาใดๆ ภายในร่างกายจะทำหน้าที่เป็นตัวละลายและเนื้อเยื่อของร่างกายจะทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายความจำเพาะที่แตกต่างกันของเนื้อเยื่อต่างๆ จะทำให้ความเข้มข้นของยาในแต่ละกลุ่มแตกต่างกัน ดังนั้น คุณสมบัติทางเคมีของยาจะเป็นตัวกำหนดการกระจายตัวของยาภายในร่างกาย ตัวอย่างเช่น ยาที่ละลายในไขมันมักจะสะสมอยู่ในไขมันของร่างกาย และยาที่ละลายในน้ำมักจะสะสมอยู่ในของเหลวนอกเซลล์ปริมาตรการกระจายตัว (Vd ₎ของยาเป็นคุณสมบัติที่วัดปริมาณการกระจายตัวของยา สามารถกำหนดได้ว่าเป็นปริมาตรทางทฤษฎีที่ยาจะต้องครอบครอง (หากมีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ) เพื่อให้มีความเข้มข้นเท่ากับที่มีอยู่ในพลาสมาในเลือดในปัจจุบัน สามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้: โดยที่: คือปริมาณรวมของยาในร่างกาย และคือความเข้มข้นของยาในพลาสมา ${\displaystyle Vd={\frac {Ab}{Cp}}\,}$${\displaystyle Ab}$${\displaystyle Cp}$

เนื่องจากค่าของเทียบเท่ากับปริมาณยาที่ได้รับ สูตรแสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างและนั่นคือ ยิ่ง มากเท่าไร ก็ จะ ยิ่งน้อยลงเท่านั้นและในทางกลับกัน ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าปัจจัยที่เพิ่มจะทำให้ ลดลงนี่แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของความรู้เกี่ยวกับความเข้มข้นของยาในพลาสมาและปัจจัยที่เปลี่ยนแปลงความเข้มข้นนั้น ${\displaystyle Ab}$${\displaystyle Vd}$${\displaystyle Cp}$${\displaystyle Cp}$${\displaystyle Vd}$${\displaystyle Cp}$${\displaystyle Vd}$

หากนำสูตรนี้ไปใช้กับแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับชีวปริมาณออกฤทธิ์ เราสามารถคำนวณปริมาณยาที่ต้องให้เพื่อให้ได้ความเข้มข้นของยาที่ต้องการในร่างกาย (' ขนาดยาเริ่มต้น ') ได้:

${\displaystyle Dc={\frac {Vd.Cp}{Da.B}}}$

แนวคิดนี้มีความน่าสนใจในทางคลินิก เนื่องจากบางครั้งจำเป็นต้องใช้ยาในความเข้มข้นที่ทราบกันดีว่าเหมาะสมที่สุด เพื่อให้ยามีผลต่อร่างกายตามที่ต้องการ (เช่น ในกรณีที่ผู้ป่วยต้องเข้ารับการสแกน)

อัตราการกำจัดยาจะถูกกำหนดโดยสัดส่วนของยาที่ถูกกำจัดออกจากระบบไหลเวียนโลหิตโดยแต่ละอวัยวะหลังจากที่ยาถูกส่งไปยังอวัยวะโดยการไหลเวียนของเลือด^{[ 1 ]} แนวคิดใหม่นี้สร้างขึ้นจากแนวคิดก่อนหน้านี้และขึ้นอยู่กับปัจจัยที่แตกต่างกันหลายประการ:

• คุณลักษณะของยา รวมถึงค่า pKa ของยา
• การกระจายตัวของยาในเนื้อเยื่อต่างๆ ของร่างกาย: ยาบางชนิดกระจายตัวอย่างรวดเร็วในเนื้อเยื่อบางส่วนจนกระทั่งถึงจุดสมดุลกับความเข้มข้นในพลาสมา อย่างไรก็ตาม เนื้อเยื่ออื่นๆ ที่มีอัตราการกระจายตัวช้ากว่าจะยังคงดูดซับยาจากพลาสมาต่อไปในระยะเวลานานกว่า ซึ่งหมายความว่าความเข้มข้นของยาในเนื้อเยื่อแรกจะสูงกว่าความเข้มข้นในพลาสมา และยาจะเคลื่อนตัวจากเนื้อเยื่อกลับเข้าสู่พลาสมา ปรากฏการณ์นี้จะดำเนินต่อไปจนกว่ายาจะถึงจุดสมดุลทั่วทั้งร่างกาย ดังนั้น เนื้อเยื่อที่ไวต่อยามากที่สุดจึงจะมีระดับความเข้มข้นของยาที่แตกต่างกันสองระดับ คือ ความเข้มข้นสูงในตอนเริ่มต้น และความเข้มข้นต่ำลงในภายหลัง อันเป็นผลมาจากการกระจายตัวของยาในเนื้อเยื่อ
• ความแตกต่างของความเข้มข้นระหว่างเนื้อเยื่อ
• พื้นผิวแลกเปลี่ยน
• การมีอยู่ของสิ่งกีดขวางตามธรรมชาติ สิ่งเหล่านี้เป็นอุปสรรคต่อการแพร่กระจายของยา คล้ายกับอุปสรรคที่พบระหว่างการดูดซึม อุปสรรคที่น่าสนใจที่สุด ได้แก่:
  • การซึมผ่านของหลอดเลือดฝอย ซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละเนื้อเยื่อ
  • เยื่อกั้นระหว่างเลือดและสมอง: เยื่อกั้นนี้อยู่ระหว่างพลาสมาในเลือดในหลอดเลือดสมองและช่องว่างนอกเซลล์ของสมอง การมีอยู่ของเยื่อกั้นนี้ทำให้ยาเข้าสู่สมองได้ยาก
  • รกเป็นเกราะป้องกัน: ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้ยาที่มีความเข้มข้นสูงและอาจเป็นพิษไปถึงทารกในครรภ์

ยาบางชนิดมีความสามารถในการจับกับโปรตีนบางประเภทที่อยู่ในพลาสมาของเลือด เรื่องนี้สำคัญมาก เพราะยาที่อยู่ในรูปอิสระในพลาสมาเท่านั้นที่จะสามารถถูกขนส่งไปยังเนื้อเยื่อได้ ดังนั้น ยาที่จับกับโปรตีนในพลาสมาจึงทำหน้าที่เป็นแหล่งสะสมของยาภายในร่างกาย และการจับกันนี้จะลดความเข้มข้นสุดท้ายของยาในเนื้อเยื่อ การจับกันระหว่างยาและโปรตีนในพลาสมานั้นไม่ค่อยจำเพาะเจาะจง และมักไม่เสถียรและสามารถย้อนกลับได้ โดยทั่วไปการจับกันจะเกี่ยวข้องกับพันธะไอออนิกพันธะไฮโดรเจนแรงแวนเดอร์วาลส์ และพันธะโคเวเลนต์ ( พบได้น้อยกว่า) ซึ่งหมายความว่าพันธะระหว่างยาและโปรตีนสามารถแตกออกได้ และยาอาจถูกแทนที่ด้วยสารอื่น (หรือยาอื่น) และไม่ว่าอย่างไรก็ตาม การจับกับโปรตีนก็อาจถึงจุดอิ่มตัวได้ นอกจากนี้ ยังมีความสมดุลระหว่างยาอิสระในพลาสมาของเลือดและยาที่จับกับโปรตีน หมายความว่าสัดส่วนของยาที่จับกับโปรตีนในพลาสมาจะคงที่ โดยไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นรวมของยาในพลาสมา

จากการศึกษาในหลอดทดลองภายใต้สภาวะที่เหมาะสม พบว่าสมดุลระหว่างความเข้มข้นของยาในพลาสมาและความเข้มข้นในเนื้อเยื่อจะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญก็ต่อเมื่ออัตราการจับกับโปรตีนในพลาสมามากกว่า 90% เท่านั้น หากสูงกว่าระดับนี้ ยาจะถูก "กักเก็บ" ไว้ ทำให้ปริมาณยาในเนื้อเยื่อลดลงได้ถึง 50% นี่เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อเปรียบเทียบกับปฏิกิริยาทางเภสัชวิทยา: ความเข้มข้นของยาในเนื้อเยื่อที่มีอัตราการจับกับโปรตีนในพลาสมาน้อยกว่า 90% จะไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหากยานั้นถูกแทนที่จากการจับกับโปรตีนโดยสารอื่น ในทางกลับกัน ที่อัตราการจับมากกว่า 95% การเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ความเข้มข้นของยาในเนื้อเยื่อเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ซึ่งจะเพิ่มความเสี่ยงที่ยาจะมีผลกระทบที่เป็นพิษต่อเนื้อเยื่อ

โปรตีนในพลาสมาที่สำคัญที่สุดอาจเป็นอัลบูมินเนื่องจากมีอยู่ในความเข้มข้นค่อนข้างสูงและสามารถจับกับสารอื่นๆ ได้ง่าย โปรตีนสำคัญอื่นๆ ได้แก่ไกลโคโปรตีนไลโปโปรตีน และ โกลบูลินใน ปริมาณที่น้อยกว่า

ดังนั้นจึงเห็นได้ง่ายว่า สภาวะทางคลินิกที่เปลี่ยนแปลงระดับโปรตีนในพลาสมา (ตัวอย่างเช่นภาวะอัลบูมินในเลือดต่ำที่เกิดจากความผิดปกติของไต) อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและความเป็นพิษของยาที่มีอัตราการจับกับโปรตีนในพลาสมาสูงกว่า 90%

ยาที่ละลายในไขมันได้ดีมาก เมื่อให้โดยวิธีการฉีดเข้าเส้นเลือดหรือการสูดดม จะถูกกระจายไปยังอวัยวะที่มีการไหลเวียนของเลือดสูงในระยะแรก ต่อมา เนื้อเยื่อที่มีหลอดเลือดน้อยกว่าแต่มีขนาดใหญ่กว่า (เช่น กล้ามเนื้อและไขมัน) จะดูดซึมยาเข้าไป ทำให้ความเข้มข้นของยาในพลาสมาลดลง และยาจะถูกดึงออกจากบริเวณเหล่านั้น หากบริเวณที่ยาออกฤทธิ์อยู่ในอวัยวะที่มีการไหลเวียนของเลือดสูง การกระจายตัวใหม่จะทำให้ฤทธิ์ของยาหมดไป ยิ่งยาละลายในไขมันได้มากเท่าไร การกระจายตัวใหม่ก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ฤทธิ์ระงับปวดของไทโอเพนโทนจะหมดไปในไม่กี่นาทีเนื่องจากการกระจายตัวใหม่ อย่างไรก็ตาม เมื่อให้ยาชนิดเดียวกันซ้ำๆ หรือต่อเนื่องเป็นเวลานาน บริเวณที่มีการไหลเวียนของเลือดต่ำและมีความจุสูงจะค่อยๆ ถูกเติมเต็ม และยาจะออกฤทธิ์ได้นานขึ้น

• การจำหน่ายยา