Βιολογική ημιζωή

**Βιολογική ημιζωή**, ή **βιολογικός χρόνος ημιζωής**, ή **ημιζωή αποβολής**, ή **φαρμακολογική ημιζωή**) (Biological half-life ή elimination half-life ή pharmacological half-life) είναι ο χρόνος που απαιτείται για να μειωθεί η συγκέντρωση μιας βιολογικής ουσίας (όπως ένα φάρμακο) από τη μέγιστη συγκέντρωση Cmax) στο μισό της Cmax στο πλάσμα του αίματος. Συμβολίζεται με τη συντομογραφία **<math>t_{\frac{1}{2}}</math>**.

Αυτό χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της απομάκρυνσης ουσιών όπως μεταβολίτες, φάρμακα και μόρια σηματοδότησης από το σώμα. Συνήθως, ο βιολογικός χρόνος ημιζωής αναφέρεται στην φυσική αποτοξίνωση (καθαρισμό) του σώματος μέσω μεταβολισμού του ήπατος και μέσω της απέκκρισης της μετρούμενης ουσίας μέσω των νεφρών και των εντέρων. Αυτή η έννοια χρησιμοποιείται όταν ο ρυθμός απομάκρυνσης είναι περίπου εκθετικός.

Σε ιατρικό πλαίσιο, ο χρόνος ημιζωής περιγράφει ρητά τον χρόνο που χρειάζεται η συγκέντρωση μιας ουσίας στο πλάσμα του αίματος για να υποδιπλασιαστεί (*ημιζωή πλάσματος*) τη σταθερή της κατάσταση όταν κυκλοφορεί στο πλήρες αίμα ενός οργανισμού. Αυτή η μέτρηση είναι χρήσιμη στην ιατρική, τη φαρμακολογία και τη φαρμακοκινητική, επειδή βοηθά στον προσδιορισμό της ποσότητας ενός φαρμάκου που πρέπει να λαμβάνεται και της συχνότητας λήψης του, εάν χρειάζεται συνεχώς μια συγκεκριμένη μέση ποσότητα. Αντίθετα, η σταθερότητα μιας ουσίας στο πλάσμα περιγράφεται ως *σταθερότητα πλάσματος*. Αυτό είναι απαραίτητο για να διασφαλιστεί η ακριβής ανάλυση των φαρμάκων στο πλάσμα και για την ανακάλυψη φαρμάκων.

Η σχέση μεταξύ του βιολογικού χρόνου ημιζωής και του χρόνου ημιζωής στο πλάσμα μιας ουσίας μπορεί να είναι πολύπλοκη ανάλογα με την εν λόγω ουσία, λόγω παραγόντων όπως η συσσώρευση στους ιστούς, η δέσμευση με πρωτεΐνες, οι ενεργοί μεταβολίτες και οι αλληλεπιδράσεις των υποδοχέων.

## Παραδείγματα

### Νερό
Ο βιολογικός χρόνος ημιζωής του νερού σε έναν άνθρωπο είναι περίπου 7 έως 14 ημέρες. Μπορεί να μεταβληθεί από τη συμπεριφορά. Η κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων οινοπνεύματος θα μειώσει τον βιολογικό χρόνο ημιζωής του νερού στο σώμα. Αυτό έχει χρησιμοποιηθεί για την απολύμανση ασθενών που έχουν μολυνθεί εσωτερικά με τριτιωμένο νερό. Η βάση αυτής της μεθόδου απολύμανσης είναι η αύξηση του ρυθμού με τον οποίο το νερό στο σώμα αντικαθίσταται με νέο νερό.

### Οινόπνευμα
Η απομάκρυνση της αιθανόλης  μέσω οξείδωσης από την αλκοολική αφυδρογονάση στο ήπαρ από το ανθρώπινο σώμα είναι περιορισμένη. Ως εκ τούτου, η απομάκρυνση μιας μεγάλης συγκέντρωσης οινοπνεύματος από το αίμα μπορεί να ακολουθεί κινητική μηδενικής τάξης. Επίσης, τα βήματα περιορισμού του ρυθμού για μια ουσία μπορεί να είναι κοινά με άλλες ουσίες. Για παράδειγμα, η συγκέντρωση οινοπνεύματος στο αίμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροποποίηση της βιοχημείας της μεθανόλης και της αιθυλενογλυκόλης. Με αυτόν τον τρόπο, η οξείδωση της μεθανόλης σε τοξική φορμαλδεΰδη και μυρμηκικό οξύ στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να προληφθεί χορηγώντας μια κατάλληλη ποσότητα αιθανόλης σε ένα άτομο που έχει καταπιεί μεθανόλη. Η μεθανόλη είναι πολύ τοξική και προκαλεί τύφλωση και θάνατο. Ένα άτομο που έχει καταπιεί αιθυλενογλυκόλη μπορεί να αντιμετωπιστεί με τον ίδιο τρόπο. Ο χρόνος ημιζωής είναι επίσης σχετικός με τον υποκειμενικό μεταβολικό ρυθμό του εν λόγω ατόμου.

### Κοινά συνταγογραφούμενα φάρμακα

### Μέταλλα
Ο βιολογικός χρόνος ημιζωής του καισίου στους ανθρώπους είναι μεταξύ ενός και τεσσάρων μηνών. Αυτός ο χρόνος μπορεί να μειωθεί χορηγώντας στο άτομο πρωσικό μπλε. Το πρωσικό μπλε στο πεπτικό σύστημα λειτουργεί ως στερεός εναλλάκτης ιόντων που απορροφά το καίσιο ενώ απελευθερώνει ιόντα καλίου.

Για ορισμένες ουσίες, είναι σημαντικό να θεωρούμε το ανθρώπινο ή ζωικό σώμα ως αποτελούμενο από πολλά μέρη, καθένα με τη δική του συγγένεια για την ουσία και κάθε μέρος με διαφορετικό βιολογικό χρόνο ημιζωής (φυσιολογικά βασισμένη φαρμακοκινητική μοντελοποίηση). Οι προσπάθειες απομάκρυνσης μιας ουσίας από ολόκληρο τον οργανισμό μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα την αύξηση του φορτίου που υπάρχει σε ένα μέρος του οργανισμού. Για παράδειγμα, εάν σε ένα άτομο που έχει μολυνθεί με μόλυβδο χορηγηθεί EDTA σε μια θεραπεία χήλωσης, τότε ενώ ο ρυθμός με τον οποίο ο μόλυβδος χάνεται από το σώμα θα αυξηθεί, ο μόλυβδος μέσα στο σώμα τείνει να μετατοπίζεται στον εγκέφαλο όπου μπορεί να προκαλέσει τη μεγαλύτερη βλάβη.
*Το πολώνιο στον οργανισμό έχει βιολογικό χρόνο ημιζωής περίπου 30 έως 50 ημέρες.
*Το καίσιο στο σώμα έχει βιολογικό χρόνο ημιζωής περίπου ένα έως τέσσερις μήνες.
*Ο υδράργυρος (ως μεθυλυδράργυρος) στο σώμα έχει χρόνο ημιζωής περίπου 65 ημέρες.
*Ο μόλυβδος στο αίμα έχει χρόνο ημιζωής 28–36 ημέρες. 
*Ο μόλυβδος στα οστά έχει βιολογικό χρόνο ημιζωής περίπου δέκα έτη.
*Το κάδμιο στα οστά έχει βιολογικό χρόνο ημιζωής περίπου 30 έτη.
*Το πλουτώνιο στα οστά έχει βιολογικό χρόνο ημιζωής περίπου 100 έτη.
*Το πλουτώνιο στο ήπαρ έχει βιολογικό χρόνο ημιζωής περίπου 40 έτη.

### Περιφερικός χρόνος ημιζωής
Ορισμένες ουσίες μπορεί να έχουν διαφορετικούς χρόνους ημιζωής σε διαφορετικά μέρη του σώματος. Για παράδειγμα, η ωκυτοκίνη έχει χρόνο ημιζωής συνήθως περίπου τρία λεπτά στο αίμα όταν χορηγείται ενδοφλεβίως. Τα περιφερικά χορηγούμενα (π.χ. ενδοφλέβια) πεπτίδια όπως η ωκυτοκίνη διαπερνούν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό πολύ δύσκολα, αν και πολύ μικρές ποσότητες (C(t) είναι η συγκέντρωση μιας ουσίας τη χρονική στιγμή t, η χρονική της εξάρτηση δίνεται από

:C(t) = C(0) e^{-kt} \,

όπου *k* είναι η σταθερά ταχύτητας αντίδρασης. Ένας τέτοιος ρυθμός αποσύνθεσης προκύπτει από μια αντίδραση πρώτης τάξης όπου ο ρυθμός αποβολής είναι ανάλογος με την ποσότητα της ουσίας:
:\frac{d C}{d t} = -k C.

Ο χρόνος ημιζωής για αυτή τη διαδικασία είναι 

:t_\frac{1}{2} = \frac{\ln 2}{k}. \,

Εναλλακτικά, ο χρόνος ημιζωής δίνεται από

:t_\frac{1}{2} = \frac{\ln 2}{\lambda _{z}} \,

όπου *λ<sub>z</sub>* είναι η κλίση της τελικής φάσης της καμπύλης χρόνου-συγκέντρωσης για την ουσία σε ημιλογαριθμική κλίμακα.

Ο χρόνος ημιζωής καθορίζεται από την κάθαρση (CL) και τον όγκο κατανομής (VD) και η σχέση περιγράφεται από την ακόλουθη εξίσωση:

:t_\frac{1}{2} = \frac{CL} \,

Στην κλινική πράξη, αυτό σημαίνει ότι χρειάζεται 4 έως 5 φορές ο χρόνος ημιζωής για να φτάσει η συγκέντρωση ενός φαρμάκου στον ορό σε σταθερή κατάσταση μετά την έναρξη, τη διακοπή ή την αλλαγή της κανονικής δοσολογίας. Έτσι, για παράδειγμα, η διγοξίνη έχει χρόνο ημιζωής (ή t) 24-36 ώρες. Αυτό σημαίνει ότι μια αλλαγή στη δόση θα χρειαστεί το μεγαλύτερο μέρος μιας εβδομάδας για να επιδράσει πλήρως. Για το λόγο αυτό, τα φάρμακα με μεγάλο χρόνο ημιζωής αποβολής (π.χ., αμιωδαρόνη, t περίπου 58 ημερών) ξεκινούν συνήθως με δόση φόρτωσης για να επιτύχουν το επιθυμητό κλινικό τους αποτέλεσμα πιο γρήγορα.

### Διφασικός χρόνος ημιζωής
Πολλά φάρμακα ακολουθούν μια διφασική καμπύλη αποβολής — πρώτα μια απότομη κλίση και στη συνέχεια μια μικρή κλίση:
:ΑΠΟΤΟΜΗ (αρχικό) μέρος της καμπύλης —> αρχική κατανομή του φαρμάκου στο σώμα.
:ΡΗΧΟ μέρος της καμπύλης —> τελική απέκκριση του φαρμάκου, η οποία εξαρτάται από την απελευθέρωση του φαρμάκου από τα διαμερίσματα των ιστών στο αίμα.

Ο μεγαλύτερος χρόνος ημιζωής ονομάζεται *τελικός χρόνος ημιζωής* (terminal half-life) και ο χρόνος ημιζωής του μεγαλύτερου συστατικού ονομάζεται *επικρατών χρόνος ημιζωής* (dominant half-life). 

## Παραπομπές

Κατηγορία:Φαρμακοκινητική
Κατηγορία:Μαθηματικά στην ιατρική