background image

 

The effects of diseases on drug

s  

Several common disorders influence the way in which the body handles drugs and these must be considered 
before  pre-  scribing.  Gastro-intestinal,  cardiac,  renal,  liver  and  thyroid  disorders  all  influence  drug 
pharmacokinetics, and individu- alization of therapy is very important in such patients.

 

Gastro-intestinal disease

 

alters the absorption of orally administered drugs. This can cause therapeutic 

failure, so alternative routes of administration  are sometimes needed.

 

GASTRIC EMPTYING 

Gastric emptying is an important determinant of the rate and sometimes also the extent 

of drug absorption. Several pathological factors alter gastric emptying . Absorption of analgesics is delayed 
in migraine, and a more rapid absorption can be achieved by
 administering analgesics with metoclopramide, which increases gastric emptying.

 

SMALL  INTESTINAL AND PANCREATIC  DISEASE 

The 

very large absorptive surface of the small intestine provides a substantial functional reserve, so even 
extensive involvement with, for example, coeliac disease may be present without causing a clinically 
important reduction in drug absorption. Crohn’s disease typically affects the terminal ileum. Absorption of 
several antibiotics actually increases in Crohn’s  disease.  Cystic  fibrosis,  because  of  its  effects   on

 

pancreatic secretions and bile flow, can impair the absorption of fat-soluble vitamins. Significant reductions 
in the absorption of cefalexin occur in cystic fibrosis, necessitating increased doses in such patients. Patients 
with small bowel resection may absorb lipophilic drugs poorly.

 

Pathological factors influencing  the rate of gastric emptying

 

Decreased rate  

                                              Increased rate     

Trauma Gastric ulcer 

                                              Duodenal  ulcer

 

Pain (including myocardial infarction,                            Gastroenterostomy) 

acute abdomen 

                    

                    Coeliac disease

 

Diabetic  neuropathy 

                                           Drugs, e.g. metoclopramide

 

Labour Migraine Myxoedema

 

Raised intracranial pressure Intestinal  obstruction 

 

Anti-muscarinic drugs

 

===========================     ==========================  ========.  

Cardiac failure

 

affects pharmacokinetics in several ways and these are discussed below.

 

ABSORPTION 

       Absorption of some drugs (e.g. furosemide) is altered in cardiac failure because of mucosal oedema 
and reduced  gastro- intestinal blood flow. Splanchnic vasoconstriction accompanies  cardiac failure as an 
adaptive response redistributing blood to more vital organs.

 

 

DISTRIBUTION 

Drug  distribution  is  altered  by  cardiac  failure.  The  apparent  volume  of  distribution  (Vd)  of,  for  example, 

quinidine and lidocaine in patients with congestive cardiac failure is markedly reduced because of:-  
decreased  tissue  perfusion  and  altered  partition  between  blood  and  tissue  components.  Usual  doses  can 
therefore result in elevated plasma concentrations, producing toxicity.

 

ELIMINATION 

Elimination  of  several  drugs  is  diminished  in  heart  failure.  Decreased  hepatic  perfusion  accompanies 
reduced cardiac output. During lidocaine infusion:- 
 
1-
the  steady-state  concentrations  are  almost  50%  higher  in  patients  with  cardiac  failure  than  in  healthy 
volunteers.  
2-
The  potential  for  lidocaine  toxicity  in  heart  failure  is  further  increased  by  the  accumulation  of  its  polar 
metabolites,  which  have  cardiodepressant  and  proconvulsant  properties.  This  occurs  because  renal  blood 
flow and glomerular filtration rate are reduced in heart failure.

 

Theophylline clearance is decreased and its half-life is doubled in patients with cardiac failure and pulmonary 
oedema, increasing the potential for accumulation and toxicity.  
 
=The metabolic capacity of the liver is reduced in heart failure both by tissue hypoxia and by hepatocellular 
damage  from  hepatic  congestion.  Liver  biopsy  samples  from  patients  with  heart

 

failure  have  reduced 

drug-metabolizing enzyme activity.

  

=

Heart failure reduces renal elimination of drugs because of

 

reducedglomerular  filtration,  predisposing  to 

toxicity  from

 

drugs that are primarily  cleared by  the kidneys, e.g. aminoglycosides and digoxin

==========================  ==================  ==============.  

 

 


background image

Renal excretion is a major route of elimination for many drugs

 

 and drugs and their metabolites that are 

excreted

 

predominantly by the kidneys accumulate in renal failure. Renal  disease  also  affects  other 

pharmacokinetic  processes (i.e. drug absorption, distribution and metabolism) .

 

ABSORPTION

 

Gastric pH increases in chronic renal failure because urea is cleaved, yielding ammonia which buffers acid 
in the stomach. This reduces the absorption of ferrous iron and possibly also of other drugs.

 

 

DISTRIBUTION

 

Renal  impairment  causes  accumulation  of  several  acidic  substances  that  compete  with  drugs  for  binding 
sites on albumin

 

and other plasma proteins. This alters the pharmacokinetics of many  drugs,  but  is  seldom 

clinically  important.   
Phenytoin  is  an  exception,  because  therapy  is  guided  by  plasma  concentration  .  In  renal  impairment, 
phenytoin protein binding is reduced by competition with accumulated molecules normally cleared by the 
kidney  and  which  bind  to  the  same  albumin  drug-binding  site  as  phenytoin.  Thus,  for  any  measured 
phenytoin concentration, free (active) drug is increased compared to a subject with normal renal function 
and  the  same  measured  total  concentration.  The  therapeutic  range  therefore  has  to  be  adjusted  to  lower 
values in patients with renal  impairment,  as  otherwise  doses  will  be  selected  that

  

cause toxicity.

 

=Tissue   binding   of   digoxin   is   reduced   in   patients   with

 

impaired renal function, resulting in a lower 

volume  of  distribution  than  in  healthy  subjects.  A  reduced  loading  dose  of

 

digoxin  is  therefore 

appropriate  in  such  patients,  although  the

 

effect  of  reduced  glomerular  filtration  on  digoxin  clearance  is

 

even  more  important,  necessitating  a  reduced  maintenance

 

dose.

  

=The  blood–brain  barrier  is  more  permeable  to  drugs  in    central  nervous  system,  an  effect  that  is 

believed  to  contribute  to  the  increased  incidence  of  confusion  caused  by  cimetidine,  ranitidine  and 

famotidine in patients with renal failure. 

 

METABOLISM

 

Metabolism  of  several  drugs  is  reduced  in  renal  failure.  These

 

include  drugs  that  undergo  phase  I 

metabolism by CYP3A4.

 

Drugs that are mainly metabolized by phase II drug metabolism  are  less  affected, 

although  conversion  of sulindac  to  its

 

active sulphide metabolite is impaired in renal failure.

 

RENAL EXCRETION

 

Glomerular  filtration  and  tubular  secretion  of  drugs  usually  fall  in  step  with  one  another  in  patients  with 
renal  impairment.  Drug  excretion  is  directly  related  to  glomerular  filtration  rate  (GFR).  Some  estimate  of 
GFR (eGFR) is therefore essential when deciding on an appropriate dose regimen.  

=Serum  creatinine  concentration  adjusted  for  age  permits  calculation  of  an  estimate  of  GFR  per  1.73 m2 
body  surface  area.  This  is  now  provided  by  most  chemical  pathology  laboratories,  and  is  useful  in  many 
situations. The main limitation of such estimates is that they are misleading if GFR is changing rapidly as in 
acute renal failure. (Imagine that a patient with normal serum creatinine undergoes bilateral nephrectomy: an 
hour  later,  his  serum  creatinine  would  still  be  normal,  but  his  GFR  would  be  zero.  Creatinine  would  rise 
gradually over the next few days as it continued  to  be  produced  in  his  body  but  was  not  cleared.) A normal 
creatinine  level  therefore  does  not  mean  that  usual doses can be assumed
 to be safe in a patient who is 
acutely unwell.

 

= eGFR is  used to  adjust  the dose  regimen in  patients  with  some degree of chronic renal impairment for 
drugs with a low therapeutic index that are eliminated mainly by renal excretion. Dose adjustment must be 
considered for drugs for which there is >50% elimination by renal excretion. 

 

 

 

Examples of drugs to be used with particular caution or avoided in renal failure

 

Angiotensin-converting enzyme

                      

Angiotensin receptor

 

inhibitorsa                                                      blockersa 
Aldosterone antagonists

                                   

 Aminoglycosides

 

Amphotericin

                                                   

Atenolol

 

Ciprofloxacin

                                                     

Cytotoxics

 

Digoxin

                                                               

Lithium

 

Low molecular  weight heparin

                        

Metformin

 

NSAIDs

                                                              

Methotrexate

 

aACEI and ARB must be used with  caution,but  can slow progressive renal impairment .

 

=There are two ways of reducing the total dose to compensate for impaired renal function. Either each dose can 
be reduced, or the interval between each dose can be lengthened. The latter method is useful when a drug must 
achieve some threshold concentration to produce its desired effect, but does not need to remain at this level 

 
RENAL IMPAIRMENT

 


background image

RENAL HAEMODYNAMICS

 

Patients  with  mild  renal  impairment  depend  on  vasodilator  prostaglandin  biosynthesis  to  preserve  renal 
blood flow and GFR. The same is true of patients with heart failure, nephrotic syndrome, cirrhosis or ascites. 
Such patients develop acute reversible renal impairment, often accompanied by salt and water retention and 
hypertension if treated with non-steroidal anti-inflammatory  drugs  , because these inhibit cyclo-oxygenase 
and  hence  the  synthesis  of  vasodilator  prostaglandins,  notably  prostaglandin  I2    (prosta-  cyclin)  and 
prostaglandin E2. Sulindac is a partial exception because it inhibits cyclo-oxygenase less in kidneys than in 
other tissues, although this specificity is incomplete and dose dependent.

 

 Angiotensin converting enzyme inhibitors (e.g. ramipril) can also cause reversible renal failure due to altered 
renal haemodynamics. This occurs predictably in patients with bilateral renal artery stenosis . 

 

NEPHROTIC  SYNDROME 

Plasma albumin in patients with nephrotic syndrome is low, resulting in increased fluctuations of free drug 
concentration

  in  practice  this  is  seldom  clinically  important.  The  high  albumin  concentration  in 

tubular fluid contributes to the resistance to diuretics that accompanies nephrotic syndrome. This 

is  because  both  loop  diuretics  and  thiazides  act  on  ion-transport  processes  in  the  luminal 

membranes of tubular cells . Protein binding of such diuretics within the tubular lumen therefore 

reduces  the  concentration  of  free  (active)  drug  in  tubular  fluid  in  contact  with  the  ion 

transporters on which they act.

 

 

PRESCRIBING FOR  PATIENTS WITH RENAL DISEASE:- 

1.  Consider the possibility of renal impairment before drugs are prescribed and use                                                                         
available data to estimate GFR. 
2.  Check how drugs  are eliminated before prescribing them.  If renal elimination accounts for more than 
50%  of  total  elimination,  then  dose  reduction  will  probably  be  necessary  after  the  first  dose,  i.e.  for 
maintenance  doses. 
3.  Monitor therapeutic and adverse effects and, where appropriate, plasma drug concentrations. 
4.  If possible avoid potentially nephrotoxic drugs (e.g. aminoglycosides, NSAIDs); if such drugs are 
essential use them with great care. 
 

Liver diseases 

The liver is the main site of drug metabolism . Liver  disease  has  major  but  unpredictable  effects  on  drug 
handling.  Pharmacokinetic  factors  that  are  affected  include  absorption  and  distribution,  as  well  as  the 
metabolism  of  drugs.

 

Attempts  to  correlate  changes  in  the  pharmacokinetics  of  drugs  with  biochemical 

tests of liver function have been unsuccessful (in contrast to the use of plasma creatinine in chronic renal 
impairment described above). In chronic liver disease, serum albumin is the most useful index of hepatic 
drug-metabolizing  activity,  possibly  because  a  low  albumin  level  reflects  depressed  synthesis  of  hepatic 
proteins, including those involved in drug metabolism. Prothrombin time also shows a moderate correlation 
with drug clearance by the liver. If possible, drugs that are eliminated by routes other than the liver should 
be employed.

  

 
EFFECTS  OF LIVER  DISEASE ON  DRUG ABSORPTION
 Absorption of drugs is altered in liver disease 
because  of  portal  hypertension,  and  because  hypoalbuminaemia  causes  mucosal  oedema.  Portal/systemic  
anastomoses  allow  the  passage  of orally  administered  drug  directly  into  the  systemic  circulation, bypassing 
hepatic  presystemic  metabolism  and markedly increasing  the bioavailability  of  drugs  with  high  presystemic 
metabolism such as propranololmorphine, verapamil and cyclosporin, which must therefore be started in 
low doses in such patients and titrated according to effect 
DISTRIBUTION OF DRUGS IN PATIENTS WITH LIVER DISEASE 

Drug distribution is altered in liver disease. Reduced plasma albumin reduces plasma protein binding. This 
is  also  influenced  by  bilirubin  and  other  endogenous  substances  that  accumulate  in liver  disease  and  may 
displace drugs from binding sites. The free fraction of tolbutamide is increased by 115% in cirrhosis, and that 
of phenytoin is increased by up to 40%. 

 

Reduced plasma protein binding increases the apparent Vd if other factors remain unchanged. Increased V
of several drugs (e.g. theophylline) is indeed observed in patients with liver disease. 

 

 

DRUG METABOLISM IN LIVER DISEASE 

CYP450-mediated phase I drug metabolism is generally reduced  in  patients  with  very  severe  liver  disease, 
but drug

 

metabolism is surprisingly little impaired in patients with moderate to severe disease.  

 
 
 

 


background image

THYROID DISEASES 

Thyroid dysfunction affects drug disposition partly as a result of effects on drug metabolism and partly via 
changes in renal elimination. 

 

DIGOXIN:-Myxoedematous 

patients are extremely sensitive to digoxin, whereas unusually high doses are 

required in thyrotoxicosis.1- In general, hyperthyroid patients have lower plasma digoxin concentrations 
and hypothyroid patients have higher plasma concentrations than euthyroid patients on the same dose,  a 
difference in Vd  has been postulated to explain the alteration of plasma concentration with thyroid activity. 
2-GFR is increased in thyrotoxicosis  and decreased  in  myxoedema.  These  changes in renal function 
influence elimination, and the reduced plasma levels of digoxin correlate closely with the increased creatinine 
clearance in thyrotoxicosis. 3-Other factors including enhanced biliary clearance, digoxin malabsorption due 
to intestinal hurry and increased hepatic metabolism, have all been postulated as factors contributing to the 
insensitivity of thyrotoxic patients to cardiac glycosides.

 

ANTICOAGULANTS:-Oral anticoagulants produce an exaggerated prolongation of prothrombin time in 
hyperthyroid patients. This is due to increased metabolic breakdown of vitamin K-dependent clotting 
factors , rather than to changes in drug pharmacokinetics. 

 
GLUCOCORTICOIDS:-Glucocorticoids are metabolized by hepatic mixed-function oxidases  (CYP3A4) 
which  are  influenced  by  thyroid  status. In  hyperthyroidism,  there  is  increased  cortisol  production and a 
reduced cortisol half-life, the converse being true in myxoedema. 

 
THYROXINE:-The normal half-life of thyroxine (six to seven days) is reduced to three to four days by 
hyperthyroidism and prolonged to nine to ten days by hypothyroidism.  

 
ANTITHYROID DRUGS:-The half-life of propylthiouracil and methimazole is prolonged in 
hypothyroidism and shortened in hyperthyroidism because of altered hepatic metabolism. 
OPIATES:-Patients with hypothyroidism are exceptionally sensitive to opioid analgesics, which cause 
profound respiratory depression in this setting. This is probably due to reduced metabolism and increased 
sensitivity 

Summarly 

 

•  

Gastro-intestinal disease:

 

(a) diseases that  alter  gastric emptying influence

 

the  response to  oral  drugs (e.g. migraine  reduces 

gastric emptying, limiting  the  effectiveness  of analgesics);

 

•  

Heart  failure:

 

(a) absorption of  drugs (e.g. furosemide)  is reduced  as a result  of  splanchnic hypoperfusion;

 

(b) elimination of  drugs that  are removed  very efficiently by the  liver  (e.g. lidocaine)  is reduced  as 
a result  of  reduced  hepatic  blood  flow,  predisposing

 

to  toxicity;

 

(c) tissue hypoperfusion increases the  risk of  lactic acidosis with  metforin (cor pulmonale 
especially predisposes to  this because of  hypoxia).

 

Prescribing for patients with liver disease 

 
1.  Weigh risks against hoped for benefit, and minimize non- essential drug use. 
2.  If possible, use drugs that are eliminated by routes other than the liver ( renally cleared drugs). 
3.  Monitor response, including adverse effects (and occasionally drug concentrations), and adjust 
therapy accordingly. 
4.  Avoid sedatives and analgesics if possible: they are common precipitants of hepatic coma. 
5.  Predictable hepatotoxins (e.g. cytotoxic drugs) should only be used for the strongest of indications, 
and then only with close clinical and biochemical monitoring. 
6.  Drugs that are known to cause idiosyncratic liver disease (e.g. isoniazidphenytoinmethyldopa) are 
not necessarily contraindicated in stable chronic disease, as there is no evidence of increased susceptibility. 
Oral contraceptives are not advisable if there is active liver disease or a history of jaundice of pregnancy. 
7.  Constipation favours bacterial production of false neurotransmitter amines in the bowel: avoid drugs 
that cause constipation (e.g. verapamil, tricyclic antidepressants) if possible. 
8.  Drugs that inhibit catabolism of amines (e.g. monoamine oxidase inhibitors) also provoke coma and 
should be avoided. 
9.  Low plasma potassium provokes encephalopathy: avoid drugs that cause this if possible. Potassium-
sparing drugs, such as spironolactone, are useful. 
10.  Avoid drugs that cause fluid overload or renal failure (e.g. NSAID) and beware those containing 
sodium (e.g. sodium-containing antacids and high-dose carbenicillin). 
11.  Avoid drugs that interfere with haemostasis (e.g. aspirin, anticoagulants and fibrinolytics) whenever 
possible, because of the increased risk of bleeding (especially in the presence of varices!). 


background image

 
 

•  

Renal disease:

 

(a) chronic  renal  failure as well  as reduced  excretion, drug  absorption, distribution and metabolism  
may also be altered.  Estimates of  creatinine  clearance or GFR based on serum creatinine  
concentration/ weight/age/sex/  ethnicity provide  a useful  index  of the  need for  maintenance  dose 
adjustment in chronic  renal  failure;

 

(b) nephrotic syndrome  leads to  altered  drug distribution because of  altered  binding to  albumin 
and altered  therapeutic range  of  concentrations  for drugs that  are extensively  bound  to  albumin  
(e.g. some anticonvulsants).  Albumin in tubular fluid binds diuretics  and causes diuretic  resistance. 
Glomerular  filtration rate  is preserved in nephrotic syndrome by compensatory  increased 
prostaglandin synthesis, so NSAIDs can precipitate renal  failure.

 

•  

Liver disease – as well  as effects  on drug  metabolism, absorption and distribution may also be 

altered  because of portal  systemic shunting,  hypoalbuminaemia and ascites. There is no widely 
measured biochemical  marker (analogous  to  serum creatinine  in chronic  renal  failure) to guide  dose 
adjustment in liver  disease, and a cautious dose titration approach  should  be used.

 

•  

Thyroid  disease:

 

(a) hypothyroidism increases sensitivity  to  digoxin  and opioids;

 

(b) hyperthyroidism increases sensitivity  to  warfarin and reduces sensitivity  to  digoxin.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

THERAPEUTIC 

DRUG   MONITORING

 

monitoring the treatment enables you to determine whether it has been successful or whether additional 
action is needed. and this can be done in 
two ways. 
Passive  monitoring  means  that  you  explain  to  the  patient  what  to  do  if  the  treatment  is  not  effective,  is 
inconvenient or if too many side effects occur. In this case monitoring is done by the patient. 
Active monitoring means that you make an appointment to determine yourself whether the treatment has 
been effective. You will need to determine a monitoring interval, which depends on the type of illness, the 
duration of treatment, and the maximum quantity of drugs to prescribe. At the start of treatment the interval 
is usually short; it may gradually become longer, if needed. Three months should be the maximum for any 
patient on long-term drug therapy. Even with active monitoring the patient will still need the information. 
The purpose of monitoring is to check whether the treatment has solved the patient's problem. You chose 
the  treatment  on  the  basis  of  efficacy,  safety,  suitability  and  cost.  You  should  use  the  same  criteria  for 
monitoring the effect, but in practice they can be condensed into two questions: is the treatment effective? 
Are there any side effects? History taking, physical  examination and laboratory tests  will usually provide 
the  information  you  need  to  determine  the  effectiveness  of  treatment.  In  some    cases  more  investigations 
may be needed. 
Treatment is effective 
If the disease is cured, the treatment can be stopped.4 If the disease is not yet cured or chronic, and the 
treatment is effective and without side effects, it can be continued. If serious side effects have occurred you 
should reconsider your selected drug and dosage schedule, and check whether the patient was correctly 
instructed. Many side effects are dose dependent, so you may try to lower the dose before changing to 
another drug. 
Treatment is not effective 
If the treatment is not effective, with or without side effects, you should reconsider the diagnosis, the 
treatment 
which was prescribed, whether the dose was too low, whether the patient was correctly instructed, whether 
the patient actually took the drug, and whether your monitoring is correct. When you have determined the 
reason for the treatment failure you should look for solutions. So the best advice is to go again through the 
process of diagnosis, definition of therapeutic objective, verification of the suitability of the drug for this 
patient, instructions and warnings, and monitoring. Sometimes you will find that there is no real alternative 
to a treatment that has not been effective or has serious side effects. You should discuss this with the 
patient. When you cannot determine why the treatment was not effective you should seriously consider 
stopping it. 
If you decide to stop drug treatment you should remember that not all drugs can be stopped at once. Some 
drugs  have to be tailed off, with a decreasing dosage schedule

 

Some examples of drugs in which a slow reduction in dose should be considered 
Amphetamines    , Antiepileptics     ,Antidepressants    ,Antipsychotics   , Cardiovascular drugs 
Clonidine   ,methyldopa   ,beta-blockers    ,vasodilators   , Corticosteroids  ,Hypnotics/sedatives 
Benzodiazepines     ,barbiturates     ,Opiates 

 
Drug response differs greatly between individuals. This vari- ability results from two main sources:

 

 

1.  

variation in absorption, distribution, metabolism or elimination (pharmacokinetic);

 

2. 

variation at or beyond tissue receptors or other macromolecular drug targets (pharmacodynamic).

 

 

►Monitoring  of  drug  therapy  by  biological  response  include  both  kinds  of  variability.  There  must  be  a 
continuous  variable  that  is  readily  measured  and  is  closely  linked  to  the  desired  clinical  outcome.  Such 
responses  are  said  to  be  good

 

‘surrogate markers’ because what the prescriber really wants to achieve is to 

reduce the risk of a clinical event, such  as  a  stroke,  heart  attack,  pulmonary  embolism,  etc.) For example, 
antihypertensive  drugs  are monitored by  their effect  on  blood  pressure  ,  statins  by  their  effect on   serum  
cholesterol .

 

In some circumstances, however, there is no good continuous variable to monitor, especially for 

diseases  with  an  unpredictable  or  fluctuating  course.  Measuring  drug  concentrations

 

in  plasma  or  serum 

identifies  only  pharmacokinetic  variability,  but  can  sometimes  usefully  guide  dose  adjustment,  for

 

example in treating an epileptic patient with an anticonvulsant

 

drug.  Measuring  drug  concentrations  for  use 

in  this  way  is

 

often referred to as ‘therapeutic drug monitoring’.

 


background image

 
►Measurement of drug concentrations is sometimes a useful complement to clinical monitoring to assist in 
selecting the best  drug  regimen  for  an  individual  patient.  Accurate  and

 

convenient assays are necessary.  

►Measurements of drug concentrations in plasma are most useful when:

 

1.  There is a direct relationship between plasma concentration and pharmacological or toxic effect, i.e. a 
therapeutic range has been established. (Drugs that work via active metabolites, and drugs with irreversible 
actions, are unsuited to this approach. Tolerance also restricts the usefulness of plasma concentrations.) 
2.  Effect cannot readily be assessed quantitatively by clinical observation. 
3.  Inter-individual variability in plasma drug concentrations from the same dose is large (e.g. phenytoin). 
4.  There is a low therapeutic index ( if the ratio of toxic concentration/effective  concentration is <2) . 
5.  Several drugs are being given concurrently and serious interactions are anticipated. 
6.  Replacement treatment (for example, of thyroxine) is to be optimized. 
7.  Apparent‘resistance’to the action of a drug needs an explanation,when noncompliance is suspected. 

Another indication, distinct from therapeutic drug monitoring, for measuring drug concentrations in plasma 
is  in  clinical  toxicology.  Such  measurements  can  guide  management  a  poisoned  patient  (e.g.  with 
paracetamol or aspirin).

 

►Drug distribution and the location (tissue and cell) of the drug’s target influence the relationship between 
plasma  drug  concentration  and  effect.  A  constant  tissue  to  plasma  drug  concentration  ratio  only  occurs 
during the terminal β-phase of elimination.  
►Earlier  in  the  dose  interval,  the  plasma  concentration  does  not  reflect  the  concentration  in  the 
extracellular  tissue space accurately.  Measurements  must  be  made  when  enough  time  has  elapsed  after  a 
dose for distribution to

 

have occurred.  

►Usually  during  repeated  dosing  a  sample  is  taken  just  before  the  next  dose  to  assess  the  ‘trough’ 
concentration, and a sample may also be taken at some specified time after dosing (depending on the drug) 
to determine the ‘peak’ concentration.

 

►Analytical  techniques  of  high  specificity  (often  relying  on  high-performance  liquid  chromatography 
(HPLC), or HPLC- tandem mass spectroscopy or radioimmunoassay) avoid the risk of less specific methods 
which may detect related compounds (e.g. drug metabolites). 

 

 lists those drugs which may be monitored therapeutically.

 

Drug 

  Therapeutic range 

 

Digoxin  

   0.8–2 mg/L (1–2.6 nmol/L) 

 Lithium  

   0.4–1.4 mmol/La

 

Phenytoin            10–20 mg/L (40–80 μmol/L) 
Theophylline      5–20 mg/L (28–110 μmol/L  
Cyclosporin         50–200 μg/L 

 
1.  Digoxin: measuring the plasma concentration can help optimize therapy, especially for patients in 
sinus rhythm where there is no easy pharmacodynamic surrogate marker of efficacy, and is also useful in 
suspected toxicity or poor compliance. 
2.  Lithium: plasma concentrations are measured 12 hours after dosing. 
3.  Aminoglycoside antibiotics – for gentamicin, peak concentrations measured 30 minutes after 
dosing of 7–10 mg/L  are usually effective against sensitive organisms, and trough levels, measured 
immediately before a dose, of 1–2 mg/L  reduce the risk of toxicity; for amikacin, the desirable peak 
concentration is 4–12 mg/L, with a trough value of <4 mg/L.   
4.  Phenytoin: it is important to be aware of its non-linear pharmacokinetics , and of the possible effects of 
concurrent renal or hepatic disease or of pregnancy on its distribution. Therapeutic drug monitoring 
is also widely used for some other anticonvulsants, such as carbamazepine and sodium valproate
5.  Methotrexate: plasma concentration is an important predictor of toxicity, and concentrations of >5 

μmol/L 24 hours after a dose or 100 nmol/L  48 hours after dosing usually require folinic acid 
administration to prevent severe toxicity. 
6.  Theophylline: has a narrow therapeutic index  and many factors influence its clearance . Measurement 
of plasma theophylline concentration can help to minimize toxicity (e.g. cardiac dysrhythmias or 
seizures). A therapeutic range of 5–20 mg/L  is quoted. (Plasma concentrations >15 mg/L  are, however, 
associated with severe toxicity in neonates due to decreased protein binding and accumulation of caffeine, 
to which theophylline is methylated in neonates, but not in older children.) 
7.  The therapeutic ranges of plasma concentrations of several anti-dysrhythmic drugs (e.g. lidocaine) have 
been established with reasonable confidence. The therapeutic range of plasma amiodarone concentrations 
for ventricular dysrhythmias (1.0–2.5 mg/L)  is higher than that needed for atrial dysrhythmias (0.5–1.5 
mg/L).   


background image

 
8.
  Immunosuppressants: Cyclosporin compliance is a particular problem in children, and deterioration in 
r

enal function can reflect either graft rejection due to inadequate ciclosporin concentration or toxicity from 

excessive concentrations. Sirolimus use should be monitored, especially when used with ciclosporin or 
when there is hepatic impairment or during or after treatment with inducers or inhibitors of drug 
metabolism.

 

 

Kesumerryy  points

sumarry

 

•  

Determining the  plasma concentrations  of  drugs in order  to  adjust  therapy  is referred  to  as 

therapeutic

 

drug  monitoring. It has distinct  but  limited applications.

 

•  

Therapeutic  drug  monitoring permits  dose individualization and is useful  when  there  is a 

clear relationship between  plasma concentration and pharmacodynamic  effects.

 

•  

The timing of  blood  samples in relation to  dosing  is crucial. For aminoglycosides,  samples are 

obtained for measurement  of  peak and trough  concentrations. To guide  chronic  therapy  (e.g. with  
anticonvulsants), sufficient time  must elapse after  starting  treatment or changing  dose for  the 
steady state to  have been achieved, before  sampling.

 

•  

Drugs which  may usefully  be monitored in this way include  digoxin,  lithium, 

aminoglycosides,  several anticonvulsants,  methotrexate, theophylline, several anti-dysrhythmic 
drugs (including amiodarone) and ciclosporin.

 

•  

Individualization of  dosage using therapeutic drug monitoring permits  the  effectiveness  of  these 

drugs to be maximized,  while  minimizing their  potential toxicity.

  

 
 

►►For theophyllin metabolism :- 
 
Increased Smoking Marijuana Age 1–20 years High protein diet Phenobarbitone

 

 
Shortened  half-life

  

    

Decrease 

Cirrhosis, Heart failure,

  

Age >50 years

   

Neonates

,

 Obesity,  

 

Severe renal failure

Cimetidine

Erythromycin, Ciprofloxacin

 

Prolonged  half-life 

 
 




رفعت المحاضرة من قبل: ali anas
المشاهدات: لقد قام 12 عضواً و 160 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل