Glosár: Biologická dostupnosť – význam, príklady a praktické využitie

Biologická dostupnosť (bioavailability, skratka F) je kľúčovým farmakokinetickým a nutričným parametrom, ktorý vyjadruje podiel podanej dávky látky (napr. liečiva, živiny alebo toxickej zložky), ktorý sa v nezmenenej forme dostane do systémového obehu a je dostupný pre účinok v cieľových tkanivách. Tento pojem je zásadný pre farmakológiu, nutričné vedy aj environmentálne vedy, kde umožňuje vyhodnotiť efektívnosť, bezpečnosť a ekologickú záťaž látok.

Definícia biologickej dostupnosti

Všeobecná definícia

Biologická dostupnosť je definovaná ako pomer (frakcia alebo percento) podanej dávky xenobiotika (látky cudzej organizmu), ktorá sa absorbuje do systémového obehu v nezmenenej forme a je schopná vyvolať biologický účinok. Biologická dostupnosť sa označuje symbolom F (absolútna biologická dostupnosť) alebo f (ak je vyjadrená v percentách).

• Lieky:
  V farmakológii sa biologická dostupnosť definuje ako podiel aplikovaného liečiva, ktorý sa dostane do systémovej cirkulácie v aktívnej forme.
• Živiny:
  V nutričných vedách ide o podiel prijatej živiny, ktorý je absorbovaný a využiteľný na metabolizmus, rast alebo uskladnenie.
• Životné prostredie:
  V environmentálnych vedách biologická dostupnosť označuje mieru, do akej je látka (napr. toxín, živina) dostupná pre príjem organizmami v ekosystéme.

Meranie a matematické vyjadrenie biologickej dostupnosti

Farmakologické meranie

Biologická dostupnosť sa numericky kvantifikuje výpočtom plochy pod krivkou koncentrácie látky v plazme v čase – tzv. AUC (Area Under Curve). Porovnáva sa AUC po extravaskulárnom podaní (napr. perorálnom) s AUC po intravenóznom podaní (100 %).

Absolútna biologická dostupnosť (F_abs)

Vzorec:

[
F_{abs} = 100 \cdot \frac{AUC_{po} \cdot D_{iv}}{AUC_{iv} \cdot D_{po}}
]

• AUC_po = plocha pod krivkou po perorálnom podaní
• AUC_iv = plocha pod krivkou po intravenóznom podaní
• D_po = perorálne podaná dávka
• D_iv = intravenózne podaná dávka

Význam:

• Ak je F_abs = 100 % (alebo 1), znamená to, že celá dávka sa dostala do obehu (typicky po i.v. podaní).
• Pri iných cestách podania je F_abs < 100 % v dôsledku absorpčných strát a metabolizmu prvého prechodu (first-pass effect).

Relatívna biologická dostupnosť (F_rel)

Porovnáva dve rôzne neintravenózne formy tej istej látky:

[
F_{rel} = 100 \cdot \frac{AUC_{A} \cdot D_{B}}{AUC_{B} \cdot D_{A}}
]

• A a B sú dve odlišné formulácie tej istej účinnej látky.

Bioekvivalencia

Bioekvivalencia znamená, že dve liekové formy majú porovnateľnú biologickú dostupnosť, typicky sa posudzuje na základe AUC, C_max (maximálna koncentrácia v plazme) a T_max (čas do dosiahnutia C_max). Pre schválenie generických liekov sa vyžaduje, aby 90 % interval spoľahlivosti pomeru AUC a C_max bol v rozmedzí 80–125 % referenčného lieku.

Biologická dostupnosť v rôznych vedných odboroch

Farmakológia

V klinickej farmakológii je biologická dostupnosť základným ukazovateľom pri vývoji, hodnotení a dávkovaní liečiv.

• Intravenózne podanie: 100 % biologická dostupnosť, pretože účinná látka vstupuje priamo do systémového obehu bez absorpčných strát.
• Perorálne a iné extravaskulárne cesty: Biologická dostupnosť je nižšia v dôsledku:
  • neúplnej absorpcie cez sliznicu tráviaceho traktu,
  • premeny látky v pečeni (first-pass efekt),
  • degradačných procesov v tráviacom trakte.

Praktické využitie:

• Určenie dávky lieku s ohľadom na biologickú dostupnosť.
• Hodnotenie rozdielov medzi generickými a originálnymi liekmi.
• Vývoj liekových foriem s riadeným uvoľňovaním.

Nutričné vedy

V oblasti výživy biologická dostupnosť udáva, aký podiel prijatých živín (napr. vitamínov, minerálov) je využiteľný pre organizmus.

• Príklad: Biologická dostupnosť železa závisí od jeho formy (hemové vs. nehemové železo), prítomnosti ďalších látok (napr. vitamín C zvyšuje absorpciu, fytáty znižujú).
• Modelová živina: Vápnik – jeho biologickú dostupnosť ovplyvňuje napríklad obsah kyseliny šťaveľovej v potrave.
• Nutričné doplnky: Pri hodnotení efektívnosti doplnkov sa posudzuje, aký podiel z prijatej dávky je absorbovaný (napr. biologická dostupnosť vitamínu D v olejových vs. vodných roztokoch).

Environmentálne vedy

V environmentálnych vedách pojem biologická dostupnosť označuje mieru, do akej môžu rôzne chemické látky (živiny, toxíny, pesticídy) prechádzať z prostredia do živých organizmov.

• Pôda: Biologická dostupnosť fosforu v pôde je limitovaná jeho väzbou na železité alebo hlinité zlúčeniny pri nízkom pH, alebo na vápenaté zlúčeniny pri vysokom pH.
• Toxické kovy: Prítomnosť fosforečnanov môže redukovať biologickú dostupnosť olova v kontaminovaných pôdach.
• Organické polutanty: Pesticídy a rozpúšťadlá sorbované na ílové minerály alebo organickú hmotu sú menej dostupné pre degradáciu mikroorganizmami.

Faktory ovplyvňujúce biologickú dostupnosť

Farmakologické a nutričné faktory

1. Fyzikálno-chemické vlastnosti látky:

   • Rozpustnosť vo vode a tukoch (hydrofóbnosť, lipofilita)
   • pKa (dissociačná konštanta)
   • Stabilita v pH prostredia (žalúdok, črevo)

2. Formulácia a technologické spracovanie:

   • Typ liekovej formy (tableta, kapsula, suspenzia, depotná forma)
   • Použité excipienty a ich vplyv na rozpúšťanie

3. Podmienky podania:

   • Podanie nalačno alebo po jedle (napr. niektoré lieky majú zvýšenú absorpciu s tukom v potrave)
   • Súčasné užívanie iných liekov alebo doplnkov
   • Interakcie s potravinami (napr. grapefruitová šťava inhibuje enzýmy CYP3A4)

4. Fyziologické a individuálne faktory:

   • Rýchlosť vyprázdňovania žalúdka
   • Motilita čriev
   • Stav sliznice tráviaceho traktu
   • Aktivita transportných proteínov a metabolických enzýmov (napr. P-glycoproteín, CYP450)
   • Vek a zdravotný stav (napr. pečeňová alebo obličková insuficiencia)
   • Genetické variácie v metabolizme

5. Chorobné stavy:

   • Poruchy vstrebávania (napr. celiakia, Crohnova choroba)
   • Ochorenia pečene a žlčníka
   • Zmeny v črevnej mikrobiote

Environmentálne faktory

• Chemické zloženie pôdy (pH, obsah organickej hmoty, obsah iónov)
• Väzba na pôdne častice alebo organickú hmotu
• Prítomnosť konkurenčných iónov alebo ligandov
• Ekologické interakcie (prítomnosť mikroorganizmov, rastlín, ďalších živočíchov)

Metódy stanovenia biologickej dostupnosti

Farmakokinetické štúdie

• Meranie AUC: Sériové odbery krvi po podaní známej dávky sledovanej látky.
• Porovnávacie štúdie: Po podaní intravenóznej aj perorálnej (alebo inej) dávky v rôznych dňoch.
• Použitie izotopovo značených látok: Kombinované podanie terapeutickej perorálnej dávky a mikro dávky označenej izotopom intravenózne (umožňuje rozlíšiť farmakokinetiku bez rizika toxicity).

In vitro metódy

• Modely tráviaceho traktu: Simulácia absorpcie v umelých podmienkach (napr. Caco-2 bunkové línie).
• Dialýzne a difúzne modely: Stanovenie permeability cez umelé membrány.

Environmentálne a nutričné analýzy

• Extrahovateľnosť v pôde: Stanovenie frakcie látky, ktorá je dostupná rastlinám alebo mikroorganizmom.
• Bioakumulačné testy: Sledovanie prenosu látky z prostredia do organizmov v ekosystéme.

Príklady a použitie biologickej dostupnosti v praxi

Farmakológia

• Antibiotiká: Niektoré perorálne podané antibiotiká majú biologickú dostupnosť iba 50–60 %, preto sa dávka zvyšuje v porovnaní s i.v. podaním.
• Antiepileptiká: Liek fenytoín má úzke terapeutické okno a variabilnú biologickú dostupnosť, preto je nutné monitorovať plazmatické koncentrácie.
• Nízka biologická dostupnosť: Látky s extrémne nízkou perorálnou dostupnosťou sa môžu podávať alternatívnymi cestami (napr. sublingválne, transdermálne).

Nutričné vedy

• Železo: Z rastlinných zdrojov (nehemové železo) je biologická dostupnosť nižšia než zo živočíšnych zdrojov (hemové železo).
• Vápnik: Biologická dostupnosť vápnika z mliečnych výrobkov je vyššia ako zo špenátu (kvôli obsahu šťaveľanov).
• Vitamín B12: Absorpcia vyžaduje prítomnosť vnútorného faktora v žalúdku; u starších ľudí alebo pri atrofickej gastritíde je biologická dostupnosť znížená.

Environmentálne vedy

• Fosfor v poľnohospodárstve: Nedostupnosť fosforu v pôde môže limitovať rast rastlín; aplikácia hnojív mení biologickú dostupnosť.
• Toxické kovy: Pridanie fosfátových hnojív do kontaminovaných pôd môže znížiť dostupnosť olova pre deti pri kontakte s pôdou.
• Pesticídy: Adsorpcia na organickú hmotu znižuje dostupnosť pesticídov pre mikrobiálnu degradáciu, čo vedie k ich perzistencii v prostredí.

Regulačné a praktické aspekty

• Požiadavky na bioekvivalenciu: Pre schválenie generických liekov je povinné preukázať bioekvivalenciu s originálnym liekom.
• Regulácia výživových doplnkov: V nutričnej oblasti sú štandardy menej prísne, biologická dostupnosť je často deklarovaná bez rigorózneho testovania.
• Ekotoxikologické normy: V environmentálnych reguláciách sa biologická dostupnosť používa pri stanovovaní limitov pre toxické látky v pôde a vode.

Prehľad – tabuľka: Kľúčové rozdiely v pojme biologická dostupnosť podľa odboru

Najčastejšie otázky (FAQ)

Čo znamená biologická dostupnosť 100 %?

Biologická dostupnosť 100 % znamená, že celá podaná dávka sa dostane do systémového obehu. To je typické pre intravenózne podanie.

Prečo je biologická dostupnosť dôležitá pri perorálnych liekoch?

Pretože časť dávky sa môže stratiť v procese absorpcie a metabolizmu v pečeni, preto je potrebné dávku prispôsobiť očakávanej biologickej dostupnosti.

Ako sa meria biologická dostupnosť pri nutričných doplnkoch?

Najčastejšie pomocou porovnávacích štúdií (relatívna biologická dostupnosť), kde sa porovnáva absorpcia z rôznych foriem alebo potravín.

Aké faktory najviac ovplyvňujú biologickú dostupnosť v environmentálnych vedách?

Chemické zloženie pôdy, pH, väzba na organickú hmotu, prítomnosť konkurenčných látok a aktivita mikroorganizmov.

Čo je bioekvivalencia?

Bioekvivalencia je porovnanie biologickej dostupnosti dvoch rôznych foriem alebo výrobcov tej istej účinnej látky. Dôležitá je najmä pre generické lieky.

Kľúčové poznatky

• Biologická dostupnosť je kľúčovým parametrom hodnotenia účinnosti a bezpečnosti látok v medicíne, výžive aj environmentálnych vedách.
• Meria sa najmä pomocou plochy pod krivkou koncentrácie (AUC) a porovnania rôznych ciest alebo foriem podania.
• Na biologickú dostupnosť vplýva množstvo faktorov: vlastnosti látky, formulácia, interakcie s inými látkami, individuálne a environmentálne podmienky.
• Presné poznanie biologickej dostupnosti umožňuje optimalizovať dávkovanie liekov, hodnotiť efektívnosť nutričných doplnkov a riadiť environmentálne riziká.

Objavte doplnky s optimalizovanou biologickou dostupnosťou od Novaroots

Vyberte si z našej ponuky nutraceutík a prírodných doplnkov, ktoré využívajú moderné technológie na zvýšenie biologickej dostupnosti. Získajte maximum z každého produktu – navštívte novaroots.sk a zistite viac o kvalite a vedeckých princípoch našich výrobkov.

Referenčné zdroje

• Bioavailability – Wikipedia
• As bioaccessibility – Law Insider
• Heaney, Robert P. "Factors Influencing the Measurement of Bioavailability, Taking Calcium as a Model." The Journal of Nutrition, 2001.
• Srinivasan, V. Srini. "Bioavailability of Nutrients: A Practical Approach to In Vitro Demonstration of the Availability of Nutrients in Multivitamin-Mineral Combination Products." The Journal of Nutrition, 2001.
• Chow, Shein-Chung. "Bioavailability and bioequivalence in drug development: BABE in drug development." Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics, 2014.
• Hinsinger, Philippe. "Bioavailability of soil inorganic P in the rhizosphere as affected by root-induced chemical changes: a review." Plant and Soil, 2001.
• Ma, Qi-Ying et al. "In situ lead immobilization by apatite." Environmental Science & Technology, 1993.
• O'Loughlin, Edward J. et al. "Effects of sorption on the biodegradation of 2-methylpyridine in aqueous suspensions of reference clay minerals." Environmental Toxicology and Chemistry, 2000.
• Hoag, Stephen W.; Hussain, Ajaz S. "The Impact of Formulation on Bioavailability: Summary of Workshop Discussion." The Journal of Nutrition, 2001.

Súvisiace články na Novaroots.sk