バイオアベイラビリティ

薬理学では、バイオアベイラビリティは吸収のサブカテゴリであり、投与された薬物が全身循環に到達する割合（％）です。^[1]

定義により、薬剤が静脈内投与された場合、その生物学的利用能は100％です。^{[2] [3]}しかし、薬剤が静脈内以外の経路で投与された場合、腸管上皮吸収と初回通過代謝により生物学的利用能は低くなります。そのため、数学的には、生物学的利用能は、血管外製剤の血漿薬物濃度曲線下面積対時間（AUC）を血管内製剤のAUCと比較した比率に等しくなります。^[4] AUCが使用されるのは、AUCが全身循環に入った投与量に比例するためです。^[5]

薬物のバイオアベイラビリティは平均値であり、集団変動を考慮に入れるため、偏差範囲は±として示される。^[4]吸収が悪い薬物服用者に適切な投与量を確実に与えるために、偏差範囲の下限値を用いて実際のバイオアベイラビリティを表し、静脈内製剤と同様の全身濃度を薬物服用者が達成するために必要な薬物投与量を計算している。^{[4]薬物服用者の吸収率を知らずに投与する場合、薬物が狭い}治療域に関連しない限り、意図した有効性を確実にするために偏差範囲の下限値を使用する。^[4]

摂取経路がほぼ常に経口である栄養補助食品、ハーブ、その他の栄養素の場合、生物学的利用能は一般的に、摂取した量のうち吸収される量または割合を単に指します。 ^{[6] [7] [8]}

バイオアベイラビリティとは、投与された異物のうち、全身循環に到達する割合を表す用語です。^[9] これは文字f（またはパーセントで表す場合はF）で表されます。

栄養素や非医薬品の栄養成分の摂取を扱う栄養科学では、バイオアベイラビリティの概念には製薬業界に関連する明確な基準がありません。これらの物質には薬理学的な定義は適用できません。なぜなら、利用と吸収は被験者の栄養状態と生理学的状態の関数であり、^[10]個人間でさらに大きな違いが生じるからです（個人差）。したがって、栄養補助食品のバイオアベイラビリティは、投与された物質のうち吸収され、使用または保管できる割合として定義できます。^[11]

薬理学と栄養科学の両方において、生物学的利用能は薬物濃度時間プロファイルの 曲線下面積(AUC)を計算することによって測定されます。

バイオアベイラビリティとは、環境中のさまざまな物質が生物に取り込まれるかどうかの尺度です。バイオアベイラビリティは、一般的に作物の生産（土壌コロイドへの植物栄養素の溶解度の制限または吸収による）や、微生物による食物連鎖からの有毒物質の除去（本来は分解可能な物質が環境中のアクセスできない相に吸着または分配される）における制限要因です。農業における注目すべき例としては、土壌 pH が低い場合に鉄およびアルミニウムのリン酸が沈殿し、土壌 pH が高い場合にリン酸カルシウムが沈殿することで植物のリン欠乏が引き起こされます。^[12]土壌中の有毒物質（塗料に含まれる鉛など）は、リン肥料を過剰に与えることで、汚染された土壌を摂取した動物が利用できなくなる可能性があります。^[13]溶剤や農薬などの有機汚染物質^{[14]は、土壌鉱物に吸着されたり[15]}疎水性有機物に分離したりする と、微生物が利用できなくなり、環境中に残留する可能性があります。^[16]

絶対バイオアベイラビリティは、非静脈内 投与（経口、頬粘膜、眼球、鼻腔、直腸、経皮、皮下、または舌下投与）後の有効薬物の全身循環におけるバイオアベイラビリティを、同じ薬物の静脈内投与後のバイオアベイラビリティと比較するものである。これは、同じ薬物の対応する静脈内投与と比較した、非静脈内投与による薬物への曝露率（AUC）である。^[17]比較は用量正規化（例、被験者の異なる用量やさまざまな体重を考慮）する必要があり、したがって、吸収量は投与された対応する用量で割ることで補正される。

薬理学では、薬物の絶対バイオアベイラビリティを決定するために、薬物動態試験を実施し、静脈内 (iv) および血管外 (非静脈内、つまり経口) 投与後の薬物の血漿薬物濃度と時間のプロットを取得する必要があります。絶対バイオアベイラビリティは、非静脈内の用量補正曲線下面積 ( AUC ) を静脈内のAUCで割ったものです。経口投与 (po) された薬物の絶対バイオアベイラビリティFを計算する式を以下に示します ( Dは投与量)。

${\displaystyle F_{\mathrm {abs} }=100\cdot {\frac {AUC_{\mathrm {po} }\cdot D_{\mathrm {iv} }}{AUC_{\mathrm {iv} }\cdot D_ {\mathrm {po} }}}}$

したがって、静脈内投与された薬剤の絶対バイオアベイラビリティは100%（f = 1）であるのに対し、他の投与経路で投与された薬剤の絶対バイオアベイラビリティは通常1未満である。同じ有効成分を含む2つの異なる剤形を比較し、2つの薬剤のバイオアベイラビリティを比較することを比較バイオアベイラビリティと呼ぶ。^[18]

全身吸収の真の程度（絶対バイオアベイラビリティと呼ばれる）を知ることは明らかに有用であるが、実際には、一般に考えられているほど頻繁には決定されていない。その理由は、その評価には静脈内参照、つまり投与された薬剤のすべてが全身循環に到達することを保証する投与経路が必要であるためである。このような研究には相当の費用がかかり、その中でも特に重要なのは、十分な安全性を確保するために前臨床毒性試験を実施する必要性と、溶解度の制限による潜在的な問題である。しかし、これらの制限は、同位体標識薬剤の非常に低用量（通常は数マイクログラム）を、治療用の非同位体標識経口用量と同時に投与することによって克服できる可能性がある（同位体標識静脈内用量は、非標識経口用量から得られる全身薬剤濃度を乱さない程度に十分に低い）。静脈内濃度と経口濃度は、同位体構成が異なるため、デコンボリューションが可能になり、同じ投与量から経口および静脈内薬物動態を決定するために使用できます。この技術により、非等価クリアランスによる薬物動態の問題が排除され、静脈内投与を最小限の毒性と処方で投与できるようになります。この技術は、¹³ Cなどの安定同位体と質量分析を使用して、質量差で同位体を区別するために最初に適用されました。最近では、¹⁴ Cで標識された薬物が静脈内投与され、同位体標識薬物の測定に加速器質量分析（AMS）が使用され、非標識薬物の質量分析も行われます。^[19]

静脈内薬物動態や絶対バイオアベイラビリティを定義する規制要件はありませんが、バイオアベイラビリティが明らかに低いか変動し、治療用量での薬力学と薬物動態の間に証明された関係がある場合、規制当局は血管外経路の絶対バイオアベイラビリティ情報を求めることがあります。このようなすべての場合において、絶対バイオアベイラビリティ研究を実施するには、薬剤を静脈内投与する必要があります。^[20]

開発中の薬物の静脈内投与は、分布容積（V）とクリアランス（CL）という基本的な薬物動態パラメータに関する貴重な情報を提供することができる。^[20]

薬理学では、相対的バイオアベイラビリティは、ある薬剤の処方 (A) のバイオアベイラビリティ ( AUCとして推定) を、同じ薬剤の別の処方 (B) (通常は確立された標準) または異なる経路による投与と比較した場合の測定値です。標準が静脈内投与薬剤である場合、これは絶対的バイオアベイラビリティとして知られています (上記を参照)。

${\displaystyle F_{\mathrm {rel} }=100\cdot {\frac {AUC_{\mathrm {A} }\cdot D_{\mathrm {B} }}{AUC_{\mathrm {B} }\cdot D_ {\mathrm {A} }}}}$

相対的バイオアベイラビリティは、2 つの医薬品間の生物学的同等性 (BE) を評価するために使用される尺度の 1 つです。FDA の承認を得るには、ジェネリック医薬品の製造業者は、自社製品の平均反応 (通常はAUCと最大濃度C _{max ) と「ブランド名医薬品」} ^[OB]の反応の比率の 90% 信頼区間が 80% ～ 125% の範囲内であることを証明する必要があります。AUCは、 t = 0 ～t = ∞ の時間の経過に伴う血液中の薬物の濃度を指し、 C _{max は}血液中の薬物の最大濃度を指します。T max が指定されている場合は、薬物が C _maxに_達するまでの時間を指します。

医薬品においては、製剤が生物学的利用能と生物学的同等性に影響を及ぼすメカニズムが広範に研究されているが、栄養補助食品における生物学的利用能と生物学的同等性に影響を及ぼす製剤要因についてはほとんどわかっていない。^[21]その結果、栄養科学においては、相対的生物学的利用能または生物学的同等性が、同じ栄養成分の1つの製剤の生物学的利用能を別の製剤の生物学的利用能と比較する、最も一般的な生物学的利用能の尺度となっている。

血管外経路で投与された薬剤の絶対バイオアベイラビリティは通常 1 未満です (つまり、F < 100%)。さまざまな生理学的要因により、薬剤が全身循環に入る前にそのアベイラビリティが低下します。薬剤を食事と一緒に服用するか、食事なしで服用するかも吸収に影響し、同時に服用する他の薬剤は吸収と初回通過代謝を変える可能性があり、腸の運動は薬剤の溶解を変え、腸内細菌叢による薬剤の化学的分解の程度に影響を与える可能性があります。肝臓代謝または胃腸機能に影響を与える疾患状態も影響します。

その他の要因としては、以下のものが含まれますが、これらに限定されるものではありません。

• 薬物の物理的性質（疎水性、pKa、溶解度）
• 薬剤の処方（即放性、使用される賦形剤、製造方法、徐放性、徐放性、持続放出性など）
• 製剤を食後または絶食状態で投与するかどうか
• 胃内容排出速度
• 概日リズムの違い
• 他の薬/食品との相互作用:
  • 他の薬物（例：制酸剤、アルコール、ニコチン）との相互作用
  • 他の食品との相互作用（例：グレープフルーツジュース、ザボン、クランベリージュース、アブラナ科の野菜）
• トランスポーター：排出トランスポーターの基質（例：P糖タンパク質）
• 消化管の健康
• 他の薬剤や食品による酵素誘導・阻害:
  • 酵素誘導（代謝速度の上昇）、例えばフェニトインはCYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、およびCYP3A4を誘導する
  • 酵素阻害（代謝速度の低下）、例えばグレープフルーツジュースはCYP3Aを阻害する→ニフェジピン濃度が上昇する
• 代謝の違いにおける個人差
  • 年齢: 一般的に、薬物は胎児、新生児、高齢者では代謝が遅くなります。
  • 表現型の違い、腸肝循環、食事、性別
• 病状
  • 例：肝不全、腎機能低下

これらの各要因は患者ごとに異なる場合があり (個人間変動)、また同じ患者でも時間の経過とともに変化する場合があります (個人内変動)。臨床試験では、個人間変動は、予測可能な投薬量を確保するために患者ごとのバイオアベイラビリティの違いを評価するために使用される重要な測定値です。

• ADME-トックス
• バイオ医薬品分類システム
• カコ-2
• リピンスキーの5つのルール

^  TH:薬剤のFが100%を超える 数少ない例外の1つはテオフィリンです。経口液として投与された場合、薬剤は完全に吸収され、静脈内投与後の肺での初回通過代謝がバイパスされるため、Fは111%です。 [ ^22]
^  OB: FDAのオレンジブックに は、参照リストに記載されている医薬品（つまり、先発医薬品）と、簡略新薬申請に基づいて承認されたジェネリック医薬品 が記載されています。

• ローランド、マルコム、トーザー、N. (2010)。臨床薬物動態学と薬力学：概念と応用（第4版）。フィラデルフィア、ペンシルバニア州：リッピンコットウィリアムズ＆ウィルキンス。ISBN 978-0-7817-5009-7。
• ウェリング、ピーター G.ツェー、フランシス・LS;ディグ、シュリカント V. (1991)。医薬品の生物学的同等性。薬物と薬学。 Vol. 48.ニューヨーク州ニューヨーク：マーセル・デッカー。ISBN 978-0-8247-8484-3。
• ハウスケ、ディーター、シュタイニジャンス、フォルカー、ピジョット、アイリス(2007)。「単回および複数回投与の生物学的同等性試験における濃度時間プロファイルを特徴付ける指標」。医薬品開発における生物学的同等性試験: 方法と応用。統計学の実践。チチェスター、イギリス: ジョン ワイリー アンド サンズ。pp. 17–36。ISBN 978-0-470-09475-4. 2011年4月21日閲覧。
• Chow, Shein-Chung; Liu, Jen-pei (2008 年 10 月 15 日)。バイオアベイラビリティと生物学的同等性研究の設計と分析。バイオ統計シリーズ。第 27 巻 (第 3 版)。FL: CRC Press。ISBN 978-1-58488-668-6。