クリアランス（薬理学）

薬理学において、クリアランス（）は薬物の排泄効率を表す薬物動態パラメータである。これは、物質の排泄速度をその濃度で割ったものである。 ^[1]このパラメータは、単位時間あたりに物質が完全に除去される理論的な血漿量も示す。通常、クリアランスはL/hまたはmL/分で測定される。 ^[2]この量は、薬物の排泄速度を血漿濃度で割った値を表す。一方、排泄は、単位時間あたりに体から除去される物質の量の測定値である（例：mg/分、μg/分など）。物質のクリアランスと排泄は関連しているが、同じものではない。クリアランスの概念は、エディンバラ大学医学部の卒業生であるトーマス・アディスによって説明された。 ${\displaystyle Cl_{tot}}$

体内の物質は、腎臓、肝臓、肺など、さまざまな臓器によって除去されます。したがって、全身クリアランスは、各臓器による物質のクリアランスの合計に等しくなります (例: 腎クリアランス + 肝クリアランス + 肺クリアランス = 全身クリアランス)。ただし、多くの薬物では、クリアランスは腎排泄の機能のみで決まります。これらの場合、クリアランスは腎クリアランスまたは腎血漿クリアランスとほぼ同義です。各物質には、ネフロンによる物質の処理方法によって決まる特定のクリアランスがあります。クリアランスは、1)糸球体濾過、2)尿細管周囲毛細血管からネフロンへの分泌、および 3)ネフロンから尿細管周囲毛細血管への再吸収の機能です。ゼロ次速度論では単位時間あたりに排出される薬物の量は一定であるためクリアランスは変動しますが、一次速度論では単位時間あたりに排出される薬物の量は血液中の薬物濃度によって変化するためクリアランスは一定です。^{[3] [4]}

クリアランスは、単位時間あたりに物質が除去される（すなわち、除去される）血漿の量を指す場合があり、場合によっては、血漿、筋肉、脂肪などの体の区画間の再分配を指すときに区画間クリアランスについて議論されることもあります。^[2]

物質のクリアランスとは、単位時間あたりに血漿から除去された物質と同じ量の物質を含む血漿の体積である。^{[5] : 228}

腎臓の機能について言及する場合、クリアランスは、体積流量[単位時間あたりの体積]の単位を持つため、腎臓で処理される血液から濾過される液体の量、または時間あたりに浄化される血液の量であると考えられます。しかし、これは実際の値を指すのではなく、「腎臓は、腎血漿の総流量から物質を完全に除去するわけではない」ということです。^[6]物質移動の観点^[7]および生理学的 には、体積血流量 (透析装置および/または腎臓へ) は、​​血液濃度と体内からの物質除去を決定するいくつかの要因のうちの 1 つにすぎません。その他の要因には、血液透析の場合の物質移動係数、透析液流量および透析液再循環流量、腎臓の場合の糸球体濾過率および尿細管再吸収率などがあります。クリアランス (定常状態) の生理学的解釈は、クリアランスが質量生成と血液 (または血漿) 濃度の比であるということです。

その定義は指数関数的減少を記述する微分方程式に従い、腎臓機能と血液透析装置の機能をモデル化するために使用されます。

どこ：

• ${\displaystyle {\dot {m}}}$物質の質量生成速度です。定数、つまり時間の関数ではないと想定されます（外因性（異物）物質/薬物の場合はゼロに等しい）[​​mmol/分]または[mol/秒]
• tは透析時間または物質/薬剤の注入からの時間[分]または[秒]です。
• Vは体内の水分分布量または総水分量[L]または[m ³ ]である。
• Kはクリアランス[mL/分]または[m ³ /秒]
• Cは濃度[mmol/L]または[mol/m ³ ]（米国では多くの場合[mg/mL]）です。

上記の定義から、は時間に関する濃度の 一次導関数、つまり時間による濃度の変化であることがわかります。${\displaystyle {\frac {dC}{dt}}}$

それは質量バランスから導き出されます。

物質のクリアランスは、体内からの除去速度を表す 時定数の逆数をその物質の分布容積（または体内総水分量）で割ったものとして表現されることがあります。

定常状態では、物質の質量生成率（質量除去率に等しい）を血液中の濃度で割ったものとして定義されます。

クリアランス、消失半減期、分布容積の間には重要な関係がある。薬物の消失速度定数は、総クリアランスを分布容積で割った値に相当する。 ${\displaystyle K_{el}}$

${\displaystyle K_{el}={\dfrac {Cl_{tot}}{V_{d}}}}$

（ と混同しないように、 ではなく Cl を使用していることに注意してください）。しかし、を消失速度半減期 で割った値とも等価です。したがって、 となります。これは、例えば、分布容積が一定であれば、総クリアランスが増加すると消失速度半減期が減少することを意味します。^[8]${\displaystyle K_{el}}$${\displaystyle K_{el}}$${\displaystyle \ln 2}$${\displaystyle t_{1/2}}$${\displaystyle K_{el}={\dfrac {\ln 2}{t_{1/2}}}}$${\displaystyle Cl_{tot}={\dfrac {\ln 2\cdot V_{d}}{t_{1/2}}}}$

血漿タンパク質結合能を示す物質の場合、クリアランスは一般に遊離濃度ではなく総濃度（遊離＋タンパク質結合）に依存します。^[9]

ほとんどの血漿物質は、主に遊離濃度が調節されており、したがって同じままであるため、広範なタンパク質結合は総血漿濃度（遊離 + タンパク質結合）を増加させます。これにより、物質がタンパク質に結合しなかった場合と比較してクリアランスが低下します。^[9]しかし、質量除去率は同じです。^{[9]これは、血漿がボーマン嚢に濾過されるにつれて遠位}腎糸球体で血漿タンパク質の濃度が増加するという事実にもかかわらず、遊離物質の濃度のみに依存し、血漿タンパク質結合とは無関係であるためです。これは、物質タンパク質と非占有タンパク質の濃度の相対的な増加が等しいため、血漿タンパク質からの物質の正味の結合または解離がなく、糸球体全体で遊離物質の血漿濃度が一定になるためであり、これは血漿タンパク質結合がない場合にも当てはまりました。

しかし、腎臓以外の部位では、濾過ではなく膜輸送タンパク質によってクリアランスが行われるため、広範な血漿タンパク質結合によって毛細血管床全体の遊離物質の濃度がほぼ一定に保たれ、毛細血管を通る遊離物質の濃度低下によって引き起こされるクリアランスの低下が抑制され、クリアランスが増加する可能性があります。

式1は質量バランスから導かれます。

どこ：

• ${\displaystyle \Delta t}$一定期間である
• ${\displaystyle \Delta m_{\text{body}}}$体内の毒素の質量の変化${\displaystyle \Delta t}$
• ${\displaystyle {\dot {m}}_{\text{in}}}$毒素摂取率は
• ${\displaystyle {\dot {m}}_{\text{out}}}$毒素除去率です
• ${\displaystyle {\dot {m}}_{\text{gen.}}}$毒素生成率

上記の式は、次のことを意味しています。

ある時間における体内の毒素の質量の変化（ ）は、毒素の摂取量と毒素の生成量の合計から毒素の除去量を引いた値に等しくなります。${\displaystyle \Delta m}$${\displaystyle \Delta t}$

以来

そして

式A1は次のように書き直すことができます。

入項と生成項をまとめて、つまりで割ると、結果は差分方程式になります。 ${\displaystyle {\dot {m}}={\dot {m}}_{\text{in}}+{\dot {m}}_{\text{gen.}}}$${\displaystyle \Delta t}$

この限界を 適用すると、次の微分方程式が得られます。 ${\displaystyle \Delta t\to 0}$

積の法則を使用すると、これは次のように書き直すことができます。

体積変化が重要ではないと仮定すると、結果は式1のようになります。 ${\displaystyle C{\frac {dV}{dt}}=0}$

上記の微分方程式（１）の一般解は：^{[10] [11]}

どこ：

• C _{o は}透析開始時の濃度、または物質/薬剤の初期濃度（分布後）[mmol/L]または[mol/m ³ ]です。
• eは自然対数の底である

上記の微分方程式（ 9 ）の無限大時間（定常状態）における解は、次のようになる。

上記の式（10a）は次のように書き直すことができる。

上記の式（10b ）は、質量除去とクリアランスの関係を明確に示しています。これは、（質量生成が一定であれば）濃度とクリアランスは互いに反比例して変化することを示しています。クレアチニン（すなわちクレアチニンクリアランス）に適用すると、血清クレアチニンが2倍になるとクリアランスは半分になり、血清クレアチニンが4倍になるとクリアランスは4分の1になること がわかります。

腎クリアランスは、尿を一定時間採取し、その組成を次の式（（ 10b） の導出から直接導かれる）を用いて分析することで測定できる。

どこ：

• Kはクリアランス[mL/分]
• C _{U は}尿濃度 [mmol/L] です（米国では多くの場合 [mg/mL]）
• Qは尿流量（量/時間）[mL/分]（多くの場合[mL/24時間]）
• C _{B は}血漿濃度 [mmol/L] です（米国では多くの場合 [mg/mL]）

物質「C」がクレアチニン（濾過によってのみ排泄される内因性化学物質）である場合、クリアランスは糸球体濾過率の近似値となります。イヌリンクリアランスは、糸球体濾過率を正確に測定するためにはあまり使用されません。

注意：上記の式（11 ）は定常状態の場合にのみ有効です。除去される物質の血漿濃度が一定でない場合（つまり定常状態でない場合）、 Kは微分方程式（ 9 ）の（完全な）解から得る必要があります。