クリアランス（薬理学）

薬理学では、クリアランス（${\displaystyle Cl_{\text{tot}}}$）は、薬物の消失効率を表す薬物動態パラメータです。これは、物質の消失速度をその濃度で割った値です。^{[ 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血漿の理論上の体積も示します。通常、クリアランスは L/h または mL/min で測定されます。 ^{[ 2 ]}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（例：mg/min、μg/min など）の測定値です。物質のクリアランスと排泄は関連していますが、同じものではありません。クリアランスの概念は、エジンバラ大学医学部の卒業生であるThomas Addisによって説明されました。

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、多くの薬剤では、クリアランスは腎排泄のみの機能です。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応じて、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。ゼロ次反応速度論では、一定量の薬物が単位時間あたりに除去されるため、クリアランスは変動するが、一次反応速度論では、単位時間あたりに除去される薬物の量が血中薬物濃度に応じて変化するため、クリアランスは一定である。^{[ 3 ] [ 4 ]}

クリアランスとは、単位時間あたりに物質が除去される（つまり、除去される）血漿の量を指す場合もあれば、血漿、筋肉、脂肪などの体内コンパートメント間の再分布について言及する場合、コンパートメント間クリアランスについて議論される場合もある。^{[ 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のことである。^{[ 5 ]： 228}

腎臓の機能について言及する場合、クリアランスは、腎臓によって処理される血液から濾過される液体の量、または単位時間あたりに浄化される血液の量であると考えられています。これは、クリアランスの単位が体積流量[単位時間あたりの体積] であるためです。ただし、これは実際の値を指すものではありません。「腎臓は、総腎血漿流量から物質を完全に除去するわけではありません。」^{[ 6 ]}物質移動の観点 から^{[ 7 ]}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、​​血液濃度と体からの物質の除去を決定するいくつかの要因の 1 つにすぎません。他の要因には、血液透析の場合は物質移動係数、透析液流量および透析液再循環流量、腎臓の場合は糸球体濾過率および尿細管再吸収率が含まれます。クリアランス (定常状態) の生理学的解釈は、クリアランスが物質生成と血液 (または血漿) 濃度の比であるということです。

その定義は、指数関数的減衰を記述する微分方程式から導き出され、腎臓機能や血液透析装置の機能をモデル化するために使用される。

どこ：

• ${\displaystyle {\dot {m}}}$は物質の質量生成速度であり、定数、つまり時間の関数ではないと仮定されます（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／薬剤の注射からの経過時間（分または秒）です。
• Vは分布容積または総体水分量[L]または[m3 ^]です。
• Kはクリアランス[mL/分]または[m³ ^/秒]です。
• Cは濃度[mmol/L]または[mol/m³ ^]（米国ではしばしば[mg/mL]）を表します。

上記の定義から、${\displaystyle {\frac {dC}{dt}}}$これは、濃度を時間に関して微分したものであり、つまり、時間とともに変化する濃度を表します。

これは物質収支から導き出される。

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（または総体水分量）で割った値として表されることがある。

定常状態では、物質の質量生成速度（質量除去速度に等しい）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${\displaystyle K_{\text{el}}}$総クリアランスを分配容積で割った値に相当します。

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

（Cl の使用法に注意し、K は使用しない。${\displaystyle K_{\text{el}}}$）。 しかし${\displaystyle K_{\text{el}}}$また、${\displaystyle \ln 2}$消失速度半減期で割った値$t_1/2$、${\displaystyle K_{\text{el}}={\dfrac {\ln 2}{t_{1/2}}}}$。 したがって、${\displaystyle Cl_{\text{tot}}={\dfrac {\ln 2\cdot V_{\text{d}}}{t_{1/2}}}}$これは、例えば、分布容積が一定であれば、総クリアランスの増加は消失速度半減期の減少につながることを意味する。^{[ 8 ]}

血漿タンパク質結合率が高い物質の場合、クリアランスは一般的に総濃度（遊離濃度＋タンパク質結合濃度）に依存し、遊離濃度には依存しない。^{[ 9 ]}

ほとんどの血漿物質は主に遊離濃度が調節されているため、その濃度は一定に保たれます。そのため、広範なタンパク質結合により、総血漿濃度（遊離＋タンパク質結合）が増加します。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、質量除去速度は同じです。^{[ 9 ]}これは、質量除去速度が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。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があっても、物質-タンパク質および非占有タンパク質の濃度の相対的な増加が等しく、したがって物質と血漿タンパク質の正味の結合または解離がないため、糸球体全体で遊離物質の血漿濃度が一定になります。これは、血漿タンパク質結合がない場合でも同様です。

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、血漿タンパク質の広範な結合により、毛細血管床全体で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る。

式1は質量収支から導出される。

どこ：

• ${\displaystyle \Delta t}$期間
• $\displaystyle \Delta m_{\text{body}}$体内の毒素の質量の変化${\displaystyle \Delta t}$
• ${\displaystyle {\dot {m}}_{\text{in}}}$毒素摂取率
• ${\displaystyle {\dot {m}}_{\text{out}}}$毒素除去率
• ${\displaystyle {\dot {m}}_{\text{gen.}}}$毒素生成速度

言葉で言うと、上記の式は「体内の毒素の質量の変化（${\displaystyle \Delta m}$）ある期間中${\displaystyle \Delta t}$毒素摂取量＋毒素生成量－毒素除去量に等しい。」

以来

そして

式A1は次のように書き換えることができます。

内項と一般項をまとめて考えると、${\displaystyle {\dot {m}}={\dot {m}}_{\text{in}}+{\dot {m}}_{\text{gen.}}}$そして、${\displaystyle \Delta t}$その結果、差分方程式が得られます。

制限を適用すると${\displaystyle \Delta t\to 0}$微分方程式が得られる。

積の法則を用いると、これは次のように書き換えることができます。

体積変化が重要でないと仮定すると、${\displaystyle C{\frac {dV}{dt}}=0}$その結果は式1となる。

上記の微分方程式 (1) の一般解は次のとおりである。^{[ 10 ] [ 11 ]}

どこ：

• Co_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は自然対数の底です

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

どこ：

• Kはクリアランス[mL/分]です。
• C _Uは尿中濃度[mmol/L]（米国ではしばしば[mg/mL]）を表します。
• Qは尿流量（量／時間）[mL/分]（多くの場合[mL/24時間]）です。
• C _Bは血漿濃度 [mmol/L] です (米国ではしばしば [mg/mL] で表されます)。

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る。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用いられることは少ない。

注- 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) 解から取得する必要があります。