Přednáška je určena studentům 1. ročníku navazujícího studia oboru klinická a toxikologická analýzy (a případně i dalším zájemcům). Hlavním cílem je podat úvod do toxikokinetiky a farmakokinetiky, včetně zopakování a prohloubení základních potřebných znalostí z obecné toxikologie a z fyzikální chemie. V přednášce jsou probrány základní toxikokinetické procesy, související s dostupností účinné chemikálie organizmu. Na nich jsou vyloženy základní pojmy toxikokinetiky, používané modely jedno- a dvoukompartmentové a kinetické simulační fyziologické modely. Na seminářích jsou probírány potřebné výpočty modelů a jejich použití.
Poslední úprava: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
The lecture is intended for students of the first year of postgraduate studies in the field of clinical and toxicological analysis (and possibly also for other interested students). The main aim is to provide an introduction to toxicokinetics and pharmacokinetics, including a review and deepening of the basic knowledge required in general toxicology and physical chemistry. The basic toxicokinetic processes related to the availability of the active chemical to the body are discussed. The basic concepts of toxicokinetics, the one- and two-compartment models used, and kinetic physiological simulation models are laid out. The necessary model calculations and their application are discussed in the seminars.
Poslední úprava: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
Literatura -
Základním materiálem jsou prezentace k přednášce a materiály k semináři v SIS
Doporučená literatura knižní:
§Curry S. H., Welpton R.: Drug Disposition and Pharmacokinetics. From Principles to Applications. Wiley-Blackwel, 2011.
§Dostálek M. a kol.: Farmakokinetika. Praha, Grada 2006.
§Hartinger J, Šíma M., Slanař O.: Základní a aplikovaná farmakokinetika. Terapie, monitorování, praktické výpočty. Praha, Grada Publishing 2026.
§Jambhekar S. S., Breen P. J.: Basic Pharmacokinetics. London, Pharmaceutical Press 2009.
§Zathurecký L. a kol.: Biofarmácia a farmakokinetika. Martin, Osveta 1986.
Poslední úprava: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (15.02.2026)
Požadavky ke zkoušce -
Zápočet se uděluje po úspěšném absolvování zápočtového testu (doažení více než 65 % bodů z možných). V zápočtovém testu jsou především příklady ze semináře k přednášce.
Zkouška probíhá, po získání zápočtu, ústní formou. Zkouší se vše, co bylo odpřednášeno.
Studenti patřící mezi studenty se speciálními potřebami, kteří požadují navýšení času na zápočtový test nebo oddělenou místnost pro jeho konání, si musí tento termín domluvit se zkoušejícím nejméně 10 dní předem, jinak nebude na jejich požadavek brán zřetel.
Poslední úprava: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
The course-unit credit is awarded on the basis of a successfully written test focused on calculations (minimum limit is 65% of possible points).The exam takes oral form after obtaining the credit.Everything that has been recited is tested.
Poslední úprava: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (14.02.2025)
Poslední úprava: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (15.02.2026)
1. Terminology, terms and definitions. Knowledge of basic and general toxicilogy and chemical laws is necessary.
2. Bioavailability - toxicokinetic processes: absorption, transport, distribution, biotransformation, elimination; site of action.
3. Relationships between magnitude of a biological effect and concentration/dose (dose /concentration - response curves) and time. Relationships between chemical structure and biological activity.
4. Compartmental modelling and its use for quantitative evaluation of an exposure (clearance, area under curve, etc.)One- and two-compartmental models, calculation of kinetic parameters. Kinetics of the first and the zeroth order. Simulation of various routes of application.
5. Physiologically-based kinetic models. Simulation of physiological parameters of organisms and of physicochemical properties of an active chemical.
6. Mutual extrapolation of data obtained with various biological objects, extrapolation of data obtained with various routes of exposure, interupted exposure included.
7. Hazard and risk. Quantitative assessment of risk of exposure to chemicals: hazard identification, exposure measurement, dose(concentration )-response curve establishment, characterization of population exposed.Influence of the exposure to chemicals on environmental and human health.
Poslední úprava: SUCHAN (20.04.2005)
Výsledky učení -
Výstupy z učení.
Po absolvování tohoto předmětu student:
• Rozumí základním principům toxikokinetiky, včetně toho, jak se xenobiotika pohybují v organismu, a je schopen popsat trendy těchto procesů pomocí matematických funkcí.
• Dokáže popsat různé způsoby vstupu xenobiotik do organismu, včetně perorálního, inhalačního a transdermálního, a rozumí faktorům, které tyto procesy ovlivňují.
• Konkrétně je schopen vysvětlit first-pass efekt u perorálního vstupu a vliv velikosti částic u inhalačního vstupu. Rozumí, jak stav pokožky ovlivňuje transdermální vstup.
• Chápe, jak krevní oběh a vlastnosti tkání ovlivňují distribuci xenobiotik v organismu.
• Je schopen popsat průchodnost stěn krevních kapilár a rozdíly mezi různými typy tkání.
• Rozumí tomu, jak lipofilita xenobiotika a prokrvení tkáně ovlivňují distribuci.
• Je schopen definovat distribuční objem a interpretovat jeho hodnotu pro různé typy xenobiotik (lipofilní vs. hydrofilní).
• Zná hlavní cesty vylučování xenobiotik z organismu, včetně ledvin, jater, plic a dalších cest, a rozumí faktorům, které tyto procesy ovlivňují.
• Dokáže vysvětlit, jak se molekulová hmotnost a biotransformační mechanismy podílejí na určení vylučovací cesty.
• Je schopen popsat enterohepatální cyklus a jeho vliv na eliminaci xenobiotik.
• Rozumí principům kompartmentového modelování a je schopen rozlišovat mezi jednokompartmentovými, dvoukompartmentovými a tříkompartmentovými modely.
• Je obeznámen s klasifikací kompartmentových modelů (otevřené vs. uzavřené), dokáže popsat vazby mezi kompartmenty.
• Zná kinetické parametry, jako jsou rychlostní konstanty, poločas, plocha pod křivkou, distribuční objem a clearance.
• Chápe rozdíl mezi lineárními a nelineárními modely a dokáže vysvětlit Batemanovu funkci pro extravaskulární podání.
• Je schopen aplikovat modely pro opakované podávání xenobiotik a chápe koncept kumulace.
• Rozumí Dostovu poměru a jeho významu pro stanovení koncentrace látky při opakovaném dávkování. Dokáže vysvětlit frakci dosažení ustáleného stavu a význam nárazové a udržovací dávky.
• Rozumí principům nelineární kinetiky a její aplikaci v případě nasycení transportních mechanismů.
• Je schopen definovat clearance a chápe její význam v perfusních modelech.
• Rozumí fyziologickým farmakokinetickým modelům, které berou v úvahu průtok krve, distribuční objem a rozdělovací koeficient v jednotlivých orgánech
• Je seznámen s biotransformací xenobiotik a jejich metabolity a jejich vlivu na účinek xenobiotika
• Dokáže popsat vliv aktivity ledvin na kinetiku metabolitů
• Je schopen aplikovat matematické vztahy a rovnice pro výpočet koncentrací xenobiotik v organismu.
• Dokáže aplikovat modely pro intravenózní, extravaskulární (perorální, rektální) podávání, a infuze. • Je schopen analyzovat a interpretovat grafické znázornění koncentrace xenobiotika v čase.
Tyto výstupy by měly studentovi umožnit komplexní pochopení procesů, které se odehrávají s xenobiotiky v organismu, a schopnost aplikovat tyto znalosti v praxi.
Poslední úprava: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (15.02.2026)
Learning Outcomes
Upon completion of this course, the student:
Understands the basic principles of toxicokinetics, including the movement of xenobiotics within the body, and is able to describe trends in these processes using mathematical functions.
Is able to describe the various routes of xenobiotic entry into the body, including oral, inhalational, and transdermal routes, and understands the factors influencing these processes.
Specifically, is able to explain the first-pass effect associated with oral administration and the influence of particle size in inhalational exposure. Understands how the condition of the skin affects transdermal absorption.
Understands how blood circulation and tissue properties influence the distribution of xenobiotics within the body.
Is able to describe the permeability of capillary walls and the differences among various tissue types.
Understands how xenobiotic lipophilicity and tissue perfusion affect distribution.
Is able to define volume of distribution and interpret its values for different types of xenobiotics (lipophilic vs. hydrophilic).
Is familiar with the main routes of xenobiotic elimination from the body, including renal, hepatic, pulmonary, and other pathways, and understands the factors influencing these processes.
Is able to explain how molecular weight and biotransformation mechanisms determine the route of elimination.
Is able to describe the enterohepatic cycle and its impact on xenobiotic elimination.
Understands the principles of compartmental modeling and is able to distinguish between one-compartment, two-compartment, and three-compartment models.
Is familiar with the classification of compartmental models (open vs. closed systems) and is able to describe the relationships between compartments.
Knows key kinetic parameters such as rate constants, half-life, area under the curve (AUC), volume of distribution, and clearance.
Understands the difference between linear and nonlinear models and is able to explain the Bateman function for extravascular administration.
Is able to apply models for repeated dosing of xenobiotics and understands the concept of accumulation.
Understands Dost’s ratio and its significance in determining substance concentration during repeated dosing. Is able to explain the fraction of steady state achieved and the significance of loading and maintenance doses.
Understands the principles of nonlinear kinetics and its application in cases of saturation of transport mechanisms.
Is able to define clearance and understands its significance in perfusion models.
Understands physiologically based pharmacokinetic models that take into account blood flow, volume of distribution, and partition coefficients in individual organs.
Is familiar with the biotransformation of xenobiotics and their metabolites and their influence on the effect of the xenobiotic.
Is able to describe the influence of renal function on the kinetics of metabolites.
Is able to apply mathematical relationships and equations to calculate xenobiotic concentrations in the body.
Is able to apply models for intravenous, extravascular (oral, rectal) administration, and infusion.
Is able to analyze and interpret graphical representations of xenobiotic concentration over time.
These learning outcomes should enable the student to gain a comprehensive understanding of the processes undergone by xenobiotics in the body and to apply this knowledge in practice.
Poslední úprava: Nesměrák Karel, doc. RNDr., Ph.D. (15.02.2026)
