Ketika obat digunakan untuk mengobati atau mencegah penyakit, dosis harus diberikan yang mencapai konsentrasi yang diperlukan untuk efek yang diinginkan, namun tetap pada tingkat dalam darah yang tidak menyebabkan toksisitas yang berlebihan. Proses yang menentukan ini secara kolektif disebut farmakokinetik. Ini melibatkan studi tentang penyerapan obat ke dalam tubuh, distribusi ke seluruh tubuh, dan metabolisme dan ekskresi untuk menghilangkan obat dari tubuh. Banyak faktor yang berkontribusi terhadap variabilitas dalam farmakokinetik obat yang diberikan, termasuk usia, jenis kelamin, berat badan, dan kondisi medis. Kadang-kadang, farmakokinetik disebut sebagai farmakokinetik klinis.
Ketika obat diberikan dengan cara apapun selain rute intravena, obat itu harus diserap melintasi membran biologis untuk mencapai darah. Paling sering, ini mengacu pada obat oral yang diserap dari saluran gastrointestinal (GI). Persentase dosis yang mencapai darah setelah penyerapan disebut bioavailabilitas.
Alasan paling umum untuk bioavailabilitas oral yang rendah adalah metabolisme lintas pertama. Semua obat yang diserap dari saluran GI melewati hati terlebih dahulu. Di sini, obat-obatan dapat secara signifikan dipecah, atau dimetabolisme, sebelum mencapai darah. Alasan lain untuk penurunan bioavailabilitas oral termasuk penghancuran obat oleh asam lambung dan penghambatan penyerapan oleh makanan. Beberapa obat memiliki daya serap yang jenuh, artinya hanya sejumlah tertentu yang dapat diserap dalam satu waktu.
Setelah obat berada di dalam darah, mungkin tetap ada atau masuk ke berbagai jaringan di seluruh tubuh. Volume distribusi (Vd) merupakan indikasi sejauh mana suatu obat didistribusikan di luar darah. Ini adalah hubungan matematis antara jumlah obat dalam tubuh dan konsentrasi dalam darah. Ini adalah volume virtual, bukan fisiologis, dan menyatakan volume yang akan dibutuhkan untuk menampung semua obat dalam tubuh pada setiap titik waktu.
Secara praktis, Vd digunakan untuk menghitung dosis muatan untuk suatu obat. Ini adalah jumlah obat yang akan dengan cepat mencapai konsentrasi efektif dalam darah. Ini adalah dosis yang mengisi tangki sepenuhnya, jika Anda mau. Dosis pemuatan akan lebih besar untuk obat dengan Vd besar dibandingkan dengan obat dengan Vd kecil.
Waktu paruh suatu obat adalah waktu yang diperlukan agar konsentrasi dalam darah berkurang setengahnya. Biasanya dinyatakan dalam jam, tetapi untuk beberapa obat, mungkin dalam hitungan menit atau selama beberapa hari. Waktu paruh dipertimbangkan ketika menentukan seberapa sering dosis obat. Waktu paruh yang lebih lama berarti obat dapat diberikan lebih jarang.
Beberapa organ dalam tubuh memiliki kemampuan untuk memecah obat. Ini disebut metabolisme obat. Organ dengan kemampuan metabolisme meliputi hati, ginjal, saluran GI, dan paru-paru. Bahkan darah mengandung enzim yang dapat memetabolisme obat.
Enzim di hati yang memetabolisme obat berevolusi jauh sebelum manusia meminum obat dengan sengaja. Enzim ini menonaktifkan racun yang secara tidak sengaja tertelan, sehingga mencegah kerusakan pada tubuh. Karena banyak obat merupakan turunan dari zat alami, mereka juga rentan terhadap kerusakan oleh enzim hati. Penyakit hati, seperti sirosis atau hepatitis, dapat menurunkan kemampuan tubuh untuk memetabolisme obat.
Dua proses terpisah mencirikan metabolisme oleh hati: reaksi fase I dan reaksi fase II. Reaksi fase I biasanya menonaktifkan atau mendetoksifikasi obat. Setelah inaktivasi, reaksi fase II menambahkan molekul yang membuat obat lebih larut dalam air. Hal ini meningkatkan eliminasi obat oleh ginjal.
Enzim fase I yang paling umum di hati disebut enzim sitokrom P450. Beberapa obat dapat meningkatkan produksi enzim ini oleh hati, yang menyebabkan penurunan konsentrasi obat yang dimetabolisme dalam darah. Ini disebut induksi enzim. Obat lain dapat menghambat enzim sitokrom P450. Obat ini disebut inhibitor enzim, dan mereka dapat menyebabkan peningkatan konsentrasi obat yang dimetabolisme.
Langkah terakhir dalam farmakokinetik adalah eliminasi obat dari tubuh, juga disebut ekskresi atau pembersihan. Untuk sebagian besar obat, pembersihan adalah faktor konstan, terlepas dari berapa banyak obat yang tersisa di dalam tubuh. Ini disebut farmakokinetik linier. Namun, untuk beberapa obat, klirensnya jenuh, biasanya karena enzim metabolisme hanya dapat memecah sejumlah obat pada satu waktu. Obat dengan metabolisme jenuh dan/atau pembersihan menunjukkan farmakokinetik non-linear.
Pembersihan obat dilakukan terutama oleh ginjal. Obat yang tidak aktif diekskresikan ke dalam urin dan dikeluarkan dari tubuh. Penurunan fungsi ginjal, baik sebagai akibat dari usia atau penyakit seperti diabetes atau tekanan darah tinggi, dapat menurunkan kemampuan tubuh untuk menghilangkan obat-obatan. Hati juga mengekskresikan obat, biasanya ke dalam empedu dengan eliminasi melalui feses.