For lægemidler, der skal distribueres gennem kroppen gennem blodet, kan effektiviteten afhænge af graden af dets binding til blodplasmaproteiner . Jo mindre stoffet binder, jo større effekt har det. De vigtigste blodproteiner, som lægemidler binder til, er albuminer , lipoproteiner , glycoproteiner og globuliner (α, β, γ).
Lægemidler findes i blodet i to former: bundet og ubundet. Afhængigt af et bestemt lægemiddels affinitet til plasmaproteiner, kan en del af lægemidlet omdannes til plasmaproteinbundet form, mens resten forbliver ubundet. Hvis proteinbinding er reversibel, vil de bundne og ubundne former være i kemisk ligevægt som følger:
Proteiner + lægemidler ⇌ protein-lægemiddelkompleks
Det er den ubundne del af lægemidlet, der vil have den terapeutiske virkning. Denne del kan også udsættes for biotransformation og/eller eliminering. For eksempel er den "bundne del" af antikoagulanten warfarin 97%. Det betyder, at af alt warfarin, der administreres til kroppen, er 97 % bundet til blodproteiner. De resterende 3 % (ubundet del) af lægemidlet er aktivt og kan trækkes ud.
Proteinbinding kan påvirke lægemidlers halveringstid . Den bundne del fungerer som et reservoir eller depot, hvorfra lægemidlet langsomt frigives som en fri form. Mens den ubundne del bliver metaboliseret og/eller udskilt fra kroppen, vil den bundne del blive frigivet for at opretholde balancen.
Da albumin er en base, vil sure og neutrale præparater først binde til albumin. Hvis albuminfraktionen bliver mættet, binder dette lægemiddel sig til lipoproteiner. De vigtigste lægemidler binder sig til surt alfa-1-syreglycoprotein. Dette er vigtigt, fordi forskellige tilstande kan påvirke plasmaniveauer af albumin, alfa-1-syreglycoprotein og lipoproteiner.
Kun ubundne fraktioner af lægemidlet metaboliseres i leveren og andre organer. Jo mere lægemidlet går over i den frie form, jo mere metaboliseres det. Når niveauet af frit lægemiddel ændres, ændres distributionsvolumenet også, da lægemidlet frit kan passere ind i vævene, hvilket fører til et fald i plasmakoncentrationsniveauet. For lægemidler, der biotransformeres hurtigt, er clearance afhængig af leverens blodgennemstrømning. For lægemidler, der biotransformeres langsomt, påvirker ændringer i niveauet af den ubundne fraktion af lægemidlet direkte dets clearance.
Mængden af den ubundne fraktion kan ændres af en række faktorer, såsom koncentrationen af lægemidlet i kroppen, mængden og kvaliteten af plasmaproteiner og tilstedeværelsen af andre lægemidler, der har en større affinitet til plasmaproteiner. Administration af højere koncentrationer af lægemidlet kan resultere i en stigning i den ubundne fraktion, da plasmaproteinerne vil være mættede med lægemidlet, og eventuelt overskydende lægemiddel vil ikke binde. Hvis mængden af plasmaproteiner falder (med øget katabolisme , kakeksi , underernæring , sygdomme i lever, nyrer), vil andelen af ubundet lægemiddel stige. Desuden kan tilstanden af plasmaproteiner påvirke mængden af lægemiddel, de er i stand til at binde.
Brugen af to lægemidler på samme tid kan påvirke deres binding til plasmaproteiner. Antag for eksempel, at lægemiddel A og lægemiddel B er i stand til at binde sig til proteiner. Hvis vi injicerer lægemiddel A, vil det binde sig til proteiner. Men hvis vi også introducerer lægemiddel B, så kan det fortrænge lægemiddel A, og derved øge dets ubundne fraktion. Dette kan øge aktiviteten af lægemidler, da kun ubundne fraktioner kan være aktive.
Proteinbindingseffekten er mest signifikant for lægemidler, der har en høj affinitet (>95%) og et lavt terapeutisk indeks , såsom warfarin. Et lavt terapeutisk indeks indikerer, at der er en høj risiko for en toksisk virkning ved brug af lægemidlet. Da warfarin er et antikoagulant med et lavt terapeutisk indeks, kan det forårsage blødninger, hvis det korrekte niveau af tilgængelighed ikke opretholdes. Hvis en patient tager warfarin samtidig med andre lægemidler, der fortrænger warfarin fra plasmaproteiner, såsom sulfonamider , kan dette føre til en øget risiko for blødning.