Die Bedeutung der verschiedenen renalen Mechanismen (Filtration, aktive Sekretion und Rückresorption) für die Eliminationsrate eines Pharmakons, lässt sich mit Hilfe der Clearance veranschaulichen, die ein Maß für die Effektivität der Eliminationsvorgänge in der Niere darstellt.

Dieser Begriff läßt sich einfach ableiten: Beim Menschen werden in den Glomeruli durchschnittlich 130 ml Plasmawasser pro Minute mit dem darin gelöster Pharmakon abfiltriert. Das Wasser wird anschließend in den Tubuli fast quantitativ, d.h. ca. 129 ml, rückresorbiert. Dies bedeutet, daß zunächst 129 ml Plasma/min vom Pharmakon befreit werden. Die Clearance entspricht der von dem betreffenden Stoff pro Minute gereinigten Plasmamenge. Für Stoffe, die ausschließlich durch Filtration, ohne Beteiligung anderer Mechanismen, in der Niere ausgeschieden werden, ergibt sich demnach ein Wert von 129. Wird ein Pharmakon in den Tubuli teilweise rückresorbiert, muß die Clearance unter 129 absinken. Kommt zur Filtration jedoch noch ein aktiver Sekretionsvorgang hinzu, kann sie über 129 ml ansteigen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß es sich in diesem Falle nur um die sogenannte renale Clearance handelt.

Da Stoffe in der Regel nicht nur über die Niere, sondern auch über andere extrarenale Wege ausgeschieden werden, stellt die renale Clearance nur eine Kenngröße für den Nierenanteil im Rahmen der sogenannten totalen oder Gesamtkörper-Clearance dar. Nur in jenen Fällen, in denen ein Pharmakon ausschließlich renal eliminiert wird, sind renale Clearance und totale Clearance identisch. Für pharmakologische Zwecke wird die Clearance am zweckmäßigsten in Form der Plasma-Halbwertszeit (t50%) des betreffenden Pharmakons umschrieben. Sie gibt den Zeitraum an, innerhalb dessen die Blutkonzentration auf die Hälfte des Initialwertes abgesunken ist und hängt auch von den extrarenalen Faktoren ab. Die Halbwertszeit eines Stoffes, als Maß seiner Ausscheidungsgeschwindigkeit, läßt sich als pharmakokinetischer Parameter rechnerisch aus dem abfallenden Schenkel der Bateman-Funktion ermitteln. Mathematisch gesehen handelt es sich dabei wie bei den Absorptionsvorgängen, nur in umgekehrter Richtung, um einen exponentiell verlaufenden Prozeß: Pro Zeiteinheit wird ein gleicher Prozentsatz der vorhandenen Konzentration eliminiert. Nur in ganz wenigen Fällen (z.B. beim Alkohol) ist eine Entfernung des gleichen absoluten Betrages pro Zeiteinheit bekannt. Die Halbwertszeiten von Pharmaka können von Stoff zu Stoff erheblich schwanken. (t.B. beträgt die t5o% für Tubocurarin ca. 13 Min., für Acetylsalizylsäure ca. 5 Stunden, für Barbital ca. 8 Tage). Es ist aber zu berücksichtigen, daß die Plasmahalbwertszeit nicht in jedem Falle mit der Wirkdauer konform geht. Bestimmte Stoffe, die nicht mehr im Plasma nachweisbar sind, können durchaus noch an ihrem Wirkort haften (z.B. ß-Rezeptorenblocker) und eine gegenüber der Plasmahalbwertszeit wesentlich längere sogenannte pharmakologische Halbwertszeit besitzen. Grundsätzlich ist aber die Kenntnis der Ausscheidungsdaten für die Voraussage der Wirkungsdauer einer Einzeldosis und die entsprechend erforderliche Applikationsfrequenz ein Parameter von therapeutisch hoher Bedeutung. Dies ist insbesondere bei Mehrfachdosierungen für jene Stoffe wichtig, die nur geringe therapeutische Breite (siehe Pharmakodynamik) besitzen (z.B. Herzglykoside) und die bei zu hoher Dosierung oder zu schneller Verabreichungsfolge (Dosierfrequenz) eine Kumulation (d.h. progrediente Zunahme der Wirkstoffkonzentration im Blut bei wiederholter Dosierung) zeigen können.

In der Regel kann auf die wiederholte Gabe von Einzeldosen nicht verzichtet werden, um einen therapeutischen Wirkspiegel zu erreichen und diesen auch aufrecht zu erhalten. Die Entstehung des Blutspiegels bei wiederholter Gabe eines Pharmakons in ein dem Kreislauf vorgeschaltetes Kompartiment (z.B. bei den praktisch besonders wichtigen oralen Verabreichungen) läßt sich einfach ableiten: Bei jeder Einzelapplikation eines Stoffes wird im Blut, in Abhängigkeit von der Dosis sowie den Absorptions- und Eliminationsprozessen, eine Zeit-Konzentrationskurve bewirkt. Mehrfache zeitlich verschobene Applikationen erzeugen somit eine Folge von zeitlich verschobenen Zeit-Konzentrationskurven. Werden die Zeiträume zwischen den einzelnen Applikationen (Dosierintervalle) so gewählt, daß jeweils die nachfolgende Applikation in die noch nicht abgeschlossene Eliminationsphase der vorhergehenden Applikation fällt, addiert sich die neue Dosis auf die noch vorhandene Pharmakonzentration. Es resultiert eine wellenförmig verlaufende, ansteigende Blutspiegelkurve. Bei fortgesetzter gleichbleibender Dosierung und gleichbleibenden Dosierintervallen ist der Anstieg der Kurve erst dann beendet, wenn ein Blutspiegel erreicht ist, bei dem Absorptions- und Eliminationsgeschwindigkeit, also Zufuhr und Ausscheidung, im Gleichgewicht stehen.

Bei Stoffen mit niedriger Halbwertszeit besteht selten die Gefahr der Erreichung toxischer Wirkspiegel, da selbst bei hoher Dosierfrequenz eine nennenswerte Erhöhung des Blutspiegels nicht auftritt. Schwieriger ist die Situation bei Stoffen, die eine hohe Halbwertszeit haben. Hier kann es bei zu kurzen Dosierintervallen oder zu hohen Dosen zu Kumulationsprozessen kommen, da bei diesen erst bei hohen Blutspiegelwerten ein Ausgleich zwischen Invasions- und Evasionsvorgängen auftritt. Zusätzlich belastend wirken sich noch pathologische Veränderungen der Ausscheidungsorgane (z.B. Leber- oder Nierenerkrankungen) aus, wodurch das Gleichgewicht zugunsten der Absorptionsvorgänge verlagert wird. Es ist aber grundsätzlich festzustellen, daß jede in einem bestimmten Intervall gegebene repetitive Gabe von Pharmaka, die theoretische Möglichkeit einer Kumulation beinhaltet. Diese tritt hiernach immer auf, wenn pro Zeiteinheit mehr aufgenommen als ausgeschieden wird, kann somit prinzipiell für jedes Pharmakon zutreffen. Daher ist der Begriff “kumulierende Stoffe” an sich unkorrekt. Das Ausmaß einer Kumulation ist vielmehr lediglich eine Funktion der Anzahl an Dosen pro Halbwertszeit (somit des Dosierintervalls), hängt demnach nicht vom Stoff, sondern von dem den das Arzneimittel verabreichenden Therapeuten ab. Vom praktischen Standpunkt her kommen nur wenige Pharmaka vor, die schon bei niedriger Dosierfrequenz eine kumulierende Blutspiegelkurve zeigen (u.a. einige Herzglykoside).