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O processo de eliminação de fármacos ocorre principalmente nos rins e fígado. A eliminação da maioria dos medicamentos é diretamente proporcional à concentração sérica, conhecida como eliminação de primeira ordem. Porém, para alguns medicamentos, como a fenitoína, a depuração é descrita como dose-dependente, a qual caracteriza-se por limitação na capacidade de eliminação, prolongamento do tempo de meia vida e aumento do risco de toxicidade. Esses efeitos se devem
à capacidade reduzida dos rins de eliminar a fenitoína, devido à saturação do processo de filtração glomerular.
à capacidade máxima do fígado de metabolizar a fenitoína por mecanismos oxidativos, via CYP2C9 e CYP2C19.
à elevada ligação da fenitoína às proteínas plasmáticas, que reduz a fração livre do fármaco e impede seu metabolismo e eliminação.
à absorção errática da fenitoína, que depende da formulação, tornando imprevisível seu nível plasmático e sua metabolização e eliminação.