본문내용
1. 약리학의 기본 원리
1.1. 약역학
1.1.1. 약물 작용 기전
약물은 생체 내에서 다양한 작용 기전을 통해 효과를 나타낸다. 약물은 주로 세포의 특정 부위에 결합하여 효과를 나타내며, 주된 약물 결합 표적은 단백질이다. 대표적인 약물 결합 표적 단백질로는 이온통로, 수송단백질, 효소, 수용체가 있다.
이온통로 수용체는 특정 약물과의 결합에 의해 이온통로가 활성화되어 작용을 나타낸다. 예를 들어 국소마취제가 신경세포막의 전압 의존성 Na+ 통로에 결합하여 Na+의 세포내 유입을 봉쇄함으로써 마취 효과를 나타낸다.
G단백질 연계 수용체는 7회 세포막을 통과하는 α-helix 구조로 되어 있다. 작용제가 이 수용체에 결합하여 활성화되면 G단백질의 α아형이 adenylyl cyclase를 활성화시켜 cAMP 합성을 촉진한다. cAMP는 protein kinase A를 활성화시켜 세포내 단백질을 인산화함으로써 세포 기능의 변화를 유도한다.
효소연계 수용체는 1개의 세포막 통과 도메인을 가지며, 세포질 쪽에 효소의 촉매부위를 가지고 있다. 작용제가 이 수용체에 결합하여 활성화되면 일반적으로 수용체가 이합체화된 후 효소가 활성화되어 표적단백질을 인산화시킨다. 예를 들어 아스피린은 프로스타글란딘을 생성하는 효소인 cyclooxygenase와 결합하여 이 효소의 작용을 억제함으로써 항염증, 진통, 해열 작용을 나타낸다.
세포내 수용체는 호르몬이나 신경전달물질 등을 인지하는 세포 단백질이다. 약물 또는 호르몬이 이 수용체에 결합하면 수용체가 활성 형상으로 변화하게 되는데, 이러한 입체형태의 변화는 특정 DNA 부위에 대한 결합을 증가시켜 특정 단백질의 생산을 증가 또는 억제하게 된다.
따라서 약물은 다양한 결합 표적 단백질과의 상호작용을 통해 생체 내에서 다양한 효과를 나타내게 된다.
1.1.2. 약물 수용체
약물 수용체는 약물이 결합하여 약물 작용을 나타내는 세포 성분을 말한다. 약물은 주로 세포 단백질인 수용체에 결합하여 작용을 나타내며, 가장 중요한 약물 결합 표적은 단백질이다. 수용체에는 이온통로, 수송단백질, 효소, 세포내 수용체 등 다양한 유형이 존재한다.
이온통로 수용체는 특정 약물과의 결합에 의해 이온통로가 활성화되면서 작용을 나타낸다. 예를 들어 국소마취제가 신경세포막의 전압의존성 Na+ 통로에 결합하여 Na+의 세포내 유입을 차단함으로써 마취 효과를 나타낸다.
G단백질 연계 수용체는 7개의 세포막을 관통하는 α-나선 구조를 지니고 있다. 이 수용체에 작용제가 결합하여 활성화되면 연계된 G단백질의 α아형이 활성화되어 세포내 효소인 adenylyl cyclase를 활성화시킨다. 이로 인해 cAMP가 생성되고, cAMP는 다시 protein kinase A를 활성화시켜 여러 세포 기능의 변화를 유발한다.
효소연계 수용체는 1개의 세포막 통과 도메인을 가지며 세포질 쪽에 효소의 촉매 부위를 가지고 있다. 작용제가 수용체에 결합하면 일반적으로 수용체가 이합체화된 후 효소가 활성화되어 표적 단백질을 인산화시킨다. 예를 들어 아스피린은 프로스타글란딘을 생성하는 효소인 cyclooxygenase와 결합하여 이 효소의 작용을 억제함으로써 항염증, 진통, 해열 작용을 나타낸다.
마지막으로 세포내 수용체는 호르몬이나 신경전달물질 등을 인지하는 세포 단백질이다. 약물이나 호르몬이 수용체에 결합하면 수용체가 활성 형상으로 변화하여 특정 DNA 부위에 대한 결합이 증가됨으로써 특정 단백질의 생산이 증가 또는 억제된다.
이처럼 약물 수용체는 다양한 유형으로 존재하며, 약물이 이들 수용체에 결합하여 다양한 생리적 효과를 나타내는 것이 약물 작용의 근본 기전이라고 할 수 있다.
1.1.3. 약물 작용제와 길항제
약물 작용제는 수용체와 결합하여 조직 장기의 고유한 반응을 일으키는 약물이다. 작용제에는 완전 작용제와 부분 작용제가 있다. 완전 작용제는 수용체를 최대로 활성화시키는 약물이며, 부분 작용제는 완전 작용제보다는 약한 활성화를 보이는 약물이다.
길항제는 수용체의 작용제 결합부위에 결합하나 아무런 작용을 나타내지 않고 작용제의 결합을 방해함으로써, 작용제에 의한 반응을 감소시키는 약물이다. 길항제는 수용체에 결합하여 작용제의 결합을 방해하거나, 수용체를 비활성화시켜 작용제의 반응을 감소시킨다.
예를 들어, 히스타민 작용제인 히스타민에 대한 항히스타민제는 히스타민 수용체에 결합하여 히스타민의 작용을 차단하는 길항제이다. 또한 아세틸콜린 작용제에 대한 길항제인 아트로핀은 아세틸콜린 수용체에 결합하여 아세틸콜린의 작용을 방해한다.
이처럼 작용제와 길항제는 약물이 수용체에 결합하여 생리적 효과를 나타내는 과정에서 서로 대조적인 역할을 한다. 작용제는 수용체를 활성화시켜 원래의 생리적 반응을 유발하지만, 길항제는 수용체에 결합하여 작용제의 작용을 억제한다. 이러한 약물 작용제와 길항제의 상호작용은 약물 효과를 조절하고 통제하는 데 핵심적인 역할을 한다.""
1.2. 약동학
1.2.1. 약물의 체내 이동
약물의 체내 이동은 약물이 투여된 후 체내에서 나타나는 다양한 과정들을 의미한다. 약물은 체내에서 흡수, 분포, 대사, 배설 과정을 거치면서 효과가 나타났다가 사라지게 된다. 이러한 약물의 이동 과정을 연구하는 약리학의 분야를 약동학이라고 한다.
약물이 투여된 후 체내에 들어가게 되면, 대부분의 약물은 1개 이상의 세포막을 통과하게 된다. 세포막은 지질 이중층 구조로 되어 있으며, 다양한 단백질이 불규칙적으로 분포되어 있는데, 약물은 이러한 세포막을 통과하는 다음과 같은 기전들을 통해 체내에서 이동하게 된다.
첫째, 확산이다. 약물이 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 수동적 이동 방식으로, 이 과정에는 에너지가 필요하지 않는다. 둘째, 여과이다. 작은 크기의 약물들이 세포막 단백질로 이루어진 작은 통로를 통해 이동하는 수동적 이동 방식이다. 셋째, 운반체를 통한 이동이다. 운반체라 불리는 세포막 단백질과 약물이 복합체를 형성하면서 능동적으로 이동하는 방식으로, 이 과정에는 에너지가 소모된다. 넷째, 세포 흡수이다. 약물이 세포막에 둘러싸여 세포 내부로 유입되는 능동적 이동 방식이다.
위와 같은 기전을 통해 약물은 체내에서 흡수, 분포, 대사, 배설의 과정을 거치게 된다. 경구 투여된 약물은 주로 위와 소장에서 흡수되며, 소화관 외 투여 방식으로는 주사, 흡입, 피부 투여 등이 있다. 약물이 혈액으로 흡수된 후에는 모세혈관을 통해 각 조직으로 분포하게 되며, 일부 약물들은 특정 장기나 조직으로 선택적으로 분포하기도 한다. 약물은 대부분 간에서 대사되어 불활성화되거나 배설 가능한 형태로 전환되며, 주로 콩팥을 통해 소변으로 배출된다. 이 외에도 담즙을 통한 배출, 호흡기를 통한 배출 등의 경로로 체외로 배설된다.
이처럼 약물은 체내에서 다양한 과정을 거치면서 이동하게 되는데, 이러한 약물의 체내 이동 과정은 약물의 효과와 부작용을 이해하고 예측하는 데 매우 중요한 정보를 제공한다.
1.2.2. 약물의 흡수
약물의 흡수는 투여된 약물이 혈류로 들어가는 과정으로, 대부분의 약물은 체내에서 흡수, 분포, 대사, 배설되는 과정 중에 세포막을 통과하게 된다. 세포막은 두 겹의 지방층에 다양한 단백질이 불규칙적으로 산재되어 있는 구조로, 약물은 확산, 여과, 운반체를 통한 이동, 세포 흡수 등의 기전을 통해 세포막을 통과한다"".
경구투여는 치료 약물 투여 방법 중 가장 일반적으로 사용되는데, 치통이 없고 투약이 편리하며 비용이 적게 드는 장점이 있다. 그러나 약물의 흡수가 비교적 느려 개체 간 약물 반응 차이가 크게 나타나는 단점이 있다. 경구로 투여된 약물은 주로 위와 소장에서 흡수되며, 주요 영향 요인으로는 pH, 점막표면적, 위배출, 투여 형태, 약물 불활성화 등이 있다"".
설하투여는 약물이 혀 밑 상피를 통해 흡수되도록 하는 투여 방법으로, 위산이나 장 효소에 의한 파괴를 피할 수 있어 경구투여보다 효과적일 수 있으며 작용 발현 시간도 더 빠르다. 직장 내 투여는 의식이 없거나 구토가 있는 환자와 같이 다른 경로로 투여할 수 없는 경우에 사용된다. 이 경우 흡수된 약물의 상당 부분이 간을 통과하지 않고 전신 순환으로 유입되지만 흡수율은 예측하기 어렵다"".
소화관 외 투여 방법으로는 흡입과 주사 투여가 있다. 흡입 투여는 폐포막의 투과성이 매우 좋아 치료 가스, 흡입마취제 등의 휘발성 물질이나 에어로졸 형태의 약물 투여에 사용된다. 주사 투여는 경구투여가 불가능한 경우나 신속한 효과가 필요할 때 또는 혈중 농도 조절이 어려운 경우에 사용되는데, 주사 경로에 따라 피하, 근육내, 정맥내, 동맥내 등으로 구분된다"".
피부 및 점막을 통한 투여 방법으로는 멀미예방 패취, 금연보조용 니코틴 패치 등이 있다. 이러한 경로를 통해 약물이 천천히 흡수되어 지속적인 혈중 농도 유지가 가능하다"".
1.2.3. 약물의 분포
약물의 분포는 투여된 약물이 혈액을 통해 각 조직으로 이동하는 과정을 말한다. 약물은 모세혈관을 통해 빠르게 확산되어 혈관 밖으로 이동하며, 세포막을 통과하여 세포 내로 유입될 수 있다. 또한 일부 약물은 특정 조직이나 기관에 선택적으로 분포하게 된다.
약물의 분포는 모세혈관의 투과성, 약물의 지용성, 혈장 단백질과의 결합, 능동 수송체를 통한 이동 등의 요인에 의해 영향을 받는다. 지용성이 높은 약물일수록 세포막을 잘 통과하여 더 넓게 분포할 수 있다. 혈장 단백질에 결합된 약물은 단백질과 분리되어야만 생물학적 활성을 나타낼 수 있다. 또한 일부 약물은 특정 수송체를 통해 선택적으로 특정 조직으로 이동할 수 있다.
약물의 분포 양상은 약물의 효과 발현과 관련이 깊다. 약물이 작용해야 할 표적 조직에 충분히 도달하지 못하면 치료 효과가 나타나기 어렵다. 반면 다른 조직에 과도하게 분포하게 되면 원치 않는 부작용이 발생할 수 있다. 따라서 약물의 효과적이고 안전한 사용을 위해서는 약물의 분포 특성에 대한 이해가 필요하다.""
1.2.4. 약물의 대사
약물의 대사는 지용성 약물의 배설을 위한 필수 경로이다. 약물은 신체의 어떤 조직에서든 대사될 수 있지만, 약물 대사에 있어서 가장 중요한 효소계는 간에 가장 많이 존재한다.
약물이 간으로 진입하는 혈류 상태에 따라 약물 대사 속도가 결정된다. 간으로의 혈류가 증가할수록 약물이 빨리 대사되며, 감소할수록 대사 속도가 느려진다. 간경화나 심장부전과 같이 간 혈류를 감소시키는 상태에서는 약물 대사 속도가 저하된다.
약물에 의해 마이크로솜 효소의 합성이 증가되면 대사 속도가 빨라질 수 있다. 이러한 효소 유도 현상은 약물 간 상호작용의 주요 기전 중 하나이다. 또한 개인마다 약물...
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