약동학, 약물 효과 관련 parameter (pKa, Kd, Ki, IC50, EC50)

Song·2023년 9월 27일
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Cmax : Maximum concentration

약물 투여 후 최고 혈중 농도를 나타내며 약물이 충분히 흡수 되었는지 알 수 있는 지표이다.


Tmax : Time to reach Cmax

Cmax에 이르기까지 걸리는 시간으로, 이때부터는 약물의 흡수와 배설 속도가 같아진다.

AUC : area under the curve of a plasma concentration versus time profile

혈중 약물 농도-시간 곡선 아래 면적으로 약물의 생체 흡수율의 정도를 의미한다.

시간은 일정 시간까지 t로 설정할 수도 있고, 무한 시간으로 설정 할 수도 있다.

약물의 생체이용율을 비교할 때 사용 가능하다.

Vd : Volume of distribution

약물은 그 물리화학적 성질에 따라 혈장에서 조직에 분포하는 정도가 달라진다.

하지만 외부에서 측정 가능한 약물 농도는 혈장 속 약물 농도 뿐이기 때문에

이를 조직 내 분포를 표현하기 위해 Vd가 사용된다.

분자량이 작거나 지용성인 약물 분자는 세포막 통과가 쉽고,

혈관 외부로 이동이 쉽기 때문에 높은 Vd를 보인다.

따라서 Vd가 높을수록 Cmax는 낮아지게 된다.

( 혈장 속에 존재하는 비율이 낮고, 빠르게 조직으로 분포되기 때문에..)

CL : Total plasma clearance

청소율이라고 한다.

몸이 약물을 제거하는 능력을 정량화 한다.

이때 표현하는 것이 시간당 제거되는 약물이 아닌 시간당 청소하는 혈액의 양이라는 점이 중요하다.

따라서 혈액/시간 (L/h)의 값으로 표현된다.


t1/2 : Elimination half time

반감기는 약물의 혈중농도가 Cmax의 절반이 되는 시간이다.

반감기는 약물 청소 능력인 CL이 높을 수록 짧아질 것이고,

약물이 혈관에서 빠져나가는 능력이 Vd가 클수록 길어질 것이다.

이유는 Vd가 크다는 것은 혈관을 청소하는데 약물이 혈관에서 죄다 조직으로 도망갔으니,

청소기에 걸릴 확률이 낮아진다고 이해하면 된다.

BP : Blood-to-plasma partition ratio

혈액 대 혈장 약물 농도 비율을 뜻한다.

이를 통해 약물과 적혈구 간의 binding에 대한 정보를 알 수 있다.

만약 BP가 1보다 크다면 CL의 이 과도 측정 된 것 아닌지 의심해 볼 수 있다.

fu : Fraction unbound in plasma

약물과 혈장 단백과의 결합분율을 나타내는 파라미터이다.

이때 약물과 단백질의 결합은 반데르발스나 수소결합과 같은 weak bond이다.

fu이 1이면 단백질과의 결합이 없다는 것이고, 0.1이라면 90%의 약물이 결합하고 있고, 10%만이 비결합 중이라는 뜻이다.

fu=[Free][Total]fu = \frac{[Free]}{[Total]}

pH : Power of Hydrogen

수용액 속 존재하는 수소이온의 농도이다.

pH=log[H+]pH = -log[H^+]

Ka : Acid dissociation constant

용액에서 산의 강도를 정략적으로 측정한 것이다.

Ka=[H+][A][HA]K_{a} = \frac{[H^{+}][A^{-}]}{[HA]}

PKa는 Ka의 -log 값이다.

다음과 같은 Henderson-Hasselbalch 식을 만족한다.

pH=pKa+log[A][HA]pH = pK_a + log\frac{[A^-]}{[HA]}

Ka가 클수록, pKa 값이 작을수록 산성도가 높다.

Kd : Dissociation constant

앞서 언급한 Ka와 비슷하지만, ligand-protein, drug-target 등의 binding affinity을 정량화 한다.

Kd=[Prot][Ligand][Prot+Ligand]K_{d} = \frac{[Prot][Ligand]}{[Prot+Ligand]}

Kd가 크다는 것은 binding affinity가 작다는 것을 의미한다.

Ki : Inhibition constant

어떤 약물이 효소에 저해 작용을 할 때 사용한다.

계산 방법은 Kd와 동일하나 약물-효소의 관계임이 다르다.

Ki가 크다는 것은 binding affinity가 작다는 것이고,

이는 경쟁적 저해제의 경우에 기질과 효소의 binding을 잘 억제하지 못한다는 것이다.

약물이 효소를 타겟으로 억제 작용을 하는 방식은 크게 4가지가 있는데,

이에 따라 Ki를 사용한 효소 반응 속도 계산 방식이 달라지므로 주의가 필요하다.


IC50: Inhibitory concentration 50%

효소를 작용을 50% inhibition하는 약물의 농도이다.

이는 위의 그림처럼 저해제의 종류에 따라 계산 방식이 달라진다.

경쟁적 저해제의 경우, IC50가 높을수록 저해제의 binding affinity가 낮다는 것을 의미한다

EC50 : effective concentration 50%

앞선 IC50가 효소 만을 in vitro로 본다면, EC50는 목표로 한 cellular activity가 50%가 되는 농도이다.

효소의 억제로 인해 세포 내에서 특정 작용이나 변화가 생기는 것을 in vivo로 확인한다는 느낌이다.

profile
B.E: Korea, M.S: Osaka

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