약리학이란? 약동학과 약력학

약리학(Pharmacology)의 개요 

약물학이라고도 불리는 약리학이란 약물을 연구하는 학문으로서 약물의 기원과 조성, 그리고 성질 및 상호작용, 치료적 사용, 독성학 등을 포함합니다. 또한 약물이 생화학적 기능에 미치는 영향과 상호작용을 연구하여 해당 약물이 약효를 가지고 있는 경우에는 의약품으로 간주합니다.

 
약리학의 주요한 영역 두 가지는 약물동력학(Pharmacodynamics, 약력학)과 약물동태학(Pharmacokinetics, 약동학)입니다. 약물동력학은 약물이 생물학적 시스템에 어떠한 작용을 하는지, 어떠한 효과를 나타내는지를 연구하는 학문이며, 약물동태학은 체내에서 약물이 어떠한 화학적 변화가 일어나는지에 대해 연구하는 학문입니다. 넓은 의미에서 약물동력학은 생물학적 수용체를 가진 약물에 대해 논의하며, 약물동태학은 생물학적 시스템에서 약물의 흡수(Absorption), 분배(Distribution), 대사(Metabolism), 배출(Excretion)에 대해 논의합니다. 
 

약물동력학(Pharmacodynamics, 약력학)

약물동력학이란 약물이 생물체에 미치는 효능에 대하여 정의하는 학문으로 약물이 생물체에 어떻게 작용하며, 그 작용이 어떠한 생화학적 반응을 일으키는지를 연구하는 학문입니다. 약물동력학은 약물의 작용 원리와 약물의 효과를 규명하고, 약물의 사용을 최적화하기 위한 기본적인 정보를 제공합니다. 
 
약물의 작용 원리는 약물이 어떻게 생체 내에서 특정한 효과를 발휘하는지, 즉 약물이 표적 세포나 조직에서 어떻게 작용하는지를 설명합니다. 약물이 작용하는 방식에는 수용체 매개 작용, 효소 억제 또는 활성화, 이온 채널 조절, 수송체 억제 또는 조절과 같은 주요 메커니즘이 있습니다. 수용체 매개 작용은 약물이 특정 수용체에 결합하여 생리적 반응을 유도하거나 억제하는데, 수용체는 세포막에 위치하거나 세포 내에 존재할 수 있습니다. 수용체와 약물의 결합은 신호 전달 경로를 활성화하거나 억제하여 세포의 기능을 변화시킵니다. 효소 억제 또는 활성화 메커니즘은 약물이 효소의 활성화 또는 억제를 통해 생화학적 반응을 조절하며, 이온 채널 조절은 신경전달물질의 방출을 조절하거나 근육 수축을 조절하는 데 사용되는 메커니즘입니다. 수송체 억제 또는 조절 메커니즘은 약물이 세포막을 통한 물질의 수송을 조절합니다. 
 
약물의 효과는 약물이 생리적 또는 생화학적 변화에 의해 나타나는 결과를 말합니다. 약물의 효과는 치료적 효과, 부작용, 독성으로 구분될 수 있습니다. 약물이 질병의 증상이나 원인을 개선하거나 치료하는 효과로는 항생제가 감염을 치료하거나 진통제로 통증을 완화시키는 것을 예시로 들 수 있습니다. 부작용은 약물이 주로 의도한 효과 이외에 나타내는 기대하지 않는 효과를 말하며, 이는 약물의 용량, 사용 기간, 신체의 조건 등에 따라 다를 수 있어 부작용의 기전을 이해하고 이를 최소화하기 위한 방법을 연구합니다. 독성은 약물이 정상적인 치료 용량 이상으로 사용되거나 체내에서 과도하게 축적될 때 발생할 수 있는 해로운 효과로 약물의 안전성을 평가하는데 중요한 항목입니다. 
 
약물의 사용을 최적화하기 위하여 약물의 투여 용량과 그에 따른 생리적 반응 간의 관계를 연구하는데, 약물이 최대 효과의 50% 정도를 유도하는 농도인 EC50과 약물 투여 후 세포의 활성도가 50%로 억제되는 농도인 IC50 등과 같은 개념을 통해 약물의 반응을 수치화하는 방법 등이 있습니다. 
 

약물동태학(Pharmacokinetics, 약동학)

약물동태학이란 약물이 체내에서 어떻게 흡수되고, 분포되며, 대사, 배설되는지를 연구하는 학문으로 약물의 작용 시간과 강도를 결정하고, 약물의 안전성과 효능을 평가하는데 중요한 역할을 합니다. 약물동태학은 약물의 전체적인 행동을 이해하고, 개별 환자에게 최적의 약물 요법을 제공하기 위한 기초 정보를 제공합니다. 
 
흡수(Absorption)는 약물이 투여된 후 체내로 들어가는 과정으로 약물이 혈류에 도달하기 전까지의 모든 과정을 포함합니다. 약물은 경구 투여, 주사, 흡입, 피부를 통한 흡수 등 여러 가지 경로로 체내로 들어옵니다. 약물의 흡수 속도와 정도는 약물의 물리화학적 특성(용해도, 입자 크기 등)과 투여 경로, 위장관의 pH, 혈류량, 약물의 제형 등에 따라 달라질 수 있습니다. 약물이 체내에 실제로 효과를 발휘할 수 있는 비율을 나타내는 생체이용률은 주로 경구 투여 시 소화관을 통과하면서 약물이 대사 되거나 변형될 수 있으므로 중요한 지표입니다. 
 
분포(Distribution)는 약물이 혈류에서 체내의 다양한 조직과 장기로 이동하는 과정을 말합니다. 분포에 영향을 주는 요소로는 혈류량과 약물이 특정 조직에 잘 흡수되는 정도인 조직의 친화성, 그리고 단백질 결합 등이 있습니다. 또한 약물이 체내에서 얼마나 넓게 분포하는지를 나타내는 분포 용적도 중요한 지표입니다. 
 
대사(Metabolism)는 약물이 체내에서 화학적으로 변화하는 과정으로 주로 간에서 일어나며, 약물을 활성 또는 비활성 형태로 변형시킵니다. 대사 경로로는 간의 효소가 약물을 대사하여 물질을 변형시키는 간 대사와 산화, 환원, 가수분해 등을 통해 약물의 구조를 변화시키는 제1상 반응, 대사 된 약물에 다른 화학적 그룹을 결합하여 수용성을 높이는 제2상 반응이 있습니다. 약물의 대사 속도는 유전자적 요인, 약물 상호작용, 간 기능 상태 등에 영향을 받을 수 있습니다. 
 
배설(Excretion)은 약물 및 그 대사산물이 체외로 제거되는 과정으로 주요 배설 경로로는 소변을 통해 배설되는 신장 배설과 약물의 대사산물이 담즙을 통해 배설되는 간 배설, 그리고 땀이나 침, 대변 등을 통해 배설되는 기타 배설 경로가 있습니다. 신장 배설의 경우는 신장 기능이 중요한 역할을 하며, 약물의 재 흡수와 분비 또한 신장에서 이루어집니다. 체내에서 약물이 제거되는 속도를 나타내는 지표인 청소율은 신장과 간의 기능 상태에 영향을 받으며, 약물의 투여 용량과 빈도에 따라 조절할 수 있습니다. 
 

약리학의 중요성

약리학은 신약 개발 과정에서 매우 중요한 역할을 합니다. 약리학적 연구는 약물의 안전성과 유효성을 평가하고, 임상시험에서 그 효과를 검증하는 데 필수적인 요소입니다. 또한 약물의 사용에 대한 규제 기준을 설정하고, 약물이 법적으로 승인되기 위해 필요한 조건을 충족하도록 합니다. 약리학은 의학, 약학, 생화학, 생리학 등 여러 과학 분야와 관련이 있으며, 이론과 실험을 통해 약물의 작용과 처방의 기초를 제공하는 중요한 학문입니다.