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1、基礎藥理學簡介楊思華生機碩一0930227摘要本篇首先藉著說明藥理學的基本架構來簡單地介紹基礎藥理學的常用名詞及概念，同時說明如何建立藥物動力學的模型，以及所需要考慮的參數及基本公式。希望可以從最基本的層面了解藥理學的內容，進而學習建立藥物動力模型的方法。務使其能應用在如何高效率自動給藥的研發及設計上。關鍵詞：藥理學、藥物動力學、藥物效力學一、前言在生物機電學門中，最主要的工作就是將機電系統應用到生物或醫學領域上。因此，首先必需要對醫藥方面有所認識。本篇就介紹基礎的藥理學，以期增加在藥理領域上的認知。而在初步了解藥理學之後，下一步就是希望可以用簡單、實用卻又可以反應真實情況的數學模型來模擬藥物
2、在生物體中的動態行為。進而能以現今發達的電腦模擬技術來進行藥物試驗或是投藥效率的研究，以提高醫療效率、降低不必要的藥物浪費、減低新藥測試的風險。二、材料與方法藥理學(Pharmacology)可以認為是研究藥物在生物體內所引起一系列變化或程序的科學。而在此所說的藥物是指除了食品以外，可以影響生物本身功能或其病變的化學物質。而藥理學所包含的範圍非常廣泛，除了 (Pharmacokinetics)、藥物效力學(Pharmacodynamics)外，遺傳藥理學(Pharmacogenetics)及毒理學(Toxicology)亦可以算是藥理學的範圍12。另外，還有一些常用名詞如藥物接受器(Drug
3、Receptor)是藥物產生療效反應的地方，也就是藥物作用之位置。藥理反應(Pharmacological Response)一般發生在藥物接受器上，並且其反應程度會隨著藥物在作用位置的濃度而增加。生體可用率(Bioavailability)的定義為經過任何一種給藥途徑後，會進入全身循環之藥物劑量的比率。藥物的半生期定義是藥物濃度由起始而降到一半所需的時間245。若是要以藥物動力學進行藥物的動態行為模擬，目前常用的方法一共有三種，分別是：1.分室模式(Compartment Model) -即課堂上所介紹之模型、2.非腔室模式(Noncompartmental Model) -則是由無數個週邊
4、腔室和中央腔室所組成，藥物可在中央腔室和週邊腔室以不同的速率來回移動，可用來評估生體可用率、清除率、擬似分佈體積(apparent volume of distribution)等多項參數、3.生理學的藥物動力學模式(Physiologic Pharmacokinetic Model) -是包含藥物濃度分佈的器官或組織的各個腔室組成的模型，若估算各個組織的體積，能預測較真實的藥物動態，但實際數據取得困難3。藥物動力學模型的參數決定則是透過一系列實驗數據，經過數學模式的計算所得，可作為描述藥物動向的共同語言。一般用常見者包括：濃度時間曲線下面積(the area under the concen
5、tration-time curve，AUC)、半生期(half-life，縮寫)、清除率(clearance，縮寫CL)、擬似分佈體積(apparent volume of distribution，縮寫)、速率常數(rate constant，縮寫)、藥物濃度(drug concentration，縮寫C(t)等。半生期、清除率、擬似分佈體積、速率常數之計算公式分別如下列（3.1）（3.4）所示。AUC 是藥物濃度對應時間的曲線下積分所獲之面積，t1/2表示藥物的濃度在生物體內從最高濃度降低為一半所需的時間，CL是描述藥物從身體排除的速率。 （3.1） （3.2）其中X(t)為藥物的重量(
6、mg) （3.3）其中D為已知劑量 （3.4）而在一般藥物上市前政府相關單位也會進行藥理學試驗包括：藥效學試驗(Pharmacodynamic Studies)及藥動學試驗(Pharmacokinetic Studies)。（依據藥品非臨床試驗安全性規範）(一)藥動學試驗(Pharmacokinetic Studies)：藥動學試驗之目的是測定及了解試驗物質在動物活體內的吸收(absorption)、分佈(distribution)、代謝(metabolism)及排泄(excretion)的過程，其不僅可用於預估試驗物質之藥效、作用的過程與機轉，同時也可經由試驗物質在體內分佈、滯留期、濃度等數
7、據而預估發生不良反應的可能性，作為選擇安全及有效的人體使用量之依據。(二)藥效學試驗(pharmacodynamics studies)：是評估藥品在主要器官的藥理作用、作用機轉、劑量和反應關係。藥效學試驗可分為應用於治療標的疾病之主藥效作用及非標的疾病之一般藥效作用。試驗應能鑑定一般藥效作用，同時測定試驗物質的藥物效力，而試驗結果有助於預測試驗物質可能產生的副作用，並提供處理該副作用的相關資訊6。三、結果分析與討論在藥物動力學的模型中，我們可以快速獲得許多資訊，相較於傳統的動物實驗及人體實驗確實節省諸多人力物力。不過在模型分類中，我們也有提到雖然現在已經可以建立實用的模型，但是模型的細部參數
8、確不易獲得，因此而造成動態行為模型功能之不完善。所以，如何在考慮生物的多樣性情況下，建立一個合用於大部分群眾的生體動態模型或是藥物動力模型，實在是一項具有非常高難度的挑戰，確有待醫學以及工程各項專業人員的合作！四、結論在醫學與工程的結合上，最具難度的就是不同領域之知識整合。像我們這樣工程背景的人還是要多加充實對藥理學及各種藥物化學等學科知識及觀念，才能在穩固的知識基礎上活用自動系統來促進醫學的進步。因此，建立藥物動力學動態行為模擬可以說是跨領域整合的第一步，未來亦非常可能更進一步建立生理動態模型，將會對醫藥技術帶來更大的發展。參考文獻1. 周先樂. 民91. 藥理學 上冊 Ch1.Ch3. I
9、SBN：957-616-677-2. 藝軒圖書. 條碼號C0050920. 索書號 418.1 7722 91。2. 原著Brody、Larner、Minneman 編譯 廖志飛 等. 民91. 最新人體藥理學 上冊 Ch1. ISBN：957-666-641-4. 合記圖書. 條碼號C0052013. 索書號 418.1 4063 89。3. 張豫立. 民90. 應用微透析技術探討抗生素在大白鼠血液、腦組織及膽汁之藥物動力學及其與P-醣蛋白調節劑之交互作用. 國立陽明大學藥理學研究所博士論文。4. 麻省理工學院 開放式課程網頁 Biochemistry and Pharmacology of
10、 Synaptic Transmission. 2001. PRINCIPLES OF PHARMACOKINETICShttp:/ocw.mit.edu/NR/rdonlyres/Health-Sciences-and-Technology/HST-151Principles-of-PharmacologySpring2003/F59683A1-F698-4CDD-97C0-E4F1A5F25F48/0/ln34hms3275.pdf5. 麻省理工學院 開放式課程網頁 Biochemistry and Pharmacology of Synaptic Transmission. 2001. Neuropharmacology Ihttp:/ocw.mit.edu/NR/rdonlyres/Health-Sciences-and-Technology/HST-151Principles-of-PharmacologySpring2003/8108C8A3-30DA-4228-ADEF-F1EEEE9801BB/0/ln20hms8428.pdf6. 行政院衛生暑. 民91. 藥品臨床試驗申請須知. http:/.tw/law/T/GCP/1.pdf
