약동학(pharmacokinetics, PK)?
저는 약학대학에서 박사과정을 진행하고 있습니다. 그래서 일반 생물학과에 비해서 공부해야하는 양이 조금 더 많은 것 같습니다. 물론 생물학에 기초를 두고 있지만, 약학 대학에서 학위를 하고 있다 보니 교수님께서 약대를 나온 것에 대한 장점을 모두 다 가지고 나가길 바라시고 있습니다. 그래서 약동학에 대해서도 공부를 시작하고 정리하려합니다. 그럼 함께 공부를 시작해 볼까요??
약동학(pharmacokinetics, PK)이란?
우선 약동학이란, 용어 그 자체로는 약의 움직임이라는 의미를 가지고 있습니다. 우리는 아플 때 약을 먹죠. 물과 함께 먹는 알약도 있고 너무 몸이 안 좋을 때는 엉덩이에 주사를 맞는다던가 링거처럼 정맥에 약을 투여하는 경우도 있죠. 이러한 야들이 몸 안으로 흡수되고, 분포되었다가 대사를 일으키고 결국 배설을 통해서 몸으로 나갈 때까지의 과정을 설명하는 방법입니다.
이렇게 들으면 약물 분자들이 몸 속에서 움직여서 농도가 변하는 것이라 생각될 수 있겠지만, 실제로는 외부에서 들어온 '약'이라는 물질을 장기들과 조직들이 이 이물질을 다루면서 나타나는 작용들을 이야기합니다. 예를 들어 누구나 알고 있는 약을 먹으면 간으로 들어가 해독을 한다.. 라는 그런 작용들 말이죠. 약동학은 결국 몸이 약에게 하는 작용을 이야기합니다.
AEME와 약동학
약동학을 이해하기에 가장 쉬운 경로는 아무래도 우리가 제일 많이 접하는 경구투여를 생각해보면 됩니다. 일반적으로 약을 먹은 후 체내에 흡수가 되고 혈관 밖의 조직들로 약물이 분포가 되게되죠. 그리고 동시에 몸 밖으로 제거가되는 것을 이야기합니다. 이러한 과정을 나타내는 것을 "약동학 파라미터"라고 합니다.
약동학 파라미터
- 흡수 : 일차흡수속도상수(Ka)와 생체이용률(F)
- 분포 : 분포용적(Vd)
- 대사 or 배설 : 제거에 청소율(CL)
흡수(Absorption)
흡수와 관련된 약동학 파라미터는 Ka와 F입니다. 알약이나 캡슐을 먹게되면 이 약은 소화액 속에서 부스러지고 용해된 뒤 그 속에 있는 약물 분자들이 장 상피세포를 통과하게 됩니다. 이렇게 소화관 속에서 일어나는 붕해,용해 과정이 얼마나 빨리 일어나는지와 관련된 것이 일차흡수속도상수인 Ka입니다. 빨리 녹고 빨리 장 상피세포를 통과하여 피속으로 들어가는 약 일수록 Ka값은 커집니다. 여기서 약이 용해하는 용해도(solubility)와 장 상피세포를 투과하는 속도(permeability)는 반비례하는 경향이 있습니다.
"약이 흡수되었다"라는 것은 장 상피세포를 통과하고 간을 통과해서 심장을 통해 전신을 도는 순환혈액에 들어갔을 때를 이야기합니다. 이렇게 약이 전신순환혈로 들어가기위해서는 위장관, 장 상피세포, 간 이렇게 3가지 관문을 통과해야합니다. 이때 각 관문을 통과할때마다 약의 일부분이 제거됩니다. 이렇게 전신순환혈로 들어오기 전에 제거되는 현상을 초회통과효과(First pass effect)라 합니다.
전신으로 흡수되는 약의 분율 (생체이용률, bioavailavility: F)는 F = Fa X Fg X Fh 로 나타납니다.
분포(distribution)
흡수과정이 지나면 전신순환혈에 의해서 약이 전신으로 분포하게 됩니다. 이는 혈관 밖으로 약물이 확산되어 나가는 것을 말합니다. 이때 분자량이 작을수록, 지용성일수록 약물 분자가 세포막을 통과하기 쉬어 더 빠르게 확산이 일어납니다. 혈류량이 많은 간이나 콩팥과 같은 장기는 전신순환혈로 들어온 약이 혈류를 따라 혈관 속에 퍼지는 것과 비슷한 속도롤 분포가 일어나지만 그 외에 장기들은 시간차를 두고 분포하기 됩니다. 이러한 분포의 정도를 나타내는 파라미터가 Vd 분포용적(volume of distrubution) 입니다.
대사(metabolism)와 배설(execretion)
약물은 흡수될 때 간에서 대사될 뿐 아니라 흡수가 끝난 뒤 혈류를 따라 간에서 다른 물질로 대사된 후 소변과 같은 경로로 배출이됩니다. 물론 다른 대사없이 바로 배출이 되는 약물들도 있습니다. 몸에서 제거되는 속도에 관여하는 파라미터가 청소율 CL(clearance)입니다.
일차약동학(first‑order kinetics)과 반감기(half‑life, t1/2)
위의 그림은 정맥주입 후 측정한 약물농도를 시간에 따라 그린 것입니다. 초기에 급격히 감소하다가 나중에 완만하게 떨어지는 그래프가 그려집니다. 로그 농도 단위로 그리게 되면 농도곡선은 직선으로 변하게 됩니다. 어떤 값의 변화율이 그 값자체에 비례하는 현상을 1차식을 따른다고 합니다. 우리가 아는 모든 약들이 치료 용량 범위에서 1차식에 따라 제거되는 것으로 알려져 있습니다.
이러한 1차식에 따라 제거되는 약은 특징적으로 반감기를 가집니다. 반감기는 혈장약물농독가 절반으로 줄어드는 시간이며 1차식을 따라 제거되는 약물의 경우 약물마다 각기 일정한 반감기를 가집니다. 이러한 반감기는 약동학적 특징을 나타내는 값이지만 Vd와 CL에 의해 결정되는 결과값입니다.
약동학은 전공을 이거 정복할꺼야!! 라는 느낌으로 공부하는 것이 아니라.. 제가 실험을 하고 논문을 볼 때 필요한 정도로만 공부를 할 것입니다. 그래서 전공을 하시는 분들이 보기에 불편할 수 도 있을 듯해서 미리 이야기해두겠습니다.ㅠㅜㅠ
직접 공부를 해보니 정말 너무 어렵더라고요... 약대분들 정말 대단하십니다..ㅠㅜㅠ
그럼 오늘의 공부 끝!