(약리학) 개요 02 – 약동학

(약리학) 개요 02 – 약동학

약동학 개요

약동학은 약이 인체내로 어떻게 흡수되고,

인체내에서 어떻게 분포하고,

대사되고, 배설되는지 다루는 학문이다.

약물동태학이라고부르기도한다.

ADME

흡수(Absorption)

분포(Distribution)

대사(Metabolism)

배설(Excretion)

약동학의 정의

약동학(pharmacokinetics)은 ‘약물’이라는 의미의 ‘pharmaco-’와 ‘움직임’이라는 의미의 ‘kinetic’의 합성어로 인체내에서 약물의 움직임을 추적하고 이해하는 학문

약동학 과정

흡수(위장관)

분포(혈액)

대사(간)

배설(콩팥, 대장)

약물의 투여 경로

경구 경로

① 경구(Oral, PO)

– 약물을 입으로 복용하는 방법

– 가장 흔하고 편리한 투여 경로

– 장점: 안전하고 경제적이며 자가 투여 가능

– 단점: 흡수가 느리고, 위산·음식물 및 초회통과효과(First-pass effect)의 영향을 받음

② 설하(Sublingual, SL)

– 약물을 혀 밑에 넣어 흡수시키는 방법

– 구강 점막을 통해 빠르게 흡수됨

– 장점: 효과가 빠르고 초회통과효과를 받지 않음

– 예: 니트로글리세린

비경구 투여

– 환자에게 신속한 효과가 필요한 경우나 경구 투여 불가능한 상태에서 사용된다.

– 소화관을 거치지 않아 흡수가 빠르다. 

① 피내주사(Intradermal, ID)

– 진피층에 주사

– 소량(약 0.1 mL) 투여

– 용도: 알레르기 검사, 결핵반응 검사

② 피하주사(Subcutaneous, SC)

– 피하지방층에 주사

– 흡수 속도는 근육주사보다 느림

– 용도: 인슐린, 헤파린 투여

③ 근육주사(Intramuscular, IM)

– 근육층에 주사

– 피하주사보다 흡수가 빠름

– 비교적 많은 양의 약물 투여 가능

– 용도: 백신, 항생제, 진통제

④ 정맥주사(Intravenous, IV)

– 정맥 내로 직접 주사

– 가장 빠르게 효과가 나타남

– 생체이용률이 100%

– 응급상황이나 지속적인 수액·약물 투여에 사용된다.

IV를 동맥에 놓으면?

정맥주사(IV)를 하다보면 가끔 “약물이 동맥으로 들어가면 어떻게 될까?”라는 생각을 해 볼 것이다.

혈류의 주행 경로를 생각해보면 팔 정맥으로 주입한 경우 약물은 상부대정맥(SVC)를 통해 우심방, 우심실로 들어가고 폐를 거친 후 좌심방, 좌심실, 대동맥을 거쳐 전신으로 보내져 표적조직으로 약물이 전달된다. 하지만, 팔 동맥에 주사한 경우라면, 말초 부위, 모세혈관을 거쳐 다시 정맥, 폐, 심장을 거쳐 전신으로 전달되기 때문에 시간적 효과는 떨어질 것이다. 또한 동맥에 주사히기가 쉽지 않다. 동맥에 주삿바늘을 주입하는 경우 주사기에 역행하는 혈액을 볼 수 있고, 약물을 주입할 때 정맥보다는 많은 정항을 느낄 수 있을 것이다.

기타 약물 투여 경로

① 구강흡입(Inhalation)

– 약물을 입이나 코를 통해 흡입하는 방법

– 폐를 통해 빠르게 흡수되어 효과가 나타남

– 예: 기관지확장제, 흡입 마취제

② 척추강내주사(Intrathecal, IT)

– 약물을 지주막하강(뇌척수액)에 직접 주입하는 방법

– 혈액-뇌 장벽을 우회하여 중추신경계에 직접 작용

– 예: 척추마취, 항암제 투여

③ 국소 투여(Topical)

– 약물을 피부나 점막의 특정 부위에 직접 적용하는 방법

– 국소적인 치료 효과를 얻음

– 예: 연고, 크림, 안약, 점이액

④ 경피 투여(Transdermal)

– 피부에 부착한 패치를 통해 약물을 서서히 흡수시키는 방법

– 장시간 일정한 혈중 농도를 유지하며 초회통과효과를 받지 않음

– 예: 니코틴 패치, 펜타닐 패치

⑤ 직장 투여(Rectal)

– 약물을 직장에 삽입하는 방법

– 경구 투여가 어려운 경우 사용

– 일부 초회통과효과를 피할 수 있음

– 예: 해열 좌약, 변비 치료 좌약

세포막을 통과하는 약물의 이동

삼투

– 물이 용질의 농도기울기에 따라 막을 통과, 이동하는 것

– 전기적 비평형은 주로 세포 내부와 외부 이온의 이동에 관여한다.

– 화학적 비평형에 의한 물질의 이동은 세포막과 그 물질의 성질에 따르는데, 이것을 세포막의 선택적 투과성이라 한다.

선택적 투과성(Selective Permeability)

세포막은 필요한 물질은 통과시키고, 불필요한 물질은 제한하는 성질을 가지며, 약물은 다양한 수송 방식으로 세포막을 통과한다.

1. 단순 확산(Simple Diffusion) – 수동수송

– 농도기울기(고농도 → 저농도)를 따라 이동

– 에너지(ATP)와 운반단백질이 필요하지 않음

– 지용성 약물이 주로 이용

– 예: 산소(O₂), 이산화탄소(CO₂), 지용성 약물

2. 단백질 매개 수동수송(촉진확산, Facilitated Diffusion)

– 운반단백질 또는 통로단백질을 이용

– 농도기울기(고농도 → 저농도)를 따라 이동

– ATP를 사용하지 않음

– 예: 포도당, 일부 이온

3. 단백질 매개 능동수송(Active Transport)

– 운반단백질을 이용

– 농도기울기에 역행(저농도 → 고농도)하여 이동

– ATP 또는 에너지가 필요

① 1차 능동수송(Primary Active Transport)

ATP를 직접 사용하여 물질을 이동

예: Na⁺/K⁺-ATPase(나트륨-칼륨 펌프)

② 2차 능동수송(Secondary Active Transport)

ATP를 직접 사용하지 않고, 다른 물질의 농도기울기에 저장된 에너지를 이용

예: Na⁺-포도당 공동수송

4. 소포수송(Vesicular Transport) – 능동수송

세포막이 소포(vesicle)를 형성하여 큰 분자나 많은 양의 물질을 이동시키는 방식으로, ATP가 필요하다.

① 세포내이입(Endocytosis)

세포 밖의 물질을 세포 안으로 들여오는 과정

② 세포외유출(Exocytosis)

세포 안의 물질을 세포 밖으로 내보내는 과정

예: 신경전달물질, 호르몬 분비

약물의 흡수

영향을 미치는 인자들

1. 약물의 제형

– 제형에 따라 흡수 속도가 달라진다.

– 액제 > 캡슐 > 정제 순으로 흡수가 빠르다.

2. 약물의 용량

– 일반적으로 용량이 증가하면 흡수되는 약물의 양도 증가한다.

– 다만 일정 농도 이상에서는 흡수가 포화될 수 있다.

3. 투약 경로

– 투여 경로에 따라 흡수 속도와 정도가 달라진다.

– 정맥주사(IV)는 흡수 과정 없이 즉시 혈액으로 들어간다.

4. 흡수 부위

– 흡수 면적이 넓고 혈류가 풍부한 부위일수록 흡수가 잘된다.

– 소장에서 가장 활발하게 흡수된다.

5. 소화 운동

– 위 배출과 장운동이 적절하면 약물이 소장에 빨리 도달하여 흡수가 촉진된다.

– 장운동이 너무 빠르거나 느리면 흡수가 감소할 수 있다.

6. 상호작용

– 음식물이나 다른 약물과 함께 복용하면 흡수가 증가하거나 감소할 수 있다.

– 예) 칼슘은 일부 항생제의 흡수를 감소시킨다.

7. 지질 용해도

– 지용성이 높을수록 세포막을 쉽게 통과하여 흡수가 증가한다.

8. pH 환경

– 약물의 이온화 정도에 영향을 주어 흡수율을 결정한다.

– 비이온화 상태의 약물이 세포막을 더 쉽게 통과하여 흡수가 잘된다.

약물의 분포

– 약물의 분포란 혈액으로 흡수된 약물이 각 조직과 장기로 이동하는 과정을 말한다.

1. 혈류량(Blood Flow)

– 혈류가 풍부한 조직일수록 약물이 빠르게 분포한다.

– 심장, 간, 신장, 뇌는 분포가 빠르고, 지방조직과 피부는 느리다.

2. 친화력(Affinity)

– 약물이 특정 조직이나 혈장단백질에 결합하는 정도를 말한다.

– 조직에 대한 친화력이 높을수록 해당 조직에 더 많이 축적된다.

3. 지용성(Lipid Solubility)

– 지용성이 높을수록 세포막을 쉽게 통과하여 조직으로 분포가 잘된다.

– 특히 지방조직과 중추신경계로의 분포가 증가한다.

4. 장벽(Barrier)

– 체내의 생리적 장벽은 약물의 분포를 제한한다.

– 대표적인 장벽

• 혈액-뇌 장벽(Blood-Brain Barrier, BBB): 대부분의 수용성 약물의 뇌 진입을 제한
• 태반 장벽(Placental Barrier): 일부 약물은 태아에게 전달될 수 있음

약물의 대사

– 약물의 대사란 약물이 체내에서 효소에 의해 화학적으로 변화되는 과정을 말한다.

– 주된 목적은 지용성 약물을 수용성으로 변화시켜 배설을 쉽게 하는 것이다.

– 대사의 주요 기관

• 간(Liver): 가장 중요한 약물 대사 기관
• 일부는 신장, 폐, 장에서도 대사가 일어난다.

– 약물 대사의 단계

1. 제1상 반응(Phase I Reaction)

– 산화(Oxidation), 환원(Reduction), 가수분해(Hydrolysis)가 일어난다.

– 주로 CYP450(시토크롬 P450) 효소가 관여한다.

– 약물의 활성이 증가, 감소 또는 유지될 수 있다.

2. 제2상 반응(Phase II Reaction)

– 약물에 다른 물질을 결합시키는 포합반응(Conjugation)이 일어난다.

– 수용성이 증가하여 배설이 쉬워진다.

약물 대사 고려사항

1. 소아와 노인 : 간 대사활동이 저하되어 있어 약물치료에 민감한 경우에는 일반성인과 달리 약물의 용량을 줄여야 한다.

2. 간경화 : 같은 간 손상으로 간 대상활동이 떨어져 있는 환자의 경우

3. 특정 대사성 효소가 결핍된 유전질환이 있는 환자 경우에도 주의를 기울여서 처방해야 한다.

4. 많은 경구약은 위-장관에서 흡수되어 간-문맥 순환을 거치므로 간 대상에 의해 비활성되는 경우가 많다. 이런 효과를 일차통과효과라고 하는데, 이것을 피하기 위해 설하, 직장, 비경구 등 다른 경로로 약물 투여를 고려할 수도 있다.

약물의 배설

1. 콩팥(신장, Kidney)

– 가장 중요한 배설 기관

– 여과, 재흡수, 분비를 거치면서 약물의 배설에 관여

– 콩팥에 독성이 있는 약물과 콩팥 기능이 떨어져 있는 환자에 대한 약물 사용은 신중해야 한다.

2. 간의 담즙(Bile)

– 약물이 담즙으로 분비되어 대변으로 배설된다.

– 대부분 담즙은 장간 재순환에 의해 다시 간으로 돌아오게 되고, 되돌아온 약물은 간에서 대사되어 콩팥으로 배설된다.

– 이런 이유로 담즙 배설을 하는 약물은 끊더라도 몇 주 동안 몸 안에서 재순환, 배출될 수 있다.

3. 호흡기(Lung)

– 가스 형태로 바뀌는 약물은 호흡기를 통해 배설될 수 있다.

– 약물의 확산, 가스 용해도, 폐 혈류량 등이 가스 교환에 영향을 주고 호흡수가 빠르고 폐활량이 많으면 배설은 증가한다.

– 호흡기를 통한 배설은 대사 없이 약물 원래 형태로 배설되는 특징이 있다.

4. 선 활동(Glandular Secretion)

– 수용성 약물들은 땀, 침, 눈물, 모유와 함께 배설 될 수 있다.

– 일부 약물은 모유로 배설되어 수유 중 영아에게 영향을 줄 수 있다.

약물의 혈중 농도와 치료적 범위

최소 효과 농도 – 6

독성농도 – 12

치료범위 – 6-12

작용 지속시간 – 6hr

반감기 – 4hr

1. 최소효과농도(MEC, Minimum Effective Concentration)

치료 효과가 나타나기 시작하는 최소 혈중 농도

6 미만에서는 충분한 치료 효과를 기대하기 어렵다.

2. 독성농도(MTC, Minimum Toxic Concentration)

독성이 나타나기 시작하는 최소 혈중 농도

12 이상에서는 부작용과 독성 위험이 증가한다.

3. 치료범위(Therapeutic Range)

치료 효과는 나타나고 독성은 발생하지 않는 안전한 혈중 농도 범위

4. 작용 지속시간(Duration of Action)

혈중 농도가 최소효과농도(MEC) 이상으로 유지되어 약효가 지속되는 시간

5. 반감기(Half-life, t½)

혈중 약물 농도가 절반(50%)으로 감소하는 데 걸리는 시간

반감기는 투여 간격과 약물 축적 여부를 결정하는 중요한 기준이다.

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