약물흡수, 분포, 배설(Drug Absorption, Distribution and Excretion)

대부분이 약물은 경구로 투여되며 혈액에 들어가는데는 장벽을 통과하지 않으면 안된다. 이러한 흡수(absorption)과정은 많은 인자)에 의해서 영향을 받지만 통상적으로 약물의 지용성에 비례한다. 따라서, 비이온화분자(B)는 이온화되어 물분자의 "각 (shell)"로 둘러 쌓여있는 분자(BH)가 되기 쉽다. 위장관에서 흡수되어진 약물은 문맥계에 들어가며 일부 약물은 간을 통과하는 동안 현저하게 대사 받는다(초회 통과 대사).
경구로 용이하게 흡수될 수 있을 정도로 충분히 지용성인 약물은 속히 체수분 compartment에 분포한다. 많은 약물은 현장 albumin(P)과 완만하게 결합하여 혈장 중 결합 약물(PB)과 유리 약물(B) 간에 평형이 성립된다. 혈장단백에 결합한 약물은 혈관계에 국한되어 있으며 약리 작용을 발휘할 수 없게 된다. 약물을 정맥주사하면 혈액에 들어가 신속히 조직에 분포한다. 반복하여 채혈하여, 약물의 혈장 농도가 시간이 지남에 따라 감소함을 측정할 수 있다(예, 약물 배설 속도를 측정한다.김 처음) 에 농도는 신속히 저하하지만 이후 저하 속도는 점차적으로 감소한다. 이와 같은 곡선을 지수적(exponential) 이라고 칭하고 임의의 시간에서 존재하는 약물의 일정분회(constant fraction)이 단위 시간에 배설된다. 약물 배설 과정이 진행되는 속도는 통상 혈장 약물 농도에 비례하기 때문에 많은 약물은 혈장 농도의 지수적 감소를 나타낸다. 이들의 과정에는 1. 사구체 여과에 의한 요중배설, 2. 통상적으로 간에 의한 대사, 3. 간에 의한 섭취와 담즙으로의 배설(간으로부터의 실선)이 포함된다. 임의의 시간에 있어서 농도에 의존하는 과정은 일차(first order)라고 하며, 대부분의 약물은 일차배설속도론을 나타낸다. 만일 약물 대사를 이행하는 효소계가 포화(saturation)되면 배설 속도론은 영차(zero order)로 변화한다. 즉, 배설 속
도는 일정 속도로 진행되며 약물 농도가 증가하여도 영향을 받지 않는다(예, ethanol, phenytoin).

투여 경로(Routes of Administration)
약물은 경구 혹은 비경구(parenterally, 비위장관경로)로 투여된다. 경구(Oral). 대부분의 약물은 이 경로로 흡수되며, 편리하기 때문에 경구는 매우 광범하게 이용된다. 그러나, 일부 약물(예, benzylpenicillin, insulin)은 산이나 장관의 효소로 파괴되므로 비경구로 투여하지 않으면 안된다.

 

정맥내주사(Intravenous injection)는 약물의 직접 순환에 들어가며 흡수 장벽을 우회(bypass) 한다. 1) 신속한 효과를 요하는 경우, 2) 연속 투여주입 infusion), 3) 대량, 4) 다른 경로로 투여하면 국소 조직 손상을 일으키는 약물(예, 세포 독성 약물투여에 이용된다.

근육내 및 피하 주사(Intramuscular and subcutaneous injections), 수용액인 약물은액인 약물은 통상적으로 상당히 신속히 흡수되지만 ester 형으로 약물을 투여하면 지연시킬 수 있다(예, 신경이완약 depot). 기타 경로로는 흡입(inhalation 예, 휘발성 마취약, 천식에 사용 일부 약물), 국소용(topical 예, 연고)이 있다. 설하(sub-lingual)와 직장(rectal) 투여는 문맥 순환을 피하게 되며, 특설 하제제는 고도로 초회 통과 대사를 받기 쉬운 약물의 투여에 가치가 있다.

분포와 배설(Distribution and Excretion)
체내 분포는 약물이 순환에 도달하면 일어난다. 그 다음 조직에 침투해야 작용을 나타내게 된다. 반감기는 혈중 약물농도가 원래값의 반으로 내려가는데 요하는 시간이다. 반감기를 측정하면 다음 식에서 배설 속도상수를 계산할 수 있다.

 

시간(t)에 대한 혈장 농도의 지수곡식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

G=Coefer

이곳에서 Co = 초기 외관상의 혈장 농도, 대수를 취하면 지수곡선은 훨씬 편리한 직선으로 변환할 수 있으며, Co와 반감기는 용이하게 구할 수 있다.

분포 용적(Vo): 이것은 약물이 분포하는 외관상의 용적이다. 정맥주사후

Vo<5 L의 값은 약물이 혈관 compartment내에 남아 있는 것을 의미한다. <15L의 값은 약물이 세포외액에 한정되어있다는 것을 나타낸다. 대용적의 분포(Vo>15 L)는 총 체수분로의 분포, 혹은 특정 조직으로의 농축을 나타낸다. 분포 용적은 약물의 청소율(clearance)을 계산하는데 이용된다.

 

Clearance(청소율, 제거율)는 약동학의 중요한 개념이다. Clearance는 단위 시간에 약물이 청소되는 혈액 또는 혈장량
이다. 혈장 clearance(Clp)는 

로 주어지며, 배설 속도 = Clp x Cp이다. Clearance는 개개 clearance치의 합(sum)이다. 즉, Clp = Clm(대사 clearance) + Clr(신배설), Clearance는 간장, 신장의 약물 처리 능력의 지표로 되지만 반감기는 지표가 되지 않는다.

약물 용량(Drug dosage). Clearance는 용량 결정을 이행하는데 이용된다. 약물 요법에서 이상적으로는 정상(定席, steady-state) 상태의 혈장 농도(Cp ss)가 기지 치료 범위내에 있는 점이 필요하다. 정상 상태는 전신 순환에 들어가는 약물의 속도(투여 속도)가 배설 속도와 동등하게 되면 달성된다. 즉, 투여 속도 = Cl x Cp ss. 이 등식은 모든 투여량이 기지 속도로 순환에 들어가는 정맥내 주입에 적용될 수 있다. 경구 투여에서의 등식은

로 된다. F=약물의 생체 이용성. 약물의 반감기 치는 약물 농도가 과도하게 높은 peak(중독 수준)와 낮은 계곡(무효 수준)을 만들지 않는 투여 간격을 선택하는데 유용하다.

 

생체이용율(Bioavailability)은 투여 약물이 전신 순환에 도달하는 비율을 나타내는데 이용되는 용어이다. 생체 이용성은 정맥주사에서 100% (F=1) 이지만, 약물은 통상적으로 경구로 투여되며 전신 순환에 도달하는 투여량의 비율은 약물에 따라서 또는 환자에 따라서 다르다. 초회 통과 대사를 고도로 받는 약물은 대부분 경구적으로 불활성이다 (예, trinitro-glycerine. lignocaine).

배설(Excretion)
신배설(Renal excretion)이 결국은 대부분의 약물의 배설기능을 떠맡고 있다. 약물은 사구체 여과로 나오지만, 지용성인 경우 신뇨세관에서 수동 확산으로 용이하게 재 흡수된다. 약물의 대사로 지용성이 저하된 화합물을 만들어 신배설을 돕는 경우가 적지 않다. 약산과 약염기의 이온화는 세뇨관액의 pH에 의해서 좌우된다. 요의 pH를 조작하는 것은 때로 신배설을 증가시키는데 유용하다. 예를 들면, 중탄산염 투여는 요를 알칼리화 하여 aspirine을 이온화시켜 지용성을 감소시킴으로써 그 배설 속도를 증가시킨다. 약산과 약염기는 근위세뇨관에서 능동적으로 분비된다. Penicillin은 이 경로로 배설된다.

담즙배설(Biliary excretion). 일부 약물(예, stilbestrol)은 담즙에 농축되어 소장으로 배설되었다가 재 흡수된다. 이러한 장간 순환은 체내에서 약물의 지속성을 증가시킨다.