Pharmacokinetics (약동학) : PK/PD Introduction

Pharamcokinetics(약동학, PK)은 약물의 움직임을 설명하는 방법으로,

간단하게 설명하면 약물의 ADME, 즉 absorption (흡수), distribution (분포), metabolism (대사), excretion (배설)을 의미합니다. 이 때, metabolism과 excrection을 elimination이라 하며, distribution과 elimination을 disposition이라고 하죠.

 

그림으로 설명하면 다음과 같습니다.

 

 

Katzung et al.

 

 

우리는 왜 약동학을 알아야할까요?

 

약물을 투약하는 이유는, 더 나아가 개발하는데 있어 우리는 적절한 이로운 효과만을 보기를 원해요.

하지만 너무 조금먹으면 효과가 없기도하고, 너무 많이 먹으면 부작용이 나타나 되려 안좋기도 해요.

그래서 우리는 적정용량을 찾아 원하는 효과만을 보고 싶은거죠.

 

그렇다면 적정용량은 어떻게 찾는걸까요?

우리는 적정용량을 찾기 위하여 약물의 특성을 파악할 필요가 있어요.

 

우리는 이 두 PK와 PD의 연관성에 주목을 하는거죠.

약물을 얼만큼의 용량용법으로 투여하였을 때 체내에서는 어떻게 약물이 체내로 들어가 시간에 따라 변화하는지 확인(PK)하고,

이러한 과정중에 약물농도가 효과를 얼만큼 내는지(pharmacodynamics, PD) 알면 적정용량을 찾을 수 있을거에요.

 

체내에서 어떻게 흡수되고(A), 분포되고(D), 대사되고(M), 제거되는지(E)를 대표하는 특성을 수치로 나타낸 것이 PK parameter에요. 흡수속도상수(Ka), 생체이용률(F), 분포용적(Vd), 청소율(CL)과 같은 변수들이 이에 해당하고,

우리는 AUC를 통해 체내에서 약물의 exposure에 대한 값을 알 수 있죠.

 

 

 

그럼 우리 PK에 대해서 조금 더 알아보도록 합시다.

PK는 앞의 그림에서와 같이 약물의 흐름에 대한 해석을 의미해요.

 

자, 우리 그림을 다시 볼까요?

 

우리는 약물 농도를 혈액 sample을 통해 알 수 잇습니다.

약물은 extra vascular, 즉 혈관에 바로 투여하는것이 아니라면,

약물은 체내로 흡수되기 위하여 경구투여라면 간, 피하주사라면 지방이나 근육을 거치게 되어 서서히 혈중 약물농도가 오를거에요. 이 때의 속도를 흡수속도상수인 Ka로 표현하게 됩니다.

그리고 약물이 간이나 지방같은 것을 거치게된다면 흡수과정중에 약물의 소실이 발생하는데 이를 생체이용률인 F로 평가를 하게됩니다. 간에서 metabolism이 일어나 first-pass effect 가 발생하게 됩니다.

 

그럼 이제 약물이 피로 이동이 되었겠죠?

약물은 단백질과 결합되거나 혈관내에만 있지 않고 조직으로 이동합니다.

이를 대표하는 값이 분포용적, Vd인데 이에 대한 자세한 설명은 추후에 다시하도록 하겠습니다.

 

피로 이동되어 분포가 된 약물은 간이나 신장으로 혈액이 돌면서 서서히 사라질 거에요.

이 때 배설과정과 대사과정을 통해 약물이 제거되는데, 이 현상을 Cl이 대표하고 있죠.

 

이렇게 가장 기본적으로 PK를 Ka, F, Vd, Cl로 평가를 할 수 있습니다.

 

임상시험의 primary endpoint를 담당하는 AUC와 Cmax와의 차이는 아래 링크를 확인해주세요.

 

Pharmacokinetics (약동학) : Non-compartmental vs Compartmental

 

 

 

그렇담 약력학(Pharamcodynamics, PD)은 뭘까요?

 

약물의 exposure에 대하여 reponse를 확인하고자 PD marker을 확인해요.

PD marker은 biomarker중에 하나로 잡으며, exposure과 연관성이 높은 marker중 선정해서 구하게 됩니다.

예를들어 당뇨병약을 투여하였을 때 혈중 글루코스 농도와 같은 것으로요.

 

Biomarker vs Surrogate endpoint (대리변수) vs Clinical endpoint 간단정리

 

 

 

이런 PK/PD relationship을 통하여 약물의 용량별 response를 확인하여 최적 용량을 찾을 수 있어요.

 

 

Derendorf H et al.

 

 

 

 

 

REFERENCE

Katzung BG, eds. Basic & Clinical Pharmacology, 14e New York, NY: McGraw-Hill; 2018

Derendorf H, Meibohm B. Modeling of pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) relationships: concepts and perspectives. Pharm Res. 1999 Feb;16(2):176-85. doi: 10.1023/a:1011907920641. PMID: 10100300.