약물흡수, 투여경로-용해도-농도와 밀접
고형제일수록 용해도 낮아 위장관 흡수 미미
인종·나이·효소에 따라 대사작용도 차이
■ 약물의 흡수-분포, 생체내 대사-배설
약물이 바람직한 효과를 발휘하기 위해서는 작용부위에 충분한 약물이 도달해야 한다. 물론, 투여하는 양이 중요한 인자가 된다. 그러나 영향을 미치는 다른 인자가 존재한다. 여기서는 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설이 약효에 미치는 영향을 살펴보겠다.
약물이 효과를 나타내는데 걸리는 시간(발현시간)은 약물의 투여경로, 흡수 속도, 작용부위로의 분포되는 정도에 영향을 받는다. 약물의 효과가 지속되는 시간(작용시간)은 약물이 대사되는 속도와 배설되는 속도에 의해 결정된다.
1. 세포막
▶세포막통과: 이러한 모든 인자는 약물이 세포막을 통과하는 과정을 포함한다. 피부는 몇 개의 세포층으로 구성되어 있다. 부위마다 방어막은 상당한 차이가 있으나, 약물이 통과하는 기전은 유사하다.
▶세포막의 구조: 하나의 세포막은 단백질 격자에 의해 지지되는 얇은 지질층(2중막)으로 구성되어 있다. 또한, 세포막 표면에는 단백질 분자가 불규칙하게 배열되어 있고 그 주위에는 물분자로 채워진 아주 작은 구멍이 존재한다. 기름에 녹는 물질은 지질층을 통과하고, 물에 녹는 물질은 이 구멍을 통해 이동된다. 물질의 분자 크기, 모양, 이온화 정도, 기름(또는 물)에 녹는 정도(용해도)가 그 물질이 세포막을 통과하는데 영향을 준다.
▶세포막통과기전: 약물은 능동 또는 수동 수송과정에 의해 세포막을 통과한다. 기름에 용해되는 분자의 경우 세포막을 통하여 약물의 농도가 높은 곳으로부터 약물 농도가 낮은 곳으로 확산된다. 이 과정을 수동 수송과정이라 한다. 그러나, 이와는 반대로 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 물질을 이동시켜야 하는 경우도 있다. 이때에는 어떤 기전에 의해 화학 에너지가 소모되는데 이 과정을 능동 수송과정이라 한다.
2. 약물의 흡수
▶투여경로: 흡수는 약물이 얼마나 빨리 효과를 나타낼 수 있는가를 결정하는데 중요한 인자이다. 약물의 흡수는 약물을 투여하는 경로에 상당한 영향을 받는다. 어떤 약물의 투여 경로에 상당한 영향을 미친다. 그외에도 많은 인자가 약물이 흡수되는 속도와 양에 영향을 미친다.
▶약물의 용해도: 투여경로가 무엇이냐에 관계없이, 일반적으로 약물의 용해도가 흡수에 영향을 미친다. 용액중의 약물은 고형 약물보다 더 빠르게 흡수된다(쉽게 용해되는 약물중 neomycin는 현재 잘 쓰이지 않으나 위장에서 흡수가 잘 일어나지 않기 때문에 위장관내에서의 효과를 목적으로 사용하기도 하였다). 고형 약물을 투여할 때, 약물이 얼마나 빨리 용해되느냐가 흡수 속도에 영향을 미친다. 용해도가 매우 낮은 약물은 위장관에서는 흡수가 거의 일어나지 않는다.
▶약물 농도: 약물의 농도가 또한 흡수에 영향을 미친다. 일반적으로 투여(경구 또는 주사)한 약물의 농도가 높을수록, 빠르게 흡수된다.
▶투여부위의 혈류 흐름: 약물이 투여된 부위에서의 혈류의 흐름도 흡수에 영향을 미친다. 마사지나 열을 가하여 혈류를 증가시키면 흡수가 증가되고, 반면 혈관수축제는 투여부위에서의 약물 흡수를 지연시킨다. 투여부위에서 약물과 접촉하는 면적이 넓으면 넓을수록, 약물이 더 빠르게 세포막을 통과한다.
이러한 모든 인자가 약물 투여경로를 선택하는데 영향을 주며 따라서 약물의 제형을 정하는데 영향을 준다. 투여경로와 제형은 나중에 더 자세히 살펴보겠다.
3. 분포
혈액 중에 흡수된 약물은 대개 그 작용부위에 가기 위해서 다시 모세혈관의 지방세포막을 통과하지 않으면 안 된다.
▶분포에 영향을 미치는 인자: 따라서, 약물의 지방 용해도, 분자 크기, 약물과 체내 성분과의 결합정도가 흡수과정에서와 마찬가지로 약물 분포에 영향을 준다. 예를 들어, 어떤 약물은 체내의 성분과 결합하거나 지방에 녹는 성질 때문에 특정 부위(혈장 단백, 세포, 지방 조직 등이 될 수 있다)에 축적될 수 있다. 만약 약물의 작용부위에 축적된다면 이상적이겠지만 이렇게 편리하게 되는 일은 거의 없다.
또한, 약물 분포는 이것 이외에도 국소 혈류량에 따라 달라질 수 있다. 즉 심장, 간장, 콩팥, 뇌 등 혈류량이 많은 장기에는 흡수 직후 몇 분내에 대부분의 약물이 도달되나, 근육, 내장장기, 피부, 지방조직 등은 혈류량이 적어 약물이 천천히 분포된다.
작용부위 이외의 부위에 축적된 경우 그 축적부위는 약물의 저장고로서의 역할을 하게 된다. 이렇게 저장된 약물은 그 부위에서는 활성이 없으나, 유리형 약물(체내 성분과 결합하지 않은 약물)이 점차 없어지면(대사나 배설로 인해) 저장고로부터 분리되어 나와 작용부위로 이동하게 되므로 약효 지속시간이 길어진다.
▶뇌로의 약물이동: 뇌의 모세혈관을 이루는 세포는 다른 조직의 세포와 달리 매우 밀착되어 있고, 혈관주변에 막이 둘러싸고 있어(이런 구조를 혈액-뇌 장벽이라 한다), 수용성 약물은 거의 통과하지 못하고 지용성이 높은 약물만이 뇌로 들어갈 수 있다.
4. 생체내 전환(무독화 또는 대사)
▶의미
·생체내 전환이란 탄수화물, 지방, 단백질 이외의 유기 화합물의 대사를 말한다. 많은 약물은 지방 용해도가 높기 때문에 신장에서 쉽게 재흡수 될 수 있다. 신체는 약물을 보다 빠르게 없애기 위해 약물을 보다 극성인 물질로 변화시켜 신장으로 쉽게 배설되게 한다. 약물이 이렇게 보다 극성인 물질로 대사될 때 지방조직에 저장과 세포막 통과능이 감소된다. 그 결과, 약물의 활성이 저하될 수 있다.
·때때로 어떤 약물은 대사되어 활성을 가진 대사체나 원래 약물보다 활성이 강한 대사체로 변화한다. 이 경우 약물의 효과는 활성 대사체가 배설되거나 추가적인 대사를 받아야 종결된다. 무독화라는 말은 독성을 띤 약물인 독성이 약한 물질로 변화되는 것을 의미하기 때문에 오해를 불러 일으킬 수 있다. 따라서, 생체내전환이라는 용어가 더 정확한 용어이다.
▶형태
·어떤 특정 약물의 생체내전환 과정은 많은 종류의 동물에서 비슷하게 일어나지만, 전환 속도는 크게 다르다. 생체내전환은 여러가지 형태의 화학반응을 포함한다. 가수분해(hydrolysis), 산화(oxidation), 환원(reduction) 등 이들 과정에서 약물은 더욱 작은 분자로 변화되므로 이들 반응을 포함하는 생체내전환은 비합성적전환이라 한다. 그러나, 분자의 크기가 증가되는 전환과정도 있는데 이를 합성적 전환과정이라 한다.
▶생체내전환이 일어나는 부위
·생체내전환은 주로 간에서 일어나며 소수는 혈장, 신장, 기타 조직에서도 일어난다. 다른 대사과정과 마찬가지로, 이들 화학 변화는 효소에 의해 일어난다.
▶대사에 영향을 미치는 요소
△나이: 나이는 약물이 어느 정도 대사되느냐에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 신생아나 유아는 약물을 대사할 능력이 감소되어 있다(간효소의 발달이 이루어지지 않았다). 따라서, 약물의 독작용을 피하기 위해서는 성인보다 낮은 용량을 투여해야 한다.
△종(species): 종간의 차이가 있기 때문에 동물 실험 결과를 항상 사람에 적용할 수 없다. 체온이 모든 대사과정에 영향을 미친다. 체온이 높을수록, 신체의 모든 화학반응의 속도가 빨라진다. 기아상태에서는 단백질이 부족하기 때문에 따라서, 효소의 저하되어 그 결과 대사가 느리게 일어난다.
△약물: 약물을 대사시키는 효소(주로 간효소) 촉진하거나 억제하는 약물은 병용투여하는 다른 약물의 대사속도에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 다른 약물의 혈중농도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 효소를 촉진하는 약물과 병용시는 제 2의 약물을 증량하고, 억제하는 약물과 병용시는 제 2의 약물을 감량할 필요가 있다.
5. 배설에 대하여
▶약물의 배설은 작용부위로부터 혈액 및 체외로 약물이 이동되는 과정이다.
▶주배설경로: 신장은 대부분의 약물을 배설시키는 경로이다. 변으로 배설되는 약물은 경구투여시 흡수되지 않는 약물이거나 담즙으로 배설되는 약물이다. 유즙분비는 약물의 배설경로로서 중요한데 왜냐하면 수유중 원치 않는 약물작용이 유아에 미칠 수 있기 때문이다. 호흡기를 통한 배설은 마취제 배설경로로 중요하다. 정량적으로 볼 때, 한선과 타액분비가 차지하는 비중은 크지 않다.
▶일반적으로, 극성 약물(물에 잘 녹는 약물)은 변화하지 않은 채로 배설되며 비극성 약물은 극성 대사체로 변화되어 배설된다. 비극성 약물은 배설 기관의 세포막을 통해 쉽게 재흡수 될 수 있으나, 이온화된 약물(극성 약물)은 지질 세포막을 통과하여 재흡수되지 않기 때문에 더욱 빠르게 배설된다.
▶약물의 반감기: 혈중농도가 반으로 감소되는데 걸리는 시간을 반감기라 하며, 약물이 체외로 제거되는데 걸리는 시간, 투여 간격 등을 측정하는 데 좋은 지표가 된다.