Pharmacodynamics

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Pharmacodynamics(PD,药效学)是药理学的一个核心分支,主要研究药物对生物体的生理、生化作用及其作用机制。简而言之,如果 Pharmacokinetics (PK) 研究的是“身体对药物做了什么”,那么 PD 研究的就是“药物对身体做了什么”。药效学重点关注药物浓度与效应之间的定量关系(Dose-Response Relationship),探讨药物如何通过与生物大分子(如 Receptor (受体)、酶、离子通道)结合来启动信号转导,最终产生治疗作用或毒性反应。

Pharmacodynamics
What the drug does to the body (点击展开)
药物作用机制
学科参数
缩写 PD
核心理论 受体占领学说 (Receptor Theory)
主要靶点 GPCR, 离子通道, 酶
对应学科 Pharmacokinetics (PK)
关键指标
效能 (Efficacy) Emax
效价 (Potency) EC50 / ED50
亲和力 Kd
安全指标 Therapeutic Index (TI)

核心机制:药物与受体

大多数药物通过与细胞上的特定靶点(Receptor)结合来发挥作用。根据药物结合后的“行为”,可将其分为以下几类:


  • Agonist (激动剂): 既有亲和力(能结合),又有内在活性 (Intrinsic Activity, α=1)。结合后能激活受体,产生生理效应(如吗啡激活阿片受体)。
  • Antagonist (拮抗剂): 只有亲和力,无内在活性 (α=0)。结合后不产生效应,但会阻碍激动剂的结合(如纳洛酮阻断阿片受体)。
    • 竞争性拮抗:可被增加的激动剂浓度逆转。
    • 非竞争性拮抗:结合位点不同或共价结合,无法被逆转。
  • Partial Agonist (部分激动剂): 有亲和力,但内在活性较弱 (0 < α < 1)。无论剂量多大,都无法达到最大效应(如丁丙诺啡)。

量效关系:效能 vs. 效价

药效学通过 Dose-Response Curve (量效曲线) 来定量描述药物浓度 (C) 与效应 (E) 之间的关系,其核心数学模型为 Hill 方程

       E = (Emax × Cn) / (EC50n + Cn)


指标 符号 临床意义
Efficacy
(最大效能)
Emax 药物能产生的最大效应。反映药物的内在活性。临床上通常比效价更重要(能治好病才是关键)。
Potency
(效价强度)
EC50 引起 50% 最大效应所需的浓度。EC50 越小,效价越高(用药量越少)。
Slope
(斜率)
Hill Coeff. (n) 曲线陡峭程度。陡峭意味着剂量微小变化会导致效应剧烈波动,需精准给药。

安全性:治疗指数

药物不仅有治疗作用,也有毒性作用。PD 同时研究这两者的关系,以确定安全范围。

Therapeutic Index (TI)

TI = TD50 / ED50
ED50 (Median Effective Dose): 半数有效量。
TD50 (Median Toxic Dose): 半数中毒量。
意义: TI 越大,药物越安全(如青霉素)。TI 小的药物(如地高辛、华法林)称为“窄治疗窗药物”,需要进行 TDM (治疗药物监测)

       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Black JW, Leff P. (1983). Operational models of pharmacological agonism. Proceedings of the Royal Society B.
[点评]:诺贝尔奖得主 James Black 的经典论文,建立了激动剂与受体相互作用的数学模型,奠定了现代药效学的理论基础。

[2] Holford NH, Sheiner LB. (1981). Understanding the dose-effect relationship: clinical application of pharmacokinetic-pharmacodynamic models. Clinical Pharmacokinetics.
[点评]:详细阐述了 PK/PD 结合模型在临床药物开发和剂量优化中的应用。

[3] Kenakin T. (2004). Principles: Receptor theory in pharmacology. Trends in Pharmacological Sciences.
[点评]:系统综述了受体理论的演变,从简单的“占领学说”到复杂的“变构调节”模型。

           药理学核心 · 知识图谱
分子机制 ReceptorLigandSignal TransductionAllosteric Regulation
量效参数 EC50EmaxKd (解离常数) • Hill Coefficient
相关领域 Pharmacokinetics (PK/PD) • ToxicologyDrug Discovery