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药理学

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药理学(英语:Pharmacology,是研究药品有机体(含病原体)相互作用及作用规律的学科[1]它既研究药品对生物的作用及作用机制,即药品效应动力学(Pharmacodynamics,简称药效学);也研究药品在人体的影响下所发生的变化及其规律,即药品代谢动力学(Pharmacokinetics,简称药代动力学或者药动学)。药理学是以基础医学中的生理学生物化学病理学病理生理学微生物学免疫学分子生物学等为基础,为防治疾病、合理用药提供基本理论、基础知识和科学思维方法,是基础医学临床医学以及医学药学的桥梁。

药理学由各个分支学科组成
药理学由各个分支学科组成

分支

药理学可以根据侧重点的不同分为许多不同的分支学科

科学背景

研究化学药物需要有大量生物系统作用相关的知识。包括细胞生物学生物化学知识量的增长,药理学的范围实际上也在改变。现在已可以通过对受体进行分子分析来设计可以直接总用于细胞表面受体的化学物质来影响细胞信号和代谢途径(调节和调控细胞信号途径来控制细胞的功能)。

从药理学观点来看,有许多化学属性适用于药理学。药物代谢动力学从化学的角度描述药物在体内的作用。(如,半衰期分布容积药品效应动力学描述药品在体内的化学效果(如产生疗效或毒性)。

当描叙有活性药物成分(API)的化学物质的药品动力学属性时,药理学家通常使用“L-ADME”方案:

  • 释放英语Liberation (pharmacology)Liberation) - API如何释放(口服时)、分散或溶解?
  • 吸收Absorption) - API如何吸收(经皮,经肠,经口腔黏膜)?
  • 分布英语Distribution (pharmacology)Distribution) - API在组织中如何分布?
  • 代谢Metabolization) – API是否在体内产生化学变化,并且会变成哪种物质?这些代谢产物是否有毒?
  • 排泄Excretion) - API如何排出(通过胆汁、尿液、呼吸、皮肤)?

药物有窄或宽的治疗指数或治疗窗口。这描述了预期效果和毒性作用的比率。低治疗指数(接近一)表示同剂量下药物的预期效果和毒性作用相当。高治疗指数(高于5)表示药品达到预期效果所需剂量明显小于毒性剂量。治疗指数较低的药品更难控制剂量和监管,并且通常需要药品治疗监测(如华法林,一些抗癫痫药英语Anticonvulsant氨基糖甙类抗生素)。大部分的抗肿瘤药的治疗指数很低,产生毒性的剂量通常接近足以杀死肿瘤的剂量。

药物开发和安全性测试

药品开发英语Drug development是医学中重要的一部分,但也有较强烈的经济政治的影响。许多政府机构会管理药物的生产、销售及处方,目的是为了保护消费者及避免药物滥用。美国药物的主管机关是美国食品药品监督管理局(FDA),依美国药典中设置的标准为准。欧盟药物的主管机关是欧洲药品管理局(EMEA),以欧洲药典为其标准。

候选药品化学物的代谢稳定性以及其活性,都需要经过药品代谢及毒理学研究的分析。许多方法可以进行药品代谢的量化预测,例如SPORCalc就是一个最近提出的计算方法[3][4]。若药品的化学结构略有改变,可能对其药用性能略有影响,但也可能是大幅的影响,差别和改变的程度有关,但也和药品受体端的结构组成有关,这个概念称为结构与活性关系英语structural activity relationship(SAR)。因此当识别出一种有用的活性物质,化学家会设法制造出许多结构类似的化合物,称为类似物(analogues),目的是要使化合物的药用性能最大化。不论在任何地方,此开发流程都会花上数年、十年甚至更长的时间,而且耗费成本相当大。

这些新的类似物需要开发,也需要确定新药在人类服用后的安全性、在人体中的稳定度,以及要哪一种剂型(例如药锭或是喷雾剂),到达特定器官的效果才会最好。在昂贵的测试后(大约会花上六年),新药才可以行销及贩售[5]

开发药品的类似物及测试新药需要很长的时间,而实际上每五千个潜在的新药中,最后只会有一个进入市场。开发药品的费用非常高,会超过十亿美金。制药公司为了弥补这一支出,会进行以下的措施[5]

  • 在花费公司的资金之前,先小心的研究这些潜在药品的需求[5]
  • 获得新药的专利,避免其他公司在一段时间后抢先生产此一药品[5]

药物法规和安全性

美国食物药品监督管理局(FDA)负责美国药品的核可及监督管理。美国食物药品监督管理局所批准的药品均需满足以下二个条件:

  1. 药物针对所要治疗的疾病,需证实是有功效的(“有功效”只是指至少在二次的试验中,其效果比安慰剂或是其他竞争药品要好)。
  2. 药物在动物试验或是对照人体试验后的结果需符合安全准则。

FDA的药品批准大约会花上数年的时间。在动物上的测试必须相关广泛,而且需包括几个物种,以便评估药品的有效性以及其毒性。药品批准使用的剂量需落在药品可产生治疗效果英语Therapeutic effect或是期望疗效的范围内[6]

美国处方药的安全性及有效性是依联邦1987年提出的处方药营销法英语Prescription Drug Marketing Act进行管理。

英国的药品和保健品管理局英语Medicines and Healthcare products Regulatory Agency(MHRA)也是英国药品管理的部门。

教育

药理学学生是受教育的生物医学科学家,学习药物在生物体上的效果。学习药理学可以发现与开发新药,也可以更好的理解药物在人体内的作用和原理。

药理学学生必须在生理学、病理学和化学上有着详细的知识储备。一定程度上,他们将涵盖的领域包括(但不限于)生物化学,细胞生物学,生理学,遗传学和中心法则,医学微生物学,神经科学,并根据不同部门的需要增加生物有机化学和/或化学生物学。

现代药理学的学科跨度很高。研究生课程接受大部分有生物学或化学背景的学生。

药学学生通常最终会在药房从事药物分发工作,而药理学家通常会在实验室里工作。药理学家的职业生涯包括学术职位(医学或非医学),政府职位,私营工业职位,科学写作,科学性的专利和法律,顾问,生物技术和制药业,酿酒行业,食品行业,法医/执法,卫生,环保/生态科学。

历史

中国公元前1世纪的《神农本草经》,其系统的总结收录了365种植物、动物和矿物药材,及其用法。其中记载的大部分药物在现代中药中仍广泛的使用,如麻黄大黄海藻常山等。659年的唐代朝廷颁布了《新修本草》,亦称《唐本草》,其中记录了884种药物。其也成为了世界上第一部由政府颁布的药典,比西方最早的纽伦堡药典早约883年。1596年,明代医学家李时珍编著了《本草纲目》,其分52卷,共记录了1892种药物。他使用了科学的药物分类法,记叙了所编药物的形态、生态、性味和功能等内容[2]

西方,关于药理学的了解在很长一段时间内也仅停留于药物学(materia medica)阶段。公元2世纪,药学家盖伦(Galen)创作了很多关于药学的著作,同时也发明了阿片酊制剂。18世纪,意大利生理学家丰塔纳(Fontana)对千余种药物进行了毒性测试。其以动物试验得到的结果为依据,认为每种天然的药物都有其独特的活性成分,并且该成分会有选择性的作用于机体的特定部位,从而引起典型反应。19世纪初,德国学者弗里德里希·瑟图纳阿片中提取出了吗啡,并以狗为试验对象,验证了其具有的镇痛作用。法国学者Magendi和Bernald以青蛙为试验对象,分别确定和阐明了士的宁脊髓筒箭毒碱神经肌肉接点的药理学作用特点,开创了药理学的科学试验方法。德国学者鲁道夫·布克海姆英语Rudolf Buchheim(Buchheim)创建了世界上第一个药理学实验室及实验药理学,并编撰了第一本关于药理学的教科书。其学生(Schmiedberg)使用动物试验的方法,开创了器官药理学。[2]

20世纪初,德国学者爱尔里希(Ehrilich)发现了胂凡纳明梅毒锥虫病英语Trypanosomiasis的治疗作用,从而开辟了使用合成药物的治疗疾病时代。德国学者多马克(Domagk)发现百浪多息(Prontosil,磺胺类药物的初始药)治疗链球菌感染的作用。英国学者弗洛里(Florey)在弗莱明(Fleming)研究的基础上,将青霉素抗生素应用于临床对寄生虫病细菌感染的治疗。[2]

药理学在现代的发展得益于各相关学科及技术的发展与完善。对药物作用机制的研究已达到微观水平。已分离出多种受体,阐明了多种药物对各种离子通道的作用机制。出现了许多药理学分支学科。[2]

参见

相关专题

参考资料

  1. ^ 《药理学(第8版)》 人民卫生出版社
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 李端 殷明. 药理学. 人民卫生出版社. 1–4. ISBN 978-7-117-08905-0
  3. ^ SPORCalc. [2016-05-02]. (原始内容存档于2009-03-18). 
  4. ^ James Smith; Viktor Stein. SPORCalc: A development of a database analysis that provides putative metabolic enzyme reactions for ligand-based drug design. Computational Biology and Chemistry. 2009, 33 (2): 149–159. PMID 19157988. doi:10.1016/j.compbiolchem.2008.11.002. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 引用错误:没有为名为ReviseALChem的参考文献提供内容
  6. ^ Nagle, Hinter; Barbara Nagle. Pharmacology: An Introduction. Boston: McGraw Hill. 2005. ISBN 0-07-312275-0. 
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