药理学研究药物如何与生物体相互作用、如何产生效应,以及生物体如何吸收、分布、转化和清除药物。它既研究治疗作用,也研究有害反应,为药物研发以及理解药物在医学中的应用提供科学依据。其研究范围包括探索药物作用机制的实验室研究,以及研究人体对药物反应的研究。(bps.ac.uk)
研究范围与相关学科
药理学探究药物作用于什么靶点、这种相互作用如何改变生物功能,以及机体反应如何随药物暴露而变化。其两大核心领域是研究药物效应的**药效学,以及研究药物在体内随时间变化过程的药代动力学**。两者共同将给药剂量、药物到达作用部位时的浓度,以及由此产生的反应联系起来。(pharmacologyeducation.org)
药理学不同于药学,后者涵盖药物的制备、供应及相关专业服务。两者都关注药物使用,但药理学主要研究药物如何发挥作用。**临床药理学**侧重药物与人体之间的关系,包括对现有药物的研究和新疗法的开发。(bps.ac.uk)
历史发展
现代实验药理学兴起于19世纪,当时药物研究的重点从描述药用物质转向通过受控实验探究其作用。鲁道夫·布赫海姆及其学生奥斯瓦尔德·施米德贝格在这一发展过程中发挥了关键作用。1847年,布赫海姆开始在多尔帕特大学开展工作,该校位于如今爱沙尼亚的塔尔图;施米德贝格随后在斯特拉斯堡建立了颇具影响力的研究与人才培养体系,并于1872年出任当地药理学研究所所长。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
随着专业期刊和学术团体的出现,这门学科的组织体系日益完善。《药理学与实验治疗学杂志》创刊于1909年,英国药理学会成立于1931年。该学会于1974年创办《英国临床药理学杂志》,反映出人体药物研究与实验药理学并行发展,并逐渐形成了制度化的研究体系。(bps.ac.uk)
药效学:机制与反应
许多药物通过与生物靶点结合而发挥作用。主要靶点类别包括受体、酶、离子通道和转运蛋白质。受体识别配体,并将配体结合转化为生物反应;其他靶点则可改变化学反应、离子运动或物质转运。在药理学中,“受体”一词有时会被用于较宽泛的意义,但这些靶点类别各有不同的功能。(pharmacologyeducation.ed.ac.uk)
作用于受体的药物通常分为:
- 激动剂:能够激活受体。
- 部分激动剂:在同一实验系统中,所产生的最大反应小于完全激动剂。
- 拮抗剂:阻断激动剂介导的受体激活。
可逆性竞争性拮抗剂与激动剂竞争同一受体结合位点。在适当的实验条件下,提高激动剂浓度可以克服这种竞争。其他形式的拮抗作用则可能降低激动剂所能达到的最大反应。(pharmacologyeducation.ed.ac.uk)
剂量-反应关系描述药物效应如何随剂量或浓度变化。效价强度关注产生某一特定效应所需的药物量,而效能关注药物在特定系统中所能产生的反应幅度。效价强度更高,并不一定意味着最大效能更高。反复接触药物也可能通过脱敏作用使机体的反应性降低。(pharmacologyeducation.ed.ac.uk)
药代动力学:药物暴露的变化过程
药代动力学通常将机体对药物的处置分为四个过程,简称 ADME:
| 过程 | 含义 |
|---|---|
| 吸收 | 药物从给药部位进入血液循环。 |
| 分布 | 药物在血液与身体组织之间转移。 |
| 代谢 | 药物发生化学转化。 |
| 排泄 | 药物或其代谢产物被排出体外。 |
静脉给药将药物直接送入血液循环,而其他给药途径通常需要药物跨越组织屏障完成吸收。分布影响药物能否到达作用部位。代谢可在多个器官中发生,尤其是肝脏;排泄则通常经由尿液或胆汁进行。(pharmacologyeducation.ed.ac.uk)
浓度-时间测定可显示给药后药物暴露水平如何升高和降低。半衰期表示在相应动力学条件下,药物浓度降至一半所需的时间。反复给药时,药物可能在体内蓄积,浓度变化最终达到稳态模式。这些关系有助于解释不同药物以及不同个体在起效时间、作用持续时间和反应方面的差异。(pharmacologyeducation.ed.ac.uk)
个体差异、相互作用与安全性
药物反应会因年龄、疾病、遗传特征、合用药物及环境因素而异。这些差异可能源于机体处置药物的方式不同,也可能源于相同药物浓度下的生物反应不同。因此,同样的剂量并不一定在每个人身上产生相同的药物暴露水平或效应。(pharmacologyeducation.org)
**药物基因组学**研究基因组变异如何影响用药反应。这些变异可能有助于解释药物疗效或不良反应易感性方面的差异。遗传信息只是此类评估的一部分:它无法找出一种对所有人都“完美”的药物,也并非每种药物或疾病都有可提供有效信息的检测手段。(genome.gov)
药物之间的相互作用可能改变药代动力学或药效学。例如,一种药物可以改变机体对另一种药物的处置,药物也可能在受体处相互竞争,从而改变下游反应。(bps.ac.uk)
**治疗指数**反映产生预期效应的剂量与产生某一特定有害效应的剂量之间的差距。两者越接近,就越难权衡获益与危害。这一指标无法涵盖安全性的所有方面,因为药物可能产生多种不良效应,而且个体反应也各不相同。(pharmacologyeducation.ed.ac.uk)
药物研发与持续评价
药理学贯穿药物研发的全过程,从实验室发现、临床前研究,到人体研究和获批后的监测。实验室与动物研究用于探究作用机制并初步评估安全性,人体研究则提供有关临床效应的证据。监管审评评估的是所提交的证据,而不会仅凭药物在实验室中表现出的活性,就认定其具有治疗价值。(fda.gov)
人体临床研究通常分期进行。Ⅰ期侧重安全性和给药剂量;Ⅱ期研究疗效及进一步的安全性问题;Ⅲ期收集更大规模的获益与不良反应证据。Ⅳ期研究在药物获批后开展。伦理审查和知情同意是保护研究参与者不可或缺的措施。(fda.gov)
药物投入使用后,评价仍会继续。**药物警戒**致力于发现、评估、理解和预防不良效应及其他与药物有关的问题。它是临床试验的补充,支持对药物和疫苗在更广泛人群中的使用进行持续评估。(who.int)
参考来源
- What is pharmacology? — British Pharmacological Societybps.ac.uk
- Pharmacodynamics — IUPHAR Pharmacology Education Projectpharmacologyeducation.org
- Oswald Schmiedeberg (1838–1921): Ninth Pharmacologic-Historical Forum, 2024, Munich, Germanypmc.ncbi.nlm.nih.gov
- Our history — British Pharmacological Societybps.ac.uk
- Clinical Pharmacology Skills Alliance spending review representationbps.ac.uk
- Pharmacogenomics Fact Sheet — National Human Genome Research Institutegenome.gov
- Overview of Pharmacodynamics — MSD Manual Professional Editionmsdmanuals.com
- The Drug Development Process — FDAfda.gov