Что такое фармакология?

Что такое фармакология?

Фармакология — это наука, занимающаяся поиском лекарственных веществ и изучающая биологические эффекты их взаимодействия с организмом животных и человека

Термин «фармакология» происходит от древнегреческого слова pharmakon (фармакон) — лекарство. Это учение о том, какое влияние на организм оказывают лекарственные вещества (лекарства) и как организм реагирует на них.

Термин «лекарство» имеет много значений, чаще всего под ним подразумевают вещество, используемое в медицине для лечения заболеваний. Однако слово «лекарство» может быть применено к любым биологически активным веществам, способным вызывать желаемые изменения в организме, включая:

• кофеин, никотин и алкоголь;
• вещества, обладающие наркотическим действием (вызывающие привыкание), например гашиш, героин и кокаин;
• пищевые компоненты — витамины, минеральные вещества и аминокислоты;
• косметические средства.

«Фармакологию» следует отличать от «фармации» — последний термин относится к профессии, связанной с производством, приготовлением и оборотом лекарств.

Фармакология изучает действие лекарств на живые системы или их составные компоненты — клетки, клеточные мембраны, органеллы, ферменты и даже ДНК. Это означает, что эффекты лекарств могут быть изучены на различных уровнях биологической организации или сложности, начиная от взаимодействия лекарственных веществ с молекулами-мишенями в организме (обычно белками, а также ферментами, ионными каналами или рецепторами нейропередатчиков, гормонов и т.д.) и заканчивая воздействием на популяции человека. В связи с этим разделы фармакологии часто называют соответственно уровню организма, на котором изучают лекарства. Отсюда возникли такие понятия, как молекулярная, функциональная, теоретическая и клиническая фармакология. Для полного понимания действия лекарственных веществ необходима комплексная информация, получаемая на каждом из этих уровней.

Знание фармакологии чрезвычайно важно для практической медицины и ветеринарии, где лекарственные вещества используют для лечения заболеваний человека и животных. Принципы фармакологии применимы также к токсикологии, в которой предметом изучения являются токсические эффекты химических агентов (включая лекарства). Знание фармакологии лекарственного вещества имеет определяющее значение в решении вопроса о возможности его применения для лечения, когда требуется его избирательное использование для достижения определенной клинической цели.

Идеальным свойством любого лекарственного вещества была бы избирательность его действия, однако часто это недостижимо. Избирательность действия может быть достигнута при условии, что:

• относительно высокую концентрацию лекарства удается создать на уровне определенной мишени (клетки, ткани или органа), где необходим лекарственный эффект;
• химическая структура лекарства такова, что оно избирательно взаимодействует с определенными молекулами-мишенями, локализованными там, где необходимо получить желаемый эффект.

Термины, используемые в фармакологии

Как и все научные дисциплины, фармакология располагает своим собственным словарем. Этот словарь содержит термины, описывающие некоторые аспекты действия лекарственных веществ: «фармакодинамика», «фармакокинетика», «фармакотерапия», «избирательность», «избирательная токсичность», «отношение польза-риск», «фармакоэпидемиология», «фармакоэкономика», «фармакогеномика», «токсикология», «токсины», «токсинология», «яды» и «токсичность» (см. далее).

Фармакология использует также специальную терминологию для описания механизмов, посредством которых лекарства оказывают свое действие. К таким терминам относят «агонизм», «антагонизм», «обратный агонизм», «частичный агонизм» и «механизмы трансдукции». Эта терминология обсуждается в главе 2.

Фармакодинамика и фармакокинетика

Фармакодинамика описывает действие лекарственного вещества (количественное и качественное), т.е. те эффекты, которые вызывает лекарство в организме. Эти вопросы обсуждаются в главах, посвященных различным системам организма. Фармакокинетика описывает «судьбу» лекарства (всасывание, распределение, метаболизм и выведение), т.е. процессы, происходящие с лекарством в организме. Эта тема обсуждается в главе 4.

Знание фармакодинамики и фармакокинетики важно для понимания вызываемых лекарством эффектов и механизмов их возникновения.

Фармакодинамика — это учение о реакции организма на лекарственное вещество

Исследуя вариабельность реакции организма при изменении дозы, или концентрации, лекарства (рис.1.1), можно построить кривую доза (концентрация)-ответ, дающую важную фармакодинамическую информацию: минимальная эффективная доза, терапевтический интервал, максимальный эффект и активность лекарства. Избирательность и безопасность лекарства определяют, сопоставляя кривые доза-ответ для терапевтического и токсического воздействия.

Рис. 1.1 График, изображающий кривую доза-ответ. График показывает, что ответ на лекарство усиливается вместе с повышением десятичного логарифма (log,0) его концентрации (дозы); кривая имеет характерную S-образную форму. При низких дозах препарата скорость развития реакции медленная, затем реакция быстро возрастает, прежде чем достигнет максимума.

Фармакокинетика — это учение о всасывании, распределении, метаболизме и выведении лекарственных веществ

Наиболее частый и предпочитаемый способ введения лекарств в организм — через рот (перорально) в форме жидкости, таблеток или капсул. Лекарства в жидкой форме всасываются сразу же, тогда как таблетки и капсулы сначала должны подвергнуться распаду, что обычно происходит в желудке, и только затем растворяются в кишечном соке.

Растворенное лекарство через слизистую оболочку кишечника проникает в кровоток системы воротной вены. Пройдя с кровью через печень, лекарство попадает в сердце и затем распределяется через кровоток по организму. Из крови оно диффундирует в ткани. Общее количество лекарства, поступающее в определенную область, пропорционально кровоснабжению этой области. Таким образом, скорость, с которой вещество оказывается в органе, зависит от интенсивности кровоснабжения и других факторов, специфичных для него. Например, гематоэнцефалический барьер препятствует поступлению многих лекарственных веществ в головной мозг.

В зависимости от химической структуры абсорбированное лекарство может метаболизироваться в организме или остаться неизмененным. В результате метаболизма оно часто превращается в менее активные продукты (тем самым его действие ограничивается). Однако некоторые лекарства, метаболизируясь, превращаются из менее активной формы (так называемого пролекарства) в более активный метаболит. В большинстве случаев метаболизм лекарственных веществ приводит к повышению их водорастворимости (при этом их молекулы становятся более полярными), усиливающей их выведение из организма, а не к специфическому изменению их биологической активности. Печень представляет собой важный орган, участвующий в метаболизме лекарств (см. главу 4). Выделение метаболитов происходит главным образом через почки, однако существуют и другие пути выведения — через кишечник, потовые железы или легкие (см. главу 4).

Фармакотерапия

Фармакотерапия изучает применение лекарств для лечения или профилактики заболеваний. Результатом лекарственной терапии может быть полное излечение, замедление развития болезни, ослабление признаков и/или симптомов заболевания или медикаментозная поддержка других медицинских вмешательств, например:

• излечение инфекций;
• устранение боли и лихорадки при инфекциях;
• предупреждение инсульта благодаря снижению кровяного давления;
• снижение уровня глюкозы в крови благодаря применению инсулина при диабете I типа;
• общая анестезия при хирургических вмешательствах.

Очевидно, что знание фармакологии весьма существенно для рационального использования лекарственных веществ. Естественно, что необходимо также располагать сведениями о заболевании, которое предстоит лечить.

Рис. 1.2 В идеальном случае все лекарственные вещества должны обладать избирательным действием, однако полной избирательности достигнуть удается редко, (а) Радиоактивный йод (1251) избирательно поглощается системой захвата йода щитовидной железы. Следовательно, радиоактивность высока в щитовидной железе, но не в других участках организма, (б) С другой стороны, эпинефрин оказывает эффект везде, где присутствуют его рецепторы (адренорецепторы), т.е. влияет на сердце и кровеносные сосуды. Адренорецепторы распределены по всему организму, и, соответственно, действие эпинефрина широко распространено.

Избирательность

Лекарство, обладающее избирательными свойствами, действует только на одну мишень, будучи примененным в терапевтическом диапазоне (рис.1.2). Однако, если диапазон его терапевтических концентраций выходит за пределы «окна» избирательности, любое лекарство способно оказать нежелательный эффект.

Избирательность лекарства зависит от ряда факторов:

• химической природы лекарственного вещества;
• используемой дозы лекарства и пути его введения;
• индивидуальных свойств пациента, в частности его генетических особенностей, возраста и сопутствующих заболеваний.

Избирательная токсичность

«Избирательная токсичность» — это термин, используемый главным образом в тех случаях, когда лекарственные вещества применяют в качестве химиотерапевтических агентов (антиинфекционных или противоопухолевых) или пестицидов (инсектицидов или гербицидов). При этом преследуют цель уничтожить паразитов или вредоносные клетки, оставляя неповрежденными нормальные клетки хозяина. Чем более сходны клетка-мишень и нормальная клетка, тем труднее достичь избирательной токсичности. Таким образом, одни лекарственные вещества могут быть относительно избирательными в своем действии на бактерии, другие оказываются менее избирательными при сравнении их действия на опухолевые и нормальные клетки организма.

Отношение польза-риск

Отношение польза-риск используют для описания побочного действия вещества в сопоставлении с его благоприятным эффектом (рис. 1.3). Польза от лекарства должна быть больше, чем риск, ассоциированный с его применением. Насколько приемлемо отношение польза-риск, зависит от тяжести данного заболевания. Если речь идет о тяжелом, подчас смертельном заболевании, то приходится мириться с более высоким риском. Чтобы определить отношение польза-риск в каждом конкретном случае, необходимо рассмотреть все аспекты применения лекарства — от главного (т.е. риска гибели) до экономического (т.е. стоимости дозы лекарства).

Необходима также точная информация о возможном риске применения предписанного лекарства в сопоставлении с другими видами повседневного жизненного риска (всякое действие, совершаемое нами ежедневно, будь то вождение машины, катание на лыжах, авиаперелет, плавание или даже принятие душа, ассоциировано с риском) (см. рис.3.2). Такая информация может быть получена путем исследования в больших популяциях эффектов данного лекарства (фармакоэпидемиология) (см. главу 3).

Рис. 1.3 Отношение польза-риск. Благоприятный эффект лекарства должен преобладать над его нежелательным действием. Все лекарственные вещества способны вызывать как нежелательные, так I и благоприятные эффекты.

Фармакоэпидемиология и фармакоэкономика

Фармакоэпидемиология — это учение о благоприятных и нежелательных эффектах лекарственных веществ в масштабах популяций, например:

• влияние широкого употребления антибиотиков в обществе на преобладание определенного типа пневмонии;
• влияние употребления аспирина на частоту сердечных приступов в популяции.

Важно знать также объем расходов, связанных с употреблением лекарства. Необходимость этих знаний привела к возникновению дисциплины, называемой фармакоэкономикой, которая изучает:

• денежную стоимость лекарственного лечения заболеваний;
• истинную стоимость лекарств для пациентов или поставщиков медикаментов. Фармакоэпидемиологию часто объединяют с фармакоэкономикой, поскольку расчет финансовых затрат на лекарство обычно предполагает исследование соответствующих популяций.

Токсикология, токсины, яды, токсинология, отравления и токсичность

Токсичность — это способность какого-либо вещества, попавшего в живой организм или его часть (орган, ткань), приводить к поражению органа или гибели организма. Яды могут быть синтетическими или встречающимися в природных условиях (токсины и яды животного происхождения), и отравления могут быть либо преднамеренными, либо случайными. Последние бывают чаще у детей, чем у взрослых.

Токсикология — это учение о токсических эффектах лекарств и других химических веществ при их действии на человека, животных и растения. Особенности фармакодинамики, фармакокинетики, фармакоэпидемиологии и фармакоэкономики ядов в токсикологии точно такие же, как и в фармакотерапии. Единственное различие заключается в конечном эффекте: в токсикологии — это патологическое воздействие, в фармакотерапии — благоприятное влияние на организм.

Предметом научного изучения токсинологии является действие токсинов и ядов животного происхождения.