Farmakologi -Pharmacology

Farmakologi
Konstant temperaturbad för isolerade organ Wellcome M0013241.jpg
Diagrammatisk representation av organbad som används för att studera effekten av isolerade vävnader
MeSH unikt ID D010600

Farmakologi är en gren av medicin , biologi och farmaceutisk vetenskap som berör läkemedel eller medicinering , där ett läkemedel kan definieras som vilken artificiell, naturlig eller endogen (inifrån kroppen) molekyl som utövar en biokemisk eller fysiologisk effekt på cellen , vävnad, organ eller organism (ibland används ordet farmakon som en term för att omfatta dessa endogena och exogena bioaktiva arter). Det är vetenskapen om läkemedel inklusive deras ursprung, sammansättning, farmakokinetik, terapeutisk användning och toxikologi. Mer specifikt är det studiet av de interaktioner som sker mellan en levande organism och kemikalier som påverkar normal eller onormal biokemisk funktion. Om substanser har medicinska egenskaper anses de vara läkemedel .

Fältet omfattar läkemedelssammansättning och egenskaper, funktioner, källor, syntes och läkemedelsdesign, molekylära och cellulära mekanismer , organ-/systemmekanismer, signaltransduktion/cellulär kommunikation, molekylär diagnostik , interaktioner , kemisk biologi , terapi och medicinska tillämpningar och antipatogena egenskaper. Farmakologins två huvudområden är farmakodynamik och farmakokinetik . Farmakodynamik studerar effekterna av ett läkemedel på biologiska system, och farmakokinetik studerar effekterna av biologiska system på ett läkemedel. I stora termer diskuterar farmakodynamik kemikalier med biologiska receptorer , och farmakokinetik diskuterar absorption , distribution, metabolism och utsöndring (ADME) av kemikalier från de biologiska systemen.

Farmakologi är inte synonymt med farmaci och de två termerna blandas ofta ihop. Farmakologi, en biomedicinsk vetenskap , handlar om forskning, upptäckt och karakterisering av kemikalier som visar biologiska effekter och klarläggande av cellulär och organismfunktion i relation till dessa kemikalier. Däremot är farmaci, en hälsovårdsprofession, angelägen om tillämpningen av de principer man lärt sig från farmakologi i dess kliniska miljöer; oavsett om det är i en dispenserande eller klinisk vårdroll. Inom båda områdena är den primära kontrasten mellan de två deras distinktioner mellan direktpatientvård, apotekspraxis och det vetenskapsorienterade forskningsfältet, drivet av farmakologi.

Etymologi

Ordet farmakologi kommer från grekiskan φάρμακον , pharmakon , "läkemedel, gift " och -λογία , -logia "studie av", "kännedom om" (jfr apotekets etymologi ). Pharmakon är besläktat med pharmakos , det rituella offret eller exilen av en mänsklig syndabock eller ett offer i antikens grekiska religion .

Den moderna termen farmakon används bredare än termen läkemedel eftersom den inkluderar endogena substanser och biologiskt aktiva substanser som inte används som läkemedel. Typiskt inkluderar det farmakologiska agonister och antagonister , men också enzyminhibitorer (såsom monoaminoxidashämmare) .

Historia

Naturligt härlett opium från opiumvallmo har använts som drog sedan före 1100 f.Kr.
Opiums huvudsakliga aktiva beståndsdel, morfin , isolerades först 1804 och är nu känd för att fungera som en opioidagonist .

Ursprunget till den kliniska farmakologin går tillbaka till medeltiden , med farmakognosi och Avicennas The Canon of Medicine , Peter av Spaniens kommentar till Isaac och Johannes av St Amands kommentar om Nicholas antedotär . Tidig farmakologi fokuserade på örter och naturliga substanser, främst växtextrakt. Läkemedel sammanställdes i böcker som kallas farmakopéer . Rådroger har använts sedan förhistorien som en beredning av ämnen från naturliga källor. Den aktiva ingrediensen i råläkemedel renas dock inte och ämnet är förfalskat med andra ämnen.

Traditionell medicin varierar mellan kulturer och kan vara specifik för en viss kultur, som i traditionell kinesisk , mongolisk , tibetansk och koreansk medicin . Men mycket av detta har sedan dess betraktats som pseudovetenskap . Farmakologiska ämnen som kallas enteogener kan ha andlig och religiös användning och historiska sammanhang.

På 1600-talet översatte och använde den engelske läkaren Nicholas Culpeper farmakologiska texter. Culpeper detaljerade växter och de tillstånd de kunde behandla. På 1700-talet etablerades mycket av den kliniska farmakologin av William Witherings arbete . Farmakologi som en vetenskaplig disciplin utvecklades inte ytterligare förrän i mitten av 1800-talet mitt i den stora biomedicinska återuppgången under den perioden. Före 1800-talets andra hälft förklarades den anmärkningsvärda styrkan och specificiteten hos läkemedel som morfin , kinin och digitalis vagt och med hänvisning till extraordinära kemiska krafter och affiniteter till vissa organ eller vävnader. Den första farmakologiska avdelningen inrättades av Rudolf Buchheim 1847, vid universitetet i Tartu, som ett erkännande av behovet av att förstå hur terapeutiska läkemedel och gifter gav sina effekter. Därefter inrättades den första farmakologiska avdelningen i England 1905 vid University College London .

Farmakologi utvecklades på 1800-talet som en biomedicinsk vetenskap som tillämpade principerna för vetenskapligt experimenterande i terapeutiska sammanhang. Utvecklingen av forskningstekniker drev farmakologisk forskning och förståelse. Utvecklingen av organbadspreparatet , där vävnadsprover kopplas till registreringsanordningar, såsom en myograf , och fysiologiska svar registreras efter läkemedelsapplicering, möjliggjorde analys av läkemedels effekter på vävnader. Utvecklingen av ligandbindningsanalysen 1945 möjliggjorde kvantifiering av läkemedels bindningsaffinitet vid kemiska mål. Moderna farmakologer använder tekniker från genetik , molekylärbiologi , biokemi och andra avancerade verktyg för att omvandla information om molekylära mekanismer och mål till terapier riktade mot sjukdomar, defekter eller patogener, och skapa metoder för förebyggande vård, diagnostik och i slutändan personlig medicin .

Divisioner

Disciplinen farmakologi kan delas in i många underdiscipliner var och en med ett specifikt fokus.

Kroppens system

En mängd olika ämnen involverade i farmakologi, inklusive neurofarmakologi , njurfarmakologi, mänsklig metabolism , intracellulär metabolism och intracellulär reglering.

Farmakologi kan också fokusera på specifika system som består av kroppen. Avdelningar relaterade till kroppssystem studerar effekterna av läkemedel i olika system i kroppen. Dessa inkluderar neurofarmakologi i det centrala och perifera nervsystemet ; immunfarmakologi i immunsystemet. Andra divisioner inkluderar kardiovaskulär , renal och endokrin farmakologi. Psykofarmakologi är studiet av användningen av läkemedel som påverkar psyket , sinnet och beteendet (t.ex. antidepressiva medel) vid behandling av psykiska störningar (t.ex. depression). Den innehåller tillvägagångssätt och tekniker från neurofarmakologi, djurbeteende och beteende neurovetenskap, och är intresserad av de beteendemässiga och neurobiologiska verkningsmekanismerna för psykoaktiva droger. Det relaterade området neuropsykofarmakologi fokuserar på effekterna av läkemedel vid överlappningen mellan nervsystemet och psyket.

Pharmacometabolomics , även känd som pharmacometabolomics, är ett område som härrör från metabolomics , kvantifiering och analys av metaboliter som produceras av kroppen. Det hänvisar till direkt mätning av metaboliter i en individs kroppsvätskor, för att förutsäga eller utvärdera metabolismen av farmaceutiska föreningar , och för att bättre förstå den farmakokinetiska profilen för ett läkemedel. Farmakometabolomik kan användas för att mäta metabolitnivåer efter administrering av ett läkemedel, för att övervaka läkemedlets effekter på metabola vägar. Farmakomikrobiomik studerar effekten av mikrobiomvariationer på läkemedelsdisposition, verkan och toxicitet. Farmakomikrobiomik handlar om interaktionen mellan läkemedel och tarmmikrobiomet . Farmakogenomik är tillämpningen av genomisk teknologi för att upptäcka läkemedel och ytterligare karakterisering av läkemedel relaterade till en organisms hela genom. För farmakologi avseende enskilda gener studerar farmakogenetiken hur genetisk variation ger upphov till olika svar på läkemedel. Farmakoepigenetik studerar de underliggande epigenetiska markeringsmönster som leder till variation i en individs svar på medicinsk behandling.

Klinisk praxis och läkemedelsupptäckt

En toxikolog som arbetar i ett labb.

Farmakologi kan tillämpas inom klinisk vetenskap. Klinisk farmakologi är tillämpningen av farmakologiska metoder och principer i studiet av läkemedel hos människor. Ett exempel på detta är dosering, som är studiet av hur läkemedel doseras.

Farmakologi är nära besläktad med toxikologi . Både farmakologi och toxikologi är vetenskapliga discipliner som fokuserar på att förstå kemikaliers egenskaper och verkan. Farmakologi betonar dock de terapeutiska effekterna av kemikalier, vanligtvis läkemedel eller föreningar som kan bli läkemedel, medan toxikologi är studiet av kemikaliens negativa effekter och riskbedömning.

Farmakologisk kunskap används för att ge råd om farmakoterapi inom medicin och farmaci .

Upptäckt av droger

Drug discovery är det studieområde som sysslar med att skapa nya läkemedel. Den omfattar underområdena läkemedelsdesign och utveckling . Upptäckten av droger börjar med drogdesign, som är den uppfinningsrika processen att hitta nya droger. I den mest grundläggande betydelsen innebär detta utformningen av molekyler som är komplementära i form och laddning till ett givet biomolekylärt mål. Efter att en ledande förening har identifierats genom läkemedelsupptäckt, innebär läkemedelsutveckling att läkemedlet kommer ut på marknaden. Läkemedelsupptäckt är relaterat till farmakoekonomi , vilket är den deldisciplin av hälsoekonomi som tar hänsyn till värdet av läkemedel. Farmakoekonomi utvärderar kostnaden och fördelarna med läkemedel för att vägleda en optimal allokering av sjukvårdsresurser. Teknikerna som används för upptäckt , formulering , tillverkning och kvalitetskontroll av läkemedelsupptäckt studeras av läkemedelsteknik , en gren av ingenjörskonst . Säkerhetsfarmakologi är specialiserat på att upptäcka och undersöka potentiella biverkningar av läkemedel.

Schematisk cykel för upptäckt av droger
Bilden ovan innehåller klickbara länkar
Läkemedlets upptäcktscykel.

Utveckling av läkemedel är en viktig angelägenhet för medicinen , men har också starka ekonomiska och politiska konsekvenser. För att skydda konsumenten och förhindra missbruk reglerar många regeringar tillverkning, försäljning och administrering av läkemedel. I USA är den huvudsakliga instans som reglerar läkemedel Food and Drug Administration ; de upprätthåller standarder som fastställts av United States Pharmacopoeia . I Europeiska unionen är det huvudorgan som reglerar läkemedel EMA , och de upprätthåller standarder som fastställts av den europeiska farmakopén .

Den metaboliska stabiliteten och reaktiviteten hos ett bibliotek av läkemedelskandidatföreningar måste bedömas för läkemedelsmetabolism och toxikologiska studier. Många metoder har föreslagits för kvantitativa förutsägelser i läkemedelsmetabolism; ett exempel på en ny beräkningsmetod är SPORCalc. En liten förändring av den kemiska strukturen hos en läkemedelsförening kan förändra dess medicinska egenskaper, beroende på hur förändringen relaterar till strukturen på substratet eller receptorstället som den verkar på: detta kallas det strukturella aktivitetsförhållandet (SAR). När en användbar aktivitet har identifierats kommer kemister att göra många liknande föreningar som kallas analoger, för att försöka maximera den eller de önskade medicinska effekterna. Detta kan ta allt från några år till ett decennium eller mer och är mycket dyrt. Man måste också bestämma hur säker läkemedlet är att konsumera, dess stabilitet i människokroppen och den bästa formen för leverans till det önskade organsystemet, såsom tablett eller aerosol. Efter omfattande tester, som kan ta upp till sex år, är det nya läkemedlet redo för marknadsföring och försäljning.

På grund av dessa långa tidsskalor, och eftersom av varje 5000 potentiella nya läkemedel vanligtvis bara en någonsin kommer att nå den öppna marknaden, är detta ett dyrt sätt att göra saker på, som ofta kostar över 1 miljard dollar. För att få tillbaka denna utgift kan läkemedelsföretag göra ett antal saker:

  • Undersök noga efterfrågan på deras potentiella nya produkt innan du spenderar en utgift av företagets medel.
  • Skaffa patent på det nya läkemedlet som hindrar andra företag från att producera läkemedlet under en viss tidsperiod.

Den omvända förmånslagen beskriver förhållandet mellan ett läkemedels terapeutiska fördelar och dess marknadsföring.

Vid design av läkemedel måste placeboeffekten beaktas för att bedöma läkemedlets verkliga terapeutiska värde.

Läkemedelsutveckling använder tekniker från medicinsk kemi till kemisk design av läkemedel. Detta överlappar med den biologiska metoden att hitta mål och fysiologiska effekter.

Vidare sammanhang

Farmakologi kan studeras i relation till vidare sammanhang än individers fysiologi. Till exempel gäller farmakoepidemiologi variationerna av läkemedels effekter i eller mellan populationer, det är bryggan mellan klinisk farmakologi och epidemiologi . Pharmacoenvironmentology eller miljöfarmakologi är studiet av effekterna av använda läkemedel och personliga vårdprodukter (PPCP) på miljön efter att de har eliminerats från kroppen. Människors hälsa och ekologi är intimt relaterade så miljöfarmakologi studerar miljöeffekten av läkemedel och läkemedel och produkter för personlig vård i miljön .

Droger kan också ha etnokulturell betydelse, så etnofarmakologi studerar de etniska och kulturella aspekterna av farmakologi.

Framväxande fält

Fotofarmakologi är ett framväxande tillvägagångssätt inom medicin där läkemedel aktiveras och deaktiveras med ljus . Ljusenergin används för att ändra form och kemiska egenskaper hos läkemedlet, vilket resulterar i olika biologisk aktivitet. Detta görs för att i slutändan få kontroll när och var läkemedel är verksamma på ett reversibelt sätt, för att förhindra biverkningar och förorening av läkemedel i miljön.

Teori om farmakologi

En trio av dosresponskurvor . Dosresponskurvor studeras omfattande inom farmakologi.

Studiet av kemikalier kräver ingående kunskap om det biologiska systemet som påverkas. Med ökande kunskaper om cellbiologi och biokemi har även farmakologiområdet förändrats avsevärt. Det har blivit möjligt, genom molekylär analys av receptorer , att designa kemikalier som verkar på specifik cellulär signalering eller metabola vägar genom att påverka platser direkt på cellytereceptorer (som modulerar och förmedlar cellulära signalvägar som kontrollerar cellulär funktion).

Kemikalier kan ha farmakologiskt relevanta egenskaper och effekter. Farmakokinetik beskriver kroppens effekt på kemikalien (t.ex. halveringstid och distributionsvolym ), och farmakodynamik beskriver kemikaliens effekt på kroppen (önskad eller giftig ).

System, receptorer och ligander

Den kolinerga synapsen. Mål i synapser kan moduleras med farmakologiska medel. I detta fall är kolinergika (såsom muskarin ) och antikolinergika (såsom atropin ) målreceptorer; transportörhämmare (såsom hemicholinium ) målmembrantransportproteiner och antikolinesteraser (såsom sarin ) målenzymer.

Farmakologi studeras vanligtvis med avseende på särskilda system, till exempel endogena neurotransmittorsystem . De viktigaste systemen som studeras inom farmakologi kan kategoriseras efter deras ligander och inkluderar acetylkolin , adrenalin , glutamat , GABA , dopamin , histamin , serotonin , cannabinoid och opioid .

Molekylära mål inom farmakologi inkluderar receptorer , enzymer och membrantransportproteiner . Enzymer kan målinriktas med enzymhämmare . Receptorer kategoriseras vanligtvis utifrån struktur och funktion. Viktiga receptortyper som studerats inom farmakologi inkluderar G-proteinkopplade receptorer , ligandstyrda jonkanaler och receptortyrosinkinaser .

Farmakodynamik

Farmakodynamik definieras som hur kroppen reagerar på läkemedlen. Farmakologiska modeller inkluderar Hill-ekvationen , Cheng-Prusoff-ekvationen och Schild-regression . Farmakodynamisk teori undersöker ofta bindningsaffiniteten hos ligander till deras receptorer.

Medicinering sägs ha ett smalt eller brett terapeutiskt index , viss säkerhetsfaktor eller terapeutiskt fönster . Detta beskriver förhållandet mellan önskad effekt och toxisk effekt. En förening med ett smalt terapeutiskt index (nära ett) utövar sin önskade effekt vid en dos nära dess toxiska dos. En förening med ett brett terapeutiskt index (större än fem) utövar sin önskade effekt vid en dos väsentligt under dess toxiska dos. De med en smal marginal är svårare att dosera och administrera, och kan kräva terapeutisk läkemedelsövervakning ( exempel är warfarin , vissa antiepileptika , aminoglykosidantibiotika ). De flesta läkemedel mot cancer har en smal terapeutisk marginal: toxiska biverkningar uppträder nästan alltid vid doser som används för att döda tumörer .

Effekten av läkemedel kan beskrivas med Loewe additivitet som är en av flera vanliga referensmodeller.

Farmakokinetik

Farmakokinetik är studiet av kroppslig absorption, distribution, metabolism och utsöndring av läkemedel.

När man beskriver de farmakokinetiska egenskaperna hos kemikalien som är den aktiva ingrediensen eller aktiva farmaceutiska ingrediensen (API), är farmakologer ofta intresserade av L-ADME :

  • Frigörelse – Hur sönderdelas API (för fasta orala former (bryts ner till mindre partiklar), dispergeras eller löses upp från medicinen?
  • Absorption – Hur absorberas API (genom huden , tarmen , munslemhinnan )?
  • Distribution – Hur sprids API:et genom organismen?
  • Metabolism – Omvandlas API kemiskt inuti kroppen och till vilka ämnen. Är dessa aktiva (också)? Kan de vara giftiga?
  • Utsöndring – Hur utsöndras API (genom gallan, urinen, andetag, huden)?

Läkemedelsmetabolism bedöms i farmakokinetiken och är viktig i läkemedelsforskning och förskrivning.

Administration, narkotikapolitik och säkerhet

Narkotikapolitik

I USA ansvarar Food and Drug Administration (FDA) för att skapa riktlinjer för godkännande och användning av läkemedel . FDA kräver att alla godkända läkemedel uppfyller två krav:

  1. Läkemedlet måste visa sig vara effektivt mot den sjukdom som det söker godkännande för (där "effektivt" endast betyder att läkemedlet presterade bättre än placebo eller konkurrenter i minst två prövningar).
  2. Läkemedlet måste uppfylla säkerhetskriterier genom att vara föremål för djur- och kontrollerade tester på människor.

Att få FDA-godkännande tar vanligtvis flera år. Tester som görs på djur måste vara omfattande och måste inkludera flera arter för att hjälpa till vid utvärderingen av läkemedlets effektivitet och toxicitet. Doseringen av ett läkemedel som godkänts för användning är avsett att falla inom ett område där läkemedlet ger en terapeutisk effekt eller önskat resultat.

Säkerheten och effektiviteten av receptbelagda läkemedel i USA regleras av den federala lagen om marknadsföring av receptbelagda läkemedel från 1987 .

Medicines and Healthcare products Regulatory Agency (MHRA) har en liknande roll i Storbritannien.

Medicare Part D är en receptbelagd läkemedelsplan i USA

The Prescription Drug Marketing Act (PDMA) är en lag relaterad till läkemedelspolicy.

Receptbelagda läkemedel är läkemedel som regleras av lagstiftning.

Samhällen och utbildning

Samhällen och förvaltningen

International Union of Basic and Clinical Pharmacology , Federation of European Pharmacological Societies och European Association for Clinical Pharmacology and Therapeutics är organisationer som representerar standardisering och reglering av klinisk och vetenskaplig farmakologi.

System för medicinsk klassificering av läkemedel med läkemedelskoder har utvecklats. Dessa inkluderar National Drug Code (NDC), som administreras av Food and Drug Administration .; Drug Identification Number (DIN), administrerat av Health Canada enligt Food and Drugs Act ; Hong Kong Drug Registration , administreras av Pharmaceutical Service vid Department of Health (Hong Kong) och National Pharmaceutical Product Index i Sydafrika. Hierarkiska system har också utvecklats, inklusive Anatomical Therapeutic Chemical Classification System (AT, eller ATC/DDD), administrerat av Världshälsoorganisationen ; Generic Product Identifier (GPI), ett hierarkiskt klassificeringsnummer publicerat av MediSpan och SNOMED , C-axeln. Ingredienser av droger har kategoriserats av Unique Ingredient Identifier .

Utbildning

Studiet av farmakologi överlappar med biomedicinska vetenskaper och är studiet av läkemedels effekter på levande organismer. Farmakologisk forskning kan leda till nya läkemedelsupptäckter och främja en bättre förståelse av människans fysiologi . Studenter i farmakologi måste ha en detaljerad arbetskunskap om aspekter inom fysiologi, patologi och kemi. De kan också kräva kunskap om växter som källor till farmakologiskt aktiva föreningar. Modern farmakologi är tvärvetenskaplig och involverar biofysikaliska och beräkningsvetenskapliga vetenskaper och analytisk kemi. En farmaceut måste vara välutrustad med kunskap om farmakologi för tillämpning inom läkemedelsforskning eller apoteksverksamhet på sjukhus eller kommersiella organisationer som säljer till kunder. Farmakologer arbetar dock vanligtvis i ett laboratorium och bedriver forskning eller utveckling av nya produkter. Farmakologisk forskning är viktig inom akademisk forskning (medicinsk och icke-medicinsk), privata industriella befattningar, vetenskapligt skrivande, vetenskapliga patent och juridik, konsultation, bioteknik- och läkemedelsanställning, alkoholindustrin, livsmedelsindustrin, kriminalteknik/lagsbekämpning, folkhälsa och miljö/ekologiska vetenskaper. Farmakologi lärs ofta ut till farmaci- och medicinstudenter som en del av en medicinsk skolplan.

Se även

Referenser

externa länkar

Vidare läsning