Pharmakodynamik

Die Pharmakodynamik ist der Zweig der Pharmakologie, der sich mit den Auswirkungen eines Arzneimittels auf den Körper befasst: den biochemischen, physiologischen und molekularen Effekten von Arzneimitteln sowie der Beziehung zwischen der Arzneimittelkonzentration und dem Ausmaß des resultierenden Effekts. Sie ist das konzeptionelle Gegenstück zur Pharmakokinetik (was der Körper mit dem Arzneimittel macht) und beschreibt zusammen mit dieser die Dosis-Konzentrations-Wirkungs-Kette, die der rationalen Therapie zugrunde liegt.

Definition

Pharmakodynamik ist die Untersuchung der Beziehung zwischen der Arzneimittelkonzentration am Wirkort und dem resultierenden pharmakologischen Effekt, einschließlich der molekularen Mechanismen, durch die Arzneimittel diese Effekte hervorrufen.

Scope

Dieser Bereich führt den Leser in die Kernprinzipien der Arzneimittelwirkung ein, die in der klinischen Pharmakologie untersucht werden: wie Arzneimittel an Ziele wie Rezeptoren, Enzyme, Ionenkanäle und Transporter binden; wie die Besetzung dieser Ziele in eine messbare Reaktion umgesetzt wird; und wie diese Reaktion mit der Dosis variiert. Er rahmt die folgenden detaillierten Themen – Arzneimittel-Rezeptor-Interaktionen, Dosis-Wirkungs-Beziehungen und das therapeutische Fenster, Wirksamkeit und Potenz, Agonismus und Antagonismus sowie Signaltransduktion – als Referenz-Taxonomie ein, nicht als klinische oder verschreibende Anleitung.

Sub-topics

• Agonismus, Antagonismus und partieller Agonismus
• Dosis-Wirkungs-Beziehungen und therapeutisches Fenster
• Arzneimittel-Rezeptor-Interaktionen
• Wirksamkeit und Potenz
• Signaltransduktion und Wirkmechanismus von Medikamenten

Core questions

• Wie interagiert ein Arzneimittel mit seinem molekularen Ziel, um eine Wirkung zu erzielen?
• Wie ändert sich das Ausmaß der Wirkung, wenn sich Dosis oder Konzentration ändern?
• Was unterscheidet die Potenz eines Arzneimittels von seiner Wirksamkeit?
• Wie unterscheiden sich Agonisten, Antagonisten und partielle Agonisten in ihrer Wirkung am selben Ziel?
• Wie wird die Zielbesetzung in eine zelluläre und physiologische Reaktion umgewandelt?

Key concepts

• Rezeptor und Arzneimittelziel
• Affinität und Besetzung
• Dosis-Wirkungs-Beziehung
• Potenz und Wirksamkeit
• Therapeutisches Fenster und therapeutischer Index
• Agonist, Antagonist und partieller Agonist
• Signaltransduktion und sekundäre Botenstoffe
• Selektivität und Spezifität

Key theories

Besetzungstheorie der Arzneimittelwirkung

Der klassische Rahmen, der aus Clarks Arbeit entwickelt und von Ariens und Stephenson verfeinert wurde, besagt, dass die Arzneimittelwirkung eine Funktion des Anteils der besetzten Rezeptoren ist, wobei die Affinität die Bindung steuert und die Konzepte der intrinsischen Aktivität und Wirksamkeit hinzugefügt wurden, um zu erklären, warum gleiche Besetzung ungleiche Reaktionen hervorrufen kann.

Operatives Modell des Agonismus

Black und Leff formulierten die Agonistenwirkung neu, ohne für jeden Schritt einen separaten Wirksamkeitsparameter zu benötigen, indem sie die Reaktion als eine operative Funktion der Agonistenkonzentration, der Affinität und eines Transducer-Terms modellierten, der die Effizienz der Stimulus-Reaktions-Kopplung in einem bestimmten Gewebe erfasst.

Mechanisms

Pharmakodynamische Effekte beginnen, wenn ein Arzneimittel an ein molekulares Ziel bindet – meist einen Rezeptor, aber auch Enzyme, Ionenkanäle oder Transporter – mit einer Affinität, die durch Bindungsgleichgewichte beschrieben wird. Die Bindung verändert die Aktivität des Ziels, und diese Veränderung wird durch Signaltransduktionsmechanismen zu einer zellulären und dann zu einer gewebespezifischen Reaktion verstärkt. Die Beziehung zwischen Konzentration und Wirkung ist typischerweise abgestuft und sättigbar und wird durch Parameter der Potenz (die für einen gegebenen Effekt benötigte Konzentration) und der Wirksamkeit (der maximal erreichbare Effekt) zusammengefasst. Standardisierte quantitative Begriffe für diese Beziehungen werden von internationalen pharmakologischen Nomenklaturkomitees gepflegt.

Clinical relevance

Pharmakodynamische Prinzipien erklären, warum Arzneimittel bei einer gegebenen Konzentration unterschiedliche Reaktionen hervorrufen und warum Effekte bei Dosisänderungen ein Plateau erreichen oder sich umkehren; dieses Verständnis untermauert, wie die therapeutischen und toxischen Wirkungen von Medikamenten charakterisiert werden. Der Bereich wird zu Referenz- und Bildungszwecken dargestellt und beschreibt Wirkmechanismen von Arzneimitteln auf konzeptioneller Ebene; er ist keine Quelle für Dosierungs- oder individualisierte Behandlungsempfehlungen.

Evidence & guidelines

Die quantitative pharmakodynamische Terminologie wird von der International Union of Basic and Clinical Pharmacology (IUPHAR) durch ihr Komitee für Rezeptornomenklatur und Arzneimittelklassifikation standardisiert, das regelmäßig die Definitionen von Begriffen und Symbolen aktualisiert, die zur Beschreibung von Arzneimittel-Rezeptor-Interaktionen und Dosis-Wirkungs-Verhalten verwendet werden.

History

Die Pharmakodynamik entstand aus den Bemühungen des frühen 20. Jahrhunderts, die Arzneimittelwirkung auf eine quantitative Grundlage zu stellen. Clark wandte in den 1920er und 1930er Jahren das Massenwirkungsgesetz auf die Arzneimittel-Rezeptor-Bindung an; Ariens führte die intrinsische Aktivität und Stephenson das Konzept der Wirksamkeit in den 1950er Jahren ein, um Abweichungen von der einfachen Besetzungstheorie zu erklären; und Blacks und Leffs operatives Modell von 1983 bot eine gewebeunabhängige Methode zur Quantifizierung des Agonismus. Diese Entwicklungen verwandelten die Beschreibung von Arzneimittelwirkungen von der qualitativen Beobachtung in eine messbare, modellierbare Disziplin.

Key figures

• Alfred Joseph Clark
• Everardus Ariens
• Robert Stephenson
• James Black
• Terry Kenakin

Seminal works

• black-leff-1983
• neubig-2003

Frequently asked questions

Wie unterscheidet sich die Pharmakodynamik von der Pharmakokinetik?

Die Pharmakodynamik beschreibt, was das Arzneimittel mit dem Körper macht – die Beziehung zwischen Konzentration und Wirkung –, während die Pharmakokinetik beschreibt, was der Körper mit dem Arzneimittel macht, nämlich Absorption, Verteilung, Metabolismus und Elimination.

Warum erzeugen zwei Arzneimittel bei gleicher Konzentration unterschiedliche Wirkungen?

Weil sie sich in der Affinität zum Ziel, in der Wirksamkeit (ihrer Fähigkeit, eine maximale Reaktion zu erzeugen, sobald sie gebunden sind) und in der Effizienz unterscheiden können, mit der die Aktivierung des Ziels in einem bestimmten Gewebe an eine nachgeschaltete Reaktion gekoppelt ist.