เส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาแบบไล่ระดับและรูปร่างแบบซิกมอยด์

เส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาแบบไล่ระดับ (graded dose-response curve) แสดงขนาดของการตอบสนองที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในระบบชีวภาพเดี่ยว เทียบกับขนาดยาหรือความเข้มข้นของยา เมื่อแกนขนาดยาเป็นแบบลอการิทึม ความสัมพันธ์มักจะมีรูปร่างแบบซิกมอยด์ (S-shaped) ที่เป็นลักษณะเฉพาะ: มีผลน้อยมากที่ขนาดยาต่ำมาก, มีการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเกือบเป็นเส้นตรงในช่วงกลาง, และถึงจุดคงที่เมื่อเข้าใกล้ผลสูงสุด

Definition

เส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาแบบไล่ระดับ (graded dose-response curve) คือกราฟที่แสดงขนาดของผลทางเภสัชวิทยาที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในระบบแต่ละบุคคล เทียบกับขนาดยาหรือความเข้มข้นของยา โดยทั่วไปจะวาดบนแกนขนาดยาแบบลอการิทึม ซึ่งจะแสดงรูปร่างแบบซิกมอยด์ที่ถูกจำกัดด้วยค่าพื้นฐานและผลสูงสุด (Emax)

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการสร้างและการอ่านเส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาแบบไล่ระดับ, เหตุผลที่แกนขนาดยาแบบลอการิทึมทำให้เกิดรูปร่างแบบซิกมอยด์, ความหมายของเส้นกำกับล่างและบน รวมถึงช่วงกลางที่ชัน, และความแตกต่างของเส้นโค้งนี้จากรูปแบบเชิงปริมาณที่อิงตามประชากร เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเพื่อการศึกษาและไม่มีคำแนะนำเกี่ยวกับการให้ยา

Core questions

• เส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาแบบไล่ระดับวัดอะไร และแตกต่างจากเส้นโค้งเชิงปริมาณอย่างไร?
• เหตุใดการพล็อตผลเทียบกับลอการิทึมของขนาดยาจึงทำให้เกิดรูปร่างแบบซิกมอยด์?
• เส้นกำกับล่าง, ช่วงกลางที่ชัน, และที่ราบสูงด้านบนของเส้นโค้งแสดงถึงอะไร?
• จะอ่านค่าความแรงและผลสูงสุดจากเส้นโค้งแบบไล่ระดับได้อย่างไร?

Key concepts

• การตอบสนองแบบไล่ระดับ (ต่อเนื่อง)
• แกนขนาดยาแบบลอการิทึม
• รูปร่างแบบซิกมอยด์
• เส้นกำกับล่างและบน
• ผลสูงสุด (Emax)
• ช่วงกลางที่ชันและตำแหน่งของเส้นโค้ง
• การพล็อตแบบเชิงเส้น (เลขคณิต) เทียบกับแบบกึ่งลอการิทึม

Mechanisms

ในการตอบสนองแบบไล่ระดับ ผลจะแปรผันอย่างต่อเนื่องตามขนาดยา ซึ่งสะท้อนถึงสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นของโมเลกุลเป้าหมายที่เข้าจับ และการส่งสัญญาณต่อจากนั้นไปสู่ผลลัพธ์ที่วัดได้ บนแกนขนาดยาแบบเลขคณิต เส้นโค้งจะเป็นไฮเปอร์โบลาเชิงสี่เหลี่ยมที่เพิ่มขึ้นสู่ค่าสูงสุด การแปลงแกนขนาดยาเป็นลอการิทึมจะยืดช่วงขนาดยาต่ำและบีบอัดช่วงขนาดยาสูง ทำให้ไฮเปอร์โบลาเปลี่ยนเป็นซิกมอยด์แบบสมมาตร เส้นกำกับล่างสอดคล้องกับค่าพื้นฐานที่มีการจับเป้าหมายน้อยมาก, ช่วงกลางที่ชันสอดคล้องกับช่วงที่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในลอการิทึมของขนาดยาทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ในผล, และที่ราบสูงด้านบนสอดคล้องกับผลสูงสุดที่ระบบสามารถผลิตได้เมื่อการจับเป้าหมายหรือขั้นตอนปลายน้ำถึงจุดอิ่มตัว ตำแหน่งของเส้นโค้งตามแกนขนาดยาแสดงถึงความแรง (potency) ในขณะที่ความสูงของที่ราบสูงแสดงถึงประสิทธิภาพ (efficacy) ศัพท์เฉพาะสำหรับคุณลักษณะเหล่านี้กำหนดโดยคณะกรรมการ IUPHAR และรูปซิกมอยด์ถูกกำหนดอย่างเป็นทางการโดยสมการของ Hill

Clinical relevance

เส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาแบบไล่ระดับเป็นเครื่องมือเชิงแนวคิดที่ใช้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างการสัมผัสยาและความเข้มข้นของผลของยา และใช้เปรียบเทียบระหว่างยาต่างๆ บทความนี้เสนอเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงทางการศึกษา โดยจะอธิบายว่าผลลัพธ์เปลี่ยนแปลงไปตามขนาดยาอย่างไร และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการเลือกขนาดยาในผู้ป่วย

History

เส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาแบบไล่ระดับเกิดขึ้นจากทฤษฎีการจับตัวรับในยุคแรกเริ่ม ซึ่งเชื่อมโยงสัดส่วนของตัวรับที่ถูกจับกับขนาดของการตอบสนอง การใช้แกนขนาดยาแบบลอการิทึมเพื่อทำให้ช่วงกลางที่ชันเป็นเส้นตรงกลายเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐานในเภสัชวิทยาเชิงปริมาณ และประวัติของ Colquhoun ได้ติดตามว่าแบบจำลองการจับตัวรับและการปรับเส้นโค้งได้รวมเส้นโค้งแบบไล่ระดับที่ทันสมัยได้อย่างไร

Key figures

• Archibald Vivian Hill
• Terry Kenakin
• David Colquhoun

Seminal works

• neubig-2003
• colquhoun-2006

Frequently asked questions

เหตุใดเส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาจึงมีรูปร่างแบบซิกมอยด์เมื่อพล็อตบนแกนขนาดยาแบบลอการิทึม?

บนแกนเลขคณิต ความสัมพันธ์พื้นฐานคือไฮเปอร์โบลาที่อิ่มตัว การใช้ลอการิทึมของขนาดยาจะยืดช่วงความเข้มข้นต่ำและบีบอัดช่วงความเข้มข้นสูง ทำให้ไฮเปอร์โบลาเปลี่ยนเป็นเส้นโค้งรูปตัว S ที่สมมาตรและมีจุดกึ่งกลางสูงสุดที่ระบุได้ง่าย

ที่ราบสูงที่อยู่ด้านบนของเส้นโค้งแบบไล่ระดับแสดงถึงอะไร?

แสดงถึงผลสูงสุด (Emax) ที่ระบบสามารถผลิตได้: เกินกว่าจุดนี้ การเพิ่มยาจะไม่เพิ่มการตอบสนอง เนื่องจากเป้าหมายถูกจับจนเต็มที่แล้ว หรือขั้นตอนปลายน้ำกลายเป็นปัจจัยจำกัดอัตรา