ความแรงและประสิทธิภาพในการตอบสนองต่อขนาดยา

ความแรง (potency) และประสิทธิภาพ (efficacy) เป็นพารามิเตอร์หลักสองประการที่สรุปเส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาแบบต่อเนื่อง และอธิบายสิ่งต่างกัน ความแรงหมายถึงปริมาณยาที่จำเป็นในการสร้างผลที่กำหนด ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่าเส้นโค้งอยู่ทางซ้ายหรือขวาบนแกนขนาดยามากน้อยเพียงใด ในขณะที่ประสิทธิภาพหมายถึงผลสูงสุดที่ยาจะสามารถสร้างได้ ซึ่งสะท้อนให้เห็นในความสูงของที่ราบสูงของเส้นโค้ง

Definition

ความแรงคือขนาดยาหรือความเข้มข้นของยาที่จำเป็นในการสร้างผลที่ระบุ โดยทั่วไปจะระบุด้วยค่าครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุด (EC50 หรือ ED50) ประสิทธิภาพคือผลสูงสุด (Emax) ที่ยาจะสามารถกระตุ้นได้ในระบบที่กำหนด และประสิทธิภาพภายในคือความสามารถต่อตัวรับของสารกระตุ้นในการสร้างการตอบสนอง

Scope

หัวข้อนี้จะแยกความแตกต่างระหว่างความแรงและประสิทธิภาพ เชื่อมโยงแต่ละส่วนเข้ากับลักษณะเฉพาะของเส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยา แยกประสิทธิภาพทางคลินิก (ที่สังเกตได้) ออกจากประสิทธิภาพภายในที่ตัวรับ และอธิบายว่าเหตุใดยาที่มีความแรงมากกว่าจึงไม่จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพมากกว่า บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษาอ้างอิงและไม่ได้ให้คำแนะนำในการให้ยา

Core questions

• ความแตกต่างระหว่างความแรงและประสิทธิภาพคืออะไร?
• ลักษณะใดของเส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาที่สะท้อนถึงความแรง และลักษณะใดที่สะท้อนถึงประสิทธิภาพ?
• เหตุใดยาที่มีความแรงมากกว่าจึงไม่จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพมากกว่า?
• ประสิทธิภาพภายในที่ตัวรับเกี่ยวข้องกับผลสูงสุดที่สังเกตได้อย่างไร?

Key concepts

• ความแรง (EC50 / ED50)
• ประสิทธิภาพ (Emax)
• ประสิทธิภาพภายใน
• สารกระตุ้นแบบสมบูรณ์เทียบกับสารกระตุ้นแบบบางส่วน
• ตำแหน่งของเส้นโค้งเทียบกับความสูงของเส้นโค้ง
• ความแรงสัมพัทธ์ระหว่างยา
• ตัวรับสำรอง

Key theories

แบบจำลองการทำงานของการกระตุ้น

Black และ Leff ได้สร้างแบบจำลองการตอบสนองของสารกระตุ้นโดยไม่สมมติความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างการยึดครองกับผล โดยนำเสนอฟังก์ชันตัวแปลงสัญญาณ (transducer function) ซึ่งพารามิเตอร์ของฟังก์ชันนี้จะจับความสามารถของระบบในการแปลงการยึดครองตัวรับเป็นการตอบสนอง และด้วยเหตุนี้จึงแยกความสัมพันธ์ของสารกระตุ้นออกจากประสิทธิภาพของมัน

Mechanisms

ความแรงขึ้นอยู่กับว่ายาเข้ายึดครองและกระตุ้นเป้าหมายได้ง่ายเพียงใด และปัจจัยที่ควบคุมความเข้มข้นที่ไปถึงเป้าหมาย โดยอ่านได้จากตำแหน่งแนวนอนของเส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยา โดยค่า EC50 ที่ต่ำกว่าแสดงถึงความแรงที่สูงกว่า ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับความสามารถของยาเมื่อจับแล้วในการสร้างการตอบสนอง และการตอบสนองของระบบ โดยอ่านได้จากความสูงของที่ราบสูง (Emax) สารกระตุ้นแบบสมบูรณ์ (full agonist) สามารถขับเคลื่อนระบบไปสู่การตอบสนองสูงสุดได้ ในขณะที่สารกระตุ้นแบบบางส่วน (partial agonist) มีประสิทธิภาพต่ำกว่าและมีขีดจำกัดที่ต่ำกว่าแม้จะมีการยึดครองเต็มที่ เนื่องจากความแรงและประสิทธิภาพเป็นอิสระต่อกัน ยาสองชนิดอาจแตกต่างกันในด้านหนึ่งโดยไม่แตกต่างกันในอีกด้านหนึ่ง: ยาที่มีความแรงสูงที่ออกฤทธิ์ที่ความเข้มข้นต่ำอาจมีผลสูงสุดปานกลาง ในขณะที่ยาที่มีความแรงน้อยกว่าอาจไปถึงค่าสูงสุดที่สูงกว่า แบบจำลองการทำงานของ Black และ Leff ทำให้เป็นทางการว่าการยึดครองตัวรับถูกเปลี่ยนเป็นการตอบสนองได้อย่างไร โดยแยกความสัมพันธ์ (affinity) ออกจากประสิทธิภาพ และศัพท์บัญญัติของ IUPHAR ได้กำหนดคำจำกัดความของปริมาณเหล่านี้

Clinical relevance

การแยกความแตกต่างระหว่างความแรงและประสิทธิภาพช่วยให้เข้าใจวิธีการเปรียบเทียบยา: ความแตกต่างในความแรงส่วนใหญ่ส่งผลต่อมาตราส่วนความเข้มข้น ในขณะที่ความแตกต่างในประสิทธิภาพส่งผลต่อการตอบสนองสูงสุดที่ทำได้ บทความนี้เสนอแนวคิดสำหรับการอ้างอิงทางการศึกษาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการเปรียบเทียบหรือการเลือกการรักษาสำหรับผู้ป่วยแต่ละราย

History

การแยกความสัมพันธ์ออกจากประสิทธิภาพเป็นปัญหาหลักในทฤษฎีตัวรับในศตวรรษที่ 20: การยึดครองเพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดสารกระตุ้นบางชนิดจึงไปถึงค่าสูงสุดที่น้อยกว่าชนิดอื่น แนวคิดเรื่องประสิทธิภาพภายในของ Furchgott และแบบจำลองการทำงานของ Black และ Leff ในปี 1983 ได้ให้วิธีการเชิงปริมาณแก่สาขาวิชานี้ในการแสดงประสิทธิภาพโดยไม่ขึ้นกับความแรง ซึ่งเป็นความแตกต่างที่ได้รับการกำหนดเป็นรหัสในศัพท์บัญญัติของ IUPHAR ในภายหลัง

Key figures

• James Whyte Black
• Paul Leff
• Terry Kenakin
• Robert Furchgott

Seminal works

• black-leff-1983
• neubig-2003

Frequently asked questions

ยาที่มีความแรงมากกว่าทำงานได้ดีกว่ายาที่มีความแรงน้อยกว่าหรือไม่?

ไม่จำเป็น ความแรงอธิบายเพียงความเข้มข้นที่จำเป็นในการสร้างผลเท่านั้น ยาที่มีความแรงสูงออกฤทธิ์ที่ความเข้มข้นต่ำ แต่อาจมีผลสูงสุด (ประสิทธิภาพ) ต่ำกว่ายาที่มีความแรงน้อยกว่าที่สามารถขับเคลื่อนระบบไปสู่ขีดจำกัดที่สูงกว่าได้

ความแรงและประสิทธิภาพปรากฏบนเส้นโค้งการตอบสนองต่อขนาดยาอย่างไร?

ความแรงคือตำแหน่งแนวนอนของเส้นโค้ง – เส้นโค้งที่อยู่ทางซ้ายมากกว่า (EC50 ต่ำกว่า) จะมีความแรงมากกว่า – ในขณะที่ประสิทธิภาพคือความสูงของที่ราบสูง โดยค่าสูงสุดที่สูงกว่าแสดงถึงประสิทธิภาพที่มากกว่า