剂量-效应关系

在药效学中，剂量-效应关系描述了药物作用的强度如何随给药剂量或作用部位达到的浓度而变化。量化这种关系——通常以对数剂量轴上的S形曲线表示——是比较药物效力和功效以及理解受体占有率如何转化为生物反应的核心经验基础。

Definition

剂量-效应关系是药物剂量或浓度与所产生药理作用强度之间的定量关联，通常通过剂量-效应（浓度-效应）曲线以图形方式表征，并通过半数最大有效浓度和最大效应等参数进行数值总结。

Scope

本领域旨在引导读者了解剂量-效应关系的梯度和量子形式，以及从中导出的参数：效力和功效、半数最大效应点ED50、EC50和IC50、量子LD50和治疗指数，以及赋予曲线形状的希尔方程。它将这些概念作为定量药理学概念进行阐述；它具有参考教育性质，不包含任何剂量或治疗指导。

Core questions

• 药物效应的强度与剂量或浓度有何关系？
• 梯度剂量-效应曲线与量子剂量-效应曲线有何区别？
• 哪些参数——效力、功效、EC50、Emax——总结了剂量-效应曲线，每个参数意味着什么？
• 希尔方程如何描述曲线典型的S形？

Key concepts

• 梯度剂量-效应曲线
• 量子剂量-效应曲线
• S形浓度-效应关系
• 效力和功效
• EC50、ED50和IC50
• 最大效应（Emax）
• 治疗指数和LD50
• 希尔方程和希尔系数

Mechanisms

药物通过与分子靶点相互作用产生效应，随着剂量或浓度的增加，效应也随之增加，直到达到最大值（Emax），此时靶点被完全结合或下游步骤成为限制因素。将效应与剂量的对数作图通常会得到一条S形曲线，其在剂量轴上的位置反映了效力，其高度反映了功效。梯度形式描述了单一系统中连续反应的大小如何变化，而量子形式描述了随着剂量增加，达到明确的“全或无”终点的人群累积比例。希尔方程提供了S形曲线的标准数学描述，其定义参数为半数最大效应点（EC50/ED50）和希尔系数。这些量的标准化术语由IUPHAR定量药理学委员会制定。

Clinical relevance

剂量-效应分析是卫生科学中比较和交流药物相对效力、最大效应和安全边际的基础。本领域在定量药理学层面介绍这些概念以供参考；它描述了药物效应如何表征，而不是个体处方或剂量选择的依据。

Evidence & guidelines

剂量-效应参数的标准化术语和符号由IUPHAR受体命名和定量药理学委员会维护，其基础理论已在标准药理学教科书中得到整合。

History

定量剂量-效应分析起源于20世纪早期将药物浓度与受体占有率和生物效应联系起来的研究。A. V. Hill对结合协同性（1910）的建模提供了后来用于S形浓度-效应曲线的方程，Trevan引入LD50作为量化毒性的一种方法（1927），Black和Leff的操作模型（1983）正式阐述了激动剂浓度如何映射到组织反应。Colquhoun的历史追溯了这些线索如何整合为现在IUPHAR术语中编纂的定量药理学。

Key figures

• Archibald Vivian Hill
• John William Trevan
• James Whyte Black
• Terry Kenakin
• David Colquhoun

Seminal works

• neubig-2003
• colquhoun-2006
• goutelle-2008

Frequently asked questions

为什么剂量-效应曲线通常以剂量的对数作图？

药物效应通常跨越几个数量级的浓度；对数剂量轴将这些浓度展开，并将潜在关系转化为近似对称的S形曲线，使得半数最大效应点和线性中段易于读取和比较。

梯度剂量-效应曲线与量子剂量-效应曲线有何区别？

梯度曲线描绘了单个系统中反应连续变化的强度与剂量的关系；量子曲线描绘了达到“全或无”终点的人群累积比例与剂量的关系，并用于推导ED50和LD50等群体参数。