Chapter 1 藥理學的基本原理

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1-1　藥理學緒論

1-2　藥物動力學

1-3　藥物藥效學

藥理學的

基本原理

Pharmacology

1 Chapter

2

藥理學 harmacology

1-1 藥理學緒論

藥理學(pharmacology)是研究藥物對生命體（人體、病原體）作用的科學。其

範圍很廣，包含：藥物來源、物化特性、作用機轉、用途、用法、藥效、副作用及

交互作用等。

藥理學所研究的相關科學

1. 藥物藥效學(Pharmacodynamics)：研究藥物對生命體的效用，即藥物之作用機

轉、動力和效應間之相互關係。

2. 藥物動力學(Pharmacokinetics)：研究藥物在生物體內的吸收、分布、代謝、排

泄的過程，即藥物在生物體內改變的速率與濃度的變化。

3. 藥物治療學(Pharmacotherapeutics)及臨床藥理學(Clinical Pharmacology)：研

究藥物之臨床用途及治療疾病的科學，用於預防、診斷及治療疾病等。

4. 毒物學(Toxicology)：研究藥物及致毒化學物質對活體產生毒性作用的科學，包

含診斷、鑑定及處理法。目前工業、農業或環境汙染極為嚴重，有賴於藥物及毒

物鑑定。

5. 藥物基因體學(Pharmacogenomics)：綜合基因體差異與藥物治療，利用基因資

訊指導個體在接受治療時能選擇專一性較高的藥物，如此不僅可增強藥效，並能

減少副作用達到個人化醫療的理想。

藥物的名稱來源

藥物常有不同名稱，在研發上市時，暫時會使用代碼，通常用英文字母（即開

發藥廠英文名稱簡稱）加上數字命名，如RU486，其學名為Mifepristone。另外有下

列命名方式：

Chapter 1 藥理學的基本原理

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1. 一般名(Generic Name)：又稱俗名(common name)，是由最先研究此藥的製藥

公司所命名。法定名(official name)是由研發該藥的製藥公司命名，並經食品藥

物管理局(Food and Drug Administration, FDA)或世界衛生組織(World Health

Organization, WHO)認可，常用在藥典或藥物相關法定刊物中的藥物名稱。大部

分藥物的一般名與法定名相同，教科書及醫藥期刊大多均採用此命名法。第一個

字母以小寫起頭，有些以大寫來提醒讀者，如Z o l p i d e m、 S i l d e n a f i l、

Gefitinib、Fluoxetine、Finasteride等。

2. 商品名(Brand / Proprietary Name)：為藥商向政府申請許可證，經核准註冊商

標登記後所用之專屬名稱。第一個字母須以大寫或全部字母均大寫，右上角有

之標記，例如：Stilnox 為Zolpidem之商品名；Viagra

及威而鋼為Sildenafil之

商品名；Iressa 及艾瑞莎

為Gefitinib之商品名；Prozac

及百憂解為Fluoxetine

之商品名；Propecea及柔沛

為Finasteride之商品名。

3. 化學名(Chemical Name)：依據藥物化學結構來命名。然而因過於繁瑣，一般較

少使用，如Aspirin之化學名為Acetylsalicylic acid。

1-2 藥物動力學

藥物動力學(pharmacokinetics)係指研究藥物進入體內後，在體內吸收、分

布、代謝、排泄等流動過程之速度與濃度的變化。藥物動力學各運轉過程歸納見圖

1-1。若能了解藥物在體內濃度的變化，再配合藥物藥效學，則能提供病人在給藥途

徑、次數、劑量等各方面的明確選擇，以達到最佳的治療濃度及效果，且避免產生

藥物的毒性作用。

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藥理學 harmacology

吸收

分布

代謝

排泄 排

泄

重分布

游離態(活性) 作用部位：與受體結合產生藥效

組織中，例如：脂肪、肌肉、骨骼等處貯存

肝臟：主要代謝器官，使藥物極性化 多數藥物轉化成不具活性產物

首渡效應：口服藥物，進入全身循環之前 先經腸道、肝臟代謝失去活性

血漿中

藥物與血漿蛋白質結合(非活性)

腎臟：主要排泄器官由尿液排出，酸鹼化尿液可加速藥物排出 少數由呼吸道、膽汁、汗腺、唾腺、乳汁排出

給藥途徑

藥物的物化特性：脂溶性、非極性、非解離、小分子量

腸道：口服、舌下含錠、直腸栓劑非腸道：注射：靜脈注射(IV)、肌肉注射(IM)、皮下注射(SC) 吸入：由肺泡吸收 經皮(貼劑)、眼結膜、鼻腔黏膜

【圖1-1】藥物動力學—吸收、分布、代謝及排泄的過程

藥物的吸收

藥物的吸收(drug absorption)係指藥物從給藥部位進入全身血液循環的過程。

吸收速率取決於給藥途徑與藥物劑型、藥物的理化特性與添加物、藥物的吸收環境

及人體生理狀態。

生體可用率(bioavailability, F)係指藥物進入全身血液循環與投藥量的比例，是

一藥物在血管外給藥如口服時的吸收程度指標，可用率愈大，表示愈多藥物能在體

內產生藥效。靜脈注射的生體可用率是100%，口服給藥的生體可用率則受吸收速率

影響。

Chapter 1 藥理學的基本原理

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一、給藥途徑與藥物劑型

（一）經由胃腸道吸收

是指以口服、舌下、直腸等方式給藥。大多數藥物經由口服給予，主要以被動

擴散吸收為主，少數則以消耗能量之主動運輸方式通過細胞膜。藥物先形成溶液之

分子態較易被吸收，所以溶液劑、懸液劑之吸收速率通常比需先崩散解離於溶液之

膠囊劑、錠劑快。

1. 口服給藥(Pro Os, PO)：最簡單方便且安全經濟，但吸收不穩定，起效時間慢，

多數藥物主要吸收部位在小腸（因吸收總面積最大），少部分在胃吸收，如酒

精、鐵劑。給藥時間多數在飯後以減少刺激胃腸道，少數在飯前以避免受食物干

擾；有些藥物會受胃酸或消化酶破壞則不宜口服，如胰島素；或製成腸衣或膜衣

錠，如瀉劑。

2. 舌下給藥(Sublingual, SL)：高脂溶性之藥物容易經由黏膜快速吸收，而避開肝臟

首渡效應，如Nitroglycerin(NTG)可作為心絞痛發作的急救用藥。

3. 直腸給藥：主要是指肛門栓劑(rectal suppository)，經由肛門黏膜吸收進入循環系

統，減少刺激胃腸道及部分避開首渡效應，適用於不能吞嚥之病人及幼兒，因吸

收不穩定易流失，所以劑量約為口服給藥的2倍。

（二）非經由胃腸道吸收

主要是指注射給藥，因不經由胃腸道，所以不刺激胃腸道且不易被破壞，此種

方式吸收快，通常於緊急需要時使用，劑量較易控制，且小於口服給藥，其劑量大

小依序為：靜脈＜肌肉＜皮下注射；而吸收速率則剛好相反。但因注射給藥的危險

性較高，且注射部位較疼痛及易受感染，需加以評估。

1. 靜脈注射(Intravenous Injection, IV)：直接將水溶性藥物注入血液，起效快，生

體可用率最大，常用於急救，但危險性最高。油狀或不可溶藥物不適合以本法給

藥。

2. 肌肉注射(Muscular Injection, IM)：適用於水溶性、油溶性製劑或懸浮液性藥

物，如激素、抗生素或疫苗等。

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3. 皮下注射(Subcutaneous Injection, SC)：適用於對局部組織無刺激性之藥物，

如胰島素、某些疫苗、溶解度低之藥物或植入藥錠等。

4. 脊椎管內注射(Intrathecal Injection)：經由腰椎穿刺打入蜘蛛膜下腔，用於特殊

目的，如局部麻醉或抗癌藥物等，以降低副作用的產生。

5. 吸入性給藥(Inhalation, Inh)：由呼吸道給藥，因呼吸道黏膜表面積大且微血管密

布，故吸收速率最快，常用於呼吸道疾病，如氣喘及全身麻醉。

6. 表面給藥 ( To p i c a l )：經由皮膚、鼻、眼、耳及肺部給藥，常見經皮給藥

(transdermal)如避孕貼、戒菸貼等，鼻噴霧如降鈣素等胜肽類荷爾蒙，眼用滴

劑、口頰給藥及陰道給藥等。

藥物進入血液循環速度由快至慢依序為：靜脈注射≧吸入給藥＞舌下給藥＞直

腸給藥＞肌肉注射＞皮下注射＞口服給藥＞經皮給藥（貼劑）。

二、藥物的理化特性與添加物

因細胞膜是雙層磷脂質構造，藥物具備高脂溶性、非離子狀態、非極性、分子

量小者則易通過細胞膜而被吸收。依據藥物的化學特性，藥物在胃腸道中多數是以

被動擴散方式吸收，少數是以主動方式吸收。

添加物可影響藥物吸收，有些對維持長時間藥效更有利，如雌激素(estrogen)製

成脂溶性注射劑，胰島素(insulin)與鋅混合製劑，局部麻醉劑加入血管收縮劑。近

年來藥物控制釋放系統技術的進步，讓藥物在體內某一狀態下能適量、適時、適地

的釋出。

三、藥物的吸收環境

藥物本身會受吸收環境的酸鹼值（pH值）所影響，解離程度與藥物本身之酸

鹼強度及解離常數（pK a值）有關。弱酸性藥物[HA]（如Aspi r in）在酸性環境中

H A H＋+A－反應向左，非離子態濃度[HA]多於離子態[A－]，故容易被吸收；反

之，弱鹼性藥物（如Amphetamine）在鹼性環境中BH＋ H＋＋B反應向右，非解離

態 [B]多於離子態 [B H＋]，容易被吸收。p H值與p K a值之關係可用H e n d e r s o n -

Hasselbalch方程式表示。

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弱酸性藥物：pH = pKa + log[A－] / [HA]

弱鹼性藥物：pH = pKa + log[B] / [BH+]

有其他食物存在下也會影響藥物吸收，如牛奶會減少鐵劑及四環黴素的吸收，

高脂肪食物會減少酒精的吸收。

四、人體生理狀態

胃腸道蠕動、胃排空時間、局部血流灌注程度、吸收部位總表面積，藥物在吸

收表面停留的時間及疾病狀態等都會影響藥物吸收。增加血流量及流速有助於注射

給藥之吸收程度，而口服給藥在腸道的吸收亦與該處之血流量有關，因血流不斷帶

走藥物，有利於進行擴散運輸之藥物的吸收。

藥物的分布

藥物的分布(drug distribution)係指藥物吸收進入血液後，再由血液循環運送分

布至體內各組織。在體內分布的過程受灌注組織器官血流量、藥物的特性及組織對

藥物的親和力、藥物與血漿蛋白的結合率、體內特殊部位之生理屏障等因素影響。

組織器官血流量大，則藥物的分布快，但不表示藥物作用一定較大，仍需考慮藥物

的特性，具有高脂溶性、非解離型、非極性、分子量小者可迅速通過細胞膜，分布

到各組織，甚至通過血腦障壁(blood-brain barrier, BBB)及胎盤障壁等。某些疾病狀

況可能造成BBB的崩解，例如腦部創傷、局部缺血、感染發炎、高血壓及年齡（嬰

兒及老年人的BBB結構不完整）等，也會導致藥品較易通過BBB。

一、藥物與血漿蛋白的結合率

藥物在血液中會與血漿蛋白等結合，一旦形成結合型式則不具活性，會暫時失

去藥理作用，但不被代謝及腎臟排出，導致半衰期延長；未結合之游離型式藥物可

至標的器官與受體結合產生藥效。藥物形成結合型式比率愈高時，則游離型式比率

愈低，因此藥效愈弱。藥物與血漿蛋白的結合具飽和性及競爭性，不同藥物共同競

爭血漿蛋白的結合部位，故會發生藥物交互作用(drug-drug interaction)，主要有三

種血漿蛋白，分別為白蛋白(albumin)、α 1-酸性醣蛋白(α 1-acid glycoprotein)及球蛋

白(globulin)。

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藥理學 harmacology

通常酸性藥物易與白蛋白結合，如Wa r f a r i n、P h e n y t o i n、D i g i t o x i n、

Barbiturate、Salicylate、Sulfonamide、Phenylbutazone等；鹼性藥物易與α 1-酸性醣

蛋白結合，如Quinidine、Lidocaine、Propranolol、TCAs等；少數藥物會與球蛋白

結合，如Heparin、Thyroxine等。

二、體內特殊部位的生理屏障

1. 血腦障壁：是由星狀膠細胞、緊密接合之微血管內皮細胞及管壁基底膜所組成，

可維持腦內環境恆定，保護中樞神經系統不受外物侵入，尤其是非脂溶性藥物。

例如巴金森氏病之治療目標為提高腦內D opamine濃度，然而直接給予水溶性

Dopamine無效，其首選藥物L-Dopa為高脂溶性，較容易通過BBB。部分無法通

過BBB及血腦脊髓液障壁(blood-CSF barrier)之藥物，如欲達到中樞神經作用，

則需將藥物直接注射入脊椎或腦室內；另有胎盤障壁及血液睪丸障壁。

2. 重新分布(Redistribution)：是指藥物由其作用部位重新分布至其他組織（如脂

肪、骨骼肌），不經由代謝或排泄，使原來作用部位的濃度降低，導致藥效減弱

或消失之過程。例如超短效巴比妥Thiopental為高脂溶性藥物，靜脈注射給藥

時，能迅速達到藥效且作用期短，但尿液或肝臟並無代謝物，是因為藥物由腦部

轉移至其他組織，使腦中濃度降低，麻醉效果減弱。

三、科技改進藥物的運送系統

藥物劑型的突破可應用在特定標的部位，達到高效作用，又可減少副作用、延

長藥效及增加吸收的效果。微粒體(microspheres)構造可增加吸收量，如全身性吸

收的胰島素；前驅藥(prodrug)則可減少藥物毒性，如Cyclophosphamide；抗體藥物

連結(antibody-drug conjugates)可攻擊特定標的，選擇性結合腫瘤特定抗原；藥

物包覆在微脂粒(liposomes)內，作用在選擇性標的，以提升療效；藥物包覆可植入

裝置（支架）減少支架造成阻塞的發生率，或將藥物置入避孕器、避孕環內。

藥物的代謝

藥物的代謝(drug metabolism)又稱生體轉化(biotransformation)，是指藥物在

體內發生化學結構改變，轉變成極性的水溶性代謝物以便被腎臟過濾或分泌排出，

不易被腎小管再吸收，有利於藥物之排除。肝臟是人體藥物代謝最主要的器官，它

Chapter 1 藥理學的基本原理

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具有多種代謝酶以催化代謝反應。多數藥物經代謝後失去藥理活性；少數藥物之代

謝產物仍有藥理作用或更具活性，如Diazepam之代謝物Oxazepam也具有鎮靜安眠

作用；另外有一些藥物的原型不具藥理作用，經代謝後才可發揮藥效，此原型為前

驅藥，如Levodopa為前驅藥，經脫羧反應轉化成Dopamine才具有藥理作用。有些口

服藥物進入血液循環未分布至全身產生作用之前，先經肝門循環進入肝臟被代謝，

但也有少數是在腸腔或腸壁進行代謝而失去活性，使藥物藥效降低，此為首渡效應

(first-pass effect)，經過大量首渡效應的藥物主要有NTG、Lidocaine、L-dopa、

Salbutamol、Propranolol、Metoprolol、Verapamil、Morphine。

一、代謝反應的方式

藥物代謝反應的方式主要分為兩階段：

1. 第一相(Phase I)

(1) 包括氧化(oxidation)、還原(reduction)及水解(hydrolysis)等反應是在酶的催

化下進行，最常參與此階段之酶為細胞色素P-450 (cytochrome P-450)系統，

此酶不具專一性，脂溶性藥物皆可被此系統酶代謝。P-450酶是由一連串含亞

鐵離子的血紅素蛋白質氧化物所組成，在光波波長450 nm有最大吸收量，廣

泛存在於大多數細胞內，尤其是在肝細胞平滑內質網之微粒體內含量最多，

又稱微粒體酶(microsomal enzymes)，此酶可被藥物誘導或抑制。

(2) P-450酶有多種亞型，其中與人類藥物代謝相關者及其主要代謝物詳見表1-1。

表1-1 與人類藥物代謝相關之P-450酶亞型及其代謝藥物

CYP1A1 Theophylline CYP2C19 Omeprazole

CYP1A2 Caffeine、Tacrine CYP2D6 Clozapine、Codeine

CYP2A6 Methoxyflurane CYP2E1 酒精、Halothane

CYP2C8 TaxolCYP3A4

Cyclosporine、Losartan、Nifedipine

TerfenadineCYP2C9 Phenytoin、Ibuprofen

(3) 有些藥物可誘導P-450酶之活性及數量，將加速藥物本身及其他藥物代謝，而

減少其他藥物之血中濃度及藥效，如P h e n y t o i n、P h e n o b a r b i t a l、

Omeprazole、Griseofulvin、吸菸、喝酒及致癌物等；相反的，有些藥物會抑

制 P - 4 5 0酶之活性及數量，而增加其他藥物之血中濃度及毒性，如

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藥理學 harmacology

Cimetidine、Isoniazid、Phenylbutazone、Allopurinol、Erythromycin、

Chloramphenicol及葡萄柚汁等，而Ketoconazole可抑制 CYP3A4。

2. 第二相(PhaseⅡ)：是藥物與體內內生物質產生接合作用(conjugation)，變成水溶

性較高之代謝產物，再經由尿液或糞便排出。接合物質包括：葡萄糖醛酸

(g l u c u r o n i c a c i d)、甘胺酸(g l y c i n e)、麩胺基硫(g l u t a t h i o n e)等，以乙醯化

(acetylation)、甲基化(methylation)、硫基化(sulfate)方式接合，其中與葡萄糖醛

酸接合是最普遍且重要之接合反應。

藥物代謝步驟並非必須先進行第一相，再進行第二相，如Isoniazid(INH)即是先

進行第二相乙醯化反應，再進行第一相之水解反應；有些則直接進行第二相代謝。

二、代謝反應的速率

1. 一級動力反應(First-order Kinetics)：是指藥物代謝速率與血中游離型藥物濃度成

正比，大多數藥物是以一級動力反應進行代謝，其速率與給藥劑量成正比。

2. 零級動力反應(Zero-order Kinetics)：是指代謝速率變成一定值，少數藥物在高

劑量時以零級動力反應代謝，其速率與血中濃度無關，而與代謝酶活性有關，如

給藥劑量相當大之Aspirin、Ethanol、Phenytoin。

三、影響代謝的因素

影響代謝的因素主要包括生理因素，如年齡、性別、個人體質及荷爾蒙等，其

中嬰幼兒及老年人對藥物代謝能力較弱，女性特別是在懷孕時代謝能力較差；其他

有病理、遺傳及生活環境等因素。

藥物的排泄

多數藥物之代謝產物已極性化且水溶性大，主要是由腎臟排泄(elimination)。

腎功能正常者，極性小分子藥物到達腎臟後，皆會經由腎小管過濾、分泌排除至尿

中，如藥物仍具脂溶性則會經由腎小管再吸收增加血中濃度，部分藥物以原型態由腎

臟排泄，如Furosemide、Penicillin、Gentamicin、Methroexate (MTX)；而少部分藥物則

由肝臟釋出經由膽汁排泄，進入小腸由糞便排除，如Quin id ine、Phenyto in、

Tetracycline、Erythromycin等，此外，若藥品重複地在肝臟釋出和小腸回收之間循環

稱為腸肝循環(enterohepatic cycling)，可延長藥物的作用期，如Amphetamine、

Digoxin、Morphine等。