Pharmacodynamics
Panatda Panya, M.Pharm
What is
Pharmacodynamics?
▸ What a drug does to the body.
▸ The study of the biochemical,
physiologic, and molecular
effects of drugs on the body.
2
Drugs:
▸ Chemical agents that interact with components of a
biological system to alter the organism’s function.
▸ Examples of such components, sites of drug action, are
enzymes, ion channels, neurotransmitter transport systems,
nucleic acids and receptors.
▸ Many drugs act by mimicking or inhibiting the interactions of
endogenous mediators with their receptors
3
Mechanism of action
1. กลไกออกฤทธิไม่ ผ่านตัวรับ (Non-specific action)
ใช้คุณสมบัติทางกายภาพของยา ต้องใช้ยาปริ มาณเยอะ ออกฤทธิไม่จาํ เพาะเจาะจง เช่น
• ยาลดกรด => เป็ นด่าง (เบส) => Aluminium hydroxide
• ยาบรรเทาอาการท้องเสี ย => ดูดซับสารพิษในทางเดินอาหาร => Activated charcoal
• Mannitol มีคุณสมบัติ osmotic effect => ดึงนํDาเข้าสู่ กระแสเลือด => ขับนํDาออกจาก
ร่ างกาย => ลดอาการบวมนํDา => ลดอาการสมองบวม
• Alcohol => ฆ่าเชืDอแบคทีเรี ย
Mechanism of action
2. กลไกออกฤทธิผ่ านตัวรับ (Specific action)
Pharmacodynamics
▸ Almost all drug targets are “proteins”
6
Pharmacodynamics
▸ Almost all drug targets are “proteins”
- Receptors
- Ion channels
- Enzymes
- Carriers (Transporters)
▸ How a drug interacts with its target to produce therapeutics
(and toxic) effects.
- Agonist
- Partial agonist
- Antagonist
- Inverse agonist
7
8
9
Ligand-gated Ion Channels
Ion-channel: ควบคุมการเข้ า-ออกของไอออนต่ างๆ มี 2 กลไก
• Ligand-gated channel receptor: กระตุน้ การเปิ ดโดยมีสารมาจับและ
กระตุน้ (agonist)
เช่น GABA, 5-HT3, Nicotinic receptor, Glutamate
• Voltage-gated channel receptor: กระตุน้ การเปิ ดโดยศักย์ไ ฟฟ้าภายใน
เซลล์
เช่น Na+, K +, Ca2+ receptor
Ligand-gated Ion Channels
Ligand-gated
Ion Channels
G-protein coupled receptors
G-protein coupled receptor: GPCR => ทําหน้าที]เหมือนเป็ น
ตัวกลางส่ งสัญญาณไปยังตัวแสดงผล (effector)
•
•
•
•
เป็ น Receptor ชนิดที]พบมากที]สุด
G-protein อยูใ่ นไซโทพลาสซึ มประกอบด้วย 3 หน่วยย่อย ได้แก่ และ 
Effector เช่น Adenyl cyclase, Phospholipase C เป็ นต้น
ตัวรับชนิดนีD เช่น Muscarinic receptor, -adrenergic, Histamine, 2-adrenergic
receptor เป็ นต้น
G-protein coupled receptors
α
β γ
G-protein coupled receptors
Membrane
α
β γ
G-protein coupled receptors
α
β γ
G-protein
coupled
receptor
Receptor-enzyme
Enzyme linked receptor: ทําหน้ าทีคF วบคุมการทํางานของ
เอนไซม์
• Receptor domain (integral protein) อยูน่ อกเซลล์
• Tyrosine kinase ภายในเซลล์ทาํ หน้าที] phosphorylation (เติมหมู่ phosphate) ให้
โปรตีนเป้าหมาย
• เรี ยกตัวรับนีDวา่ “Receptor tyrosine kinase (RTK)”
• ตัวรับชนิดนีD เช่น Insulin receptor, Epidermal growth factor (EGF)
Receptor-enzyme
Binding site
Catalytic site
Enzymelinked
receptor
Intracellular receptor
Cytoplasmic and nuclear receptor
• เป็ น Intracellular receptor คือ โปรตีนตัวรับที]อยูภ่ ายในเซลล์ เกี]ยวข้องกับการ
ถอดรหัสทางพันธุกรรม (transcription factor) ทําให้เกิดการตอบสนอง แล้วสร้าง
โปรตีนที]เซลล์ตอ้ งการ
• ตัวรับชนิดนีD เช่น Steroid hormone receptor (e.g. Glucocorticoid, Estrogen,
Androgen receptor), Thyroid hormone receptor, Vitamin A, Vitamin D receptor
Cytosolic-Nuclear receptors
Intracellular
receptor
Agonist
▸ Mimics the effects of an endogenous agonist molecule.
▸ Full agonist : can produce 100% of its desired effect.
▸ Partial agonist : cannot produce 100% of its desired effect.
24
Agonist
25
Effect of drug : Agonist
กรณี ที]ใ ห้ยาร่ วมกัน => Synergism (เสริ มฤทธิกัน)
◺ Summation or addition: 1+1 =2 (เช่น ให้ Ibuprofen + Tramadol)
◺ Synergistic effect: 1+1 > 2 (เช่น Sulphamethoxazole + Trimetroprim =
Bactrim® )
◺ Potentiation: 0+1 > 2 (เช่น Clavulanic acid + Amoxicillin = Amoxiclav )
Antagonist
▸ Inhibits normal function of endogenous
agonist
- Physiologic antagonist
- Chemical antagonist
- Pharmacokinetics antagonist
- Pharmacologic antagonist
27
Antagonist
▸ Physiologic antagonist: ตอบสนองทางสรี รวิทยาที]ตรงข้ามกัน โดยทํางานผ่าน
ตัวรับที]ต่างกัน
▸ Insulin + Insulin receptor  นํDาตาลในเลือดลดลง
▸ Glucocorticoid hormone + Glucocorticoid receptor นํDาตาลในเลือดสู งขึDน
28
Antagonist
▸ Chemical antagonist: ยาชนิ ดหนึ] งไปเกิดอันตรกิริยากับยาอีกชนิ ดหนึ] ง ทําให้ยา
ชนิดนัDนไม่มีผลทางเภสัชวิทยา
▸ Protamine => มีประจุบวก
▸ Heparin => มีประจุลบ
29
30
Antagonist
▸ PK antagonist: ยาชนิ ดหนึ] งไปมีผลต่อกระบวนการทาง PK ของยาอีกชนิ ดหนึ] ง
ทําให้ยานัDนมีค่า Bioavailability น้อยลง หรื อการออกฤทธิลดลง
▸ แคลเซี ยมมีผลรบกวนการดูดซึ มของยา Norfloxacin
▸ การให้ยา Cimetidine ร่ วมกับยา Theophylline => Cimetidine ยับยัDงการทํางานของ
Enzyme => ลดการ metabolism theophylline => Theophylline ในเลือดสู ง => เพิ]ม
ผลข้างเคียงของ Theophylline
31
Antagonist
▸ Pharmacology antagonist: ยาจับกับ Receptor ได้ แต่ไ ม่ตอบสนอง หรื อแย่งจับ
กับ Receptor ชนิดเดียวกัน => ไม่มี intrinsic activity
▸ ดังนัNน ต้ องหลีกเลียF งการให้ ยาร่ วมกัน
▸ Competitive antagonist: competes with agonist for the same binding
site on the receptor.
▸ Non-competitive antagonist: binds to a different non-overlapping
binding site, but still prevents the binding of agonist.
32
Antagonist
33
34
เมือให้ย า Agonist + Competitive antagonist:
การเพิมขนาดยาจะทํา ให้ผลการตอบสนองกลับมาเท่า เดิ ม
เมือให้ย า Agonist + Irreversible antagonist:
แม้ว ่า เพิมขนาด แต่ผลการรัก ษาทีได้จ ะไม่เหมือ นเดิ ม
36
37
38
39
40
เภสั ชวิทยาในระดับประชากร
42
43
TI= Therapeutic index = ค่าดัชนี
การรักษา เป็ นตัวเลขทีแสดงให้
ทราบถึงความปลอดภัยในการใช้ยา
ED50= Mean effective dose =
ขนาดยาทีทําให้กลุ่มตัวอย่างร้อยละ
50 มีการตอบสนองตามทีกําหนดไว้
TD50= Mean toxic dose = ขนาด
ยาทีทําให้กลุ่มตัวอย่างร้อยละ 50
เกิดความเป็ นพิษ
LD50= Mean lethal dose = ขนาด
ยาทีทําให้กลุ่มตัวอย่างร้อยละ 50
เสียชีวติ
ตัวอย่ าง Narrow therapeutic
drugs เช่ น phenytoin, valproate,
digoxin, amikacin, vancomycin
46