药物效应动力学
药物效应动力学（pharmacodynamics，PD）简称药效学，主要研究药物对机体的作用及作用机制，以阐明药物防治疾病的机制。
药物作用于机体时引起的初始理化反应称为药物作用，由此而引起的机体生理、生化功能或形态的变化称为药理效应。药理效应是药物作用的结果，是机体反应的表现。使机体原有生理生化功能提高或增强的作用称为兴奋作用（exicitation），使机体原有生理生化功能降低或减弱的作用称为抑制作用（inhibition）。药物既有防治作用（preventive and therapeutic effect），又有不良反应（untoward reaction 或 adverse reaction，ADR），二者统称为药物的二重性。
防治作用又分为预防作用和治疗作用，治疗作用包括以下几种：①对因治疗（etiological treatment），即针对病因进行治疗，也称治本，如治疗感染性疾病时用抗生素杀灭病原体；②对症治疗（symptomatic treatment），即用药物改善疾病的症状，但不能消灭病因，也称治标，如使用镇痛药来缓解疼痛，并没有消除导致疼痛的病因，仅缓解疼痛这一症状；③补充治疗（supplementary therapy），即补充体内营养物质或代谢物质的不足，如为缺铁性贫血患者补充硫酸亚铁。临床上应遵循“急则治其标，缓则治其本，标本兼治”的原则。不良反应则是指使用药物出现的不符合用药目的，并给患者带来不适或痛苦的药物作用。
（一）药物的不良反应
1.副作用（side effect） 副作用是指药物在治疗剂量时产生的与治疗目的无关的不利于机体的作用。产生副作用的原因是药物选择性低，作用范围广。如麻黄碱在缓解支气管哮喘的同时，也兴奋中枢神经系统，可引起失眠。治疗作用和副作用是可以相互转化的。如阿托品有松弛平滑肌和抑制腺体分泌的作用，用于胃绞痛时，松弛平滑肌的作用为治疗作用，抑制腺体分泌引起口干的作用为副作用；而用于麻醉前给药时，其抑制腺体分泌的作用为治疗作用，松弛平滑肌的作用为副作用。
2.毒性反应（toxic reaction） 毒性反应是指用药剂量过大或药物在体内蓄积过多时发生的危害机体的反应。例如，大剂量应用四环素类抗生素可造成肝细胞脂肪性坏死；长期应用氨基糖苷类抗生素可引起耳聋；长期或大剂量服用对乙酰氨基酚可引起肝损伤，可用乙酰半胱氨酸进行解救。药物的毒性反应包括“三致”反应，即致畸、致癌、致突变。
3.后遗效应（residual effect） 后遗效应是指停药后血药浓度已降至最低有效浓度以下时仍残存的药理效应。如服用巴比妥类药物后，患者于次日早晨出现乏力、头晕、困倦等现象。
4.继发反应（secondary reaction） 继发反应是指在药物发挥治疗作用之后产生的效应，并不是药物本身的效应，一般停药后会消失。如长期应用头孢菌素类药物会使体内的敏感菌被抑制，同时也抑制了合成凝血因子的某些菌群，进而引起凝血功能障碍。
5.变态反应（allergic reaction） 变态反应也称过敏反应（anaphylactic response），指少数人对药物的一种特殊反应，是免疫反应的一种特殊表现。药物作为抗原或半抗原初次进入体内，刺激机体免疫机制产生抗体，当药物再次进入机体内，抗原与抗体结合形成抗原-抗体复合物导致组织细胞损伤或功能紊乱，称为变态反应。常见的变态反应有皮疹、发热、血管神经性水肿、支气管平滑肌痉挛、肠痉挛、血管扩张、血压下降等，严重者引起过敏性休克。为了预防药物变态反应，应询问患者过敏史，有些药物用药前要做皮肤过敏试验，过敏试验阳性者应禁用。
6.特异质反应（idiosyncratic reaction） 特异质反应是指用药者由于先天性遗传异常，对某些药物的反应特别敏感，出现与药理性质无关的有害反应。如先天性缺乏葡萄糖-6-磷酸脱氢酶者服用伯氨喹、磺胺等药物时易引起溶血反应。
7.停药反应（withdrawal reaction） 停药反应又称反跳现象（rebound phenomenon），是指长期用药后突然停药，原有疾病症状再现或加重的现象。如长期应用普萘洛尔降血压，停药次日血压可能会明显回升。
8.药物依赖性（drug dependence） 药物依赖性分为精神依赖性和身体依赖性。
（1）精神依赖性：又称心理依赖性或习惯性，是指连续用药后突然停药，患者会产生继续用药的强烈欲望，并产生强迫性用药行为，这类患者没有身体上的特征表现，对药物的欲望尚可自制。易使机体产生精神依赖性的药物属于精神药品，如镇静催眠药地西泮、中枢兴奋药咖啡因等。
（2）身体依赖性：又称生理依赖性或成瘾性，是指反复用药后，一旦停药，患者会出现戒断症状，表现为烦躁不安、流泪、出汗、疼痛、恶心、呕吐、惊厥等，甚至危及生命。麻醉药品，如吗啡、哌替啶等，容易使机体产生身体依赖性。
（二）药物的作用机制
1.受体与配体 受体（receptor）是指细胞在进化过程中形成的生物大分子成分，通常为大分子蛋白质，其能特异性地识别、结合配体，通过一系列介质的信号转导过程，引发后续的生理反应或药理效应。能与受体特异性结合的物质称为配体（ligand），其分为内源性配体和外源性配体，如神经递质、激素、自身活性物质为内源性配体，服用的药物为外源性配体。
关于受体的类型，目前兼用药理学和分子生物学的命名方法。对于未知内源性配体的受体，则以药物命名。对于已知内源性配体的受体，则按特定的内源性配体命名，如以递质和激素命名的肾上腺素受体、乙酰胆碱受体、糖皮质激素受体等。由于受体的分布、功能、理化性质及对配体的亲和力、内在活性和作用机制不同，某些受体又可分为许多亚型，如毒蕈碱受体（muscarinic receptor，M受体）可分为 M1、M2、M3、M4、M5五种亚型。
2.受体的分类 按照分子结构、生物信号转导过程等，受体主要分为以下四类。第一类：基因转导型受体，又称细胞核激素受体。其配体常具有较高的脂溶性，如甾体激素和甲状腺素等，这类配体能透过细胞膜分别与细胞质和细胞核内的受体相结合。这类受体激发的效应缓慢而持久。第二类：配体门控离子通道受体（ligand-gated ion channel receptor）。这类受体的结构特征是由若干个亚基（常为4～5个亚基）组成，每个亚基均为单一肽链，反复穿透细胞膜4次，围成一个中央通道，多为Na+、K+、Ca2+、Cl-等离子通道。例如，烟碱受体（nicotinic receptor，N受体）是一个由5个亚基组成的Na+通道。此类受体的主要配体有兴奋性及抑制性氨基酸神经递质，如γ-氨基丁酸、谷氨酸、甘氨酸等。第三类：G蛋白偶联受体（G-protein coupled receptor），大多数神经递质受体及激素受体属于G蛋白偶联受体。G蛋白位于细胞膜内表面，是一大类有信号转导功能的蛋白质的总称，又称鸟苷酸调节蛋白。这些受体与配体结合后，通过与G蛋白相偶联将信号传递下去，因此命名为G蛋白偶联受体。G蛋白有50余种，G蛋白偶联受体包含许多种神经递质和激素受体，如M受体、肾上腺素受体、阿片受体、多巴胺受体、5-羟色胺受体、前列腺素受体及一些多肽类激素受体等，这些受体都是通过G蛋白偶联这一机制发挥作用的。第四类：酶偶联型受体，由细胞外配体结合区、跨膜区和细胞内的酶活性区三个部分组成。该类受体的信号转导过程主要包括激活酪氨酸激酶、丝氨酸激酶和苏氨酸激酶。其内源性配体都是多肽因子或激素，如胰岛素、表皮生长因子、血小板衍生生长因子、神经生长因子等。配体与受体结合后，可导致细胞内的酪氨酸激酶被激活，使酪氨酸残基磷酸化，随后产生级联反应，增加DNA、RNA及蛋白质的合成，从而产生细胞生长和分化等作用。现代研究发现，某些致癌病毒也有类似的受体蛋白。如酪氨酸激酶抑制剂伊马替尼在临床上用于白血病的治疗。
3.药物的作用机制 研究药物的作用机制即研究药物如何发挥药效，研究清楚其原发作用和继发作用，这是药效学研究中的一个重要部分，研究上述内容有助于阐明药物的治疗作用和不良反应，进一步提高用药有效性和安全性，并探索药物的构效关系，以便为开发新药提供线索。
（1）特异性药物作用机制：大多数药物的作用机制属于此类。药物的生物活性与其化学结构密切相关，它们与机体生物大分子的功能团结合，触发一系列生理、生化效应。这一系列生理、生化效应主要包括以下内容：①激动受体或拮抗受体，如毛果芸香碱激动交感神经突触后膜上的M受体；②影响递质的释放或激素的分泌，如麻黄碱促进去甲肾上腺素能神经末梢释放递质，大剂量碘抑制甲状腺素的释放等；③影响自身活性物质的合成及代谢，如阿司匹林抑制前列腺素的合成等；④影响酶的活性，如有机磷酸酯类药物抑制胆碱酯酶的活性等；⑤影响离子通道，如抗心律失常药通常影响Na+、Ca2+通道等。
（2）非特异性药物作用机制：主要与药物的理化性质，如解离度、渗透压、溶解度等有关。如静脉注射甘露醇和高渗葡萄糖，产生脱水作用，用于脑水肿和肺水肿的治疗。
（三）药物量反应与质反应的量效关系
药理效应与剂量或血药浓度在一定范围内成正比，称为量效关系（doseeffect relationship或 concentration effect relationship）。纵轴为药理效应、横轴为药物的剂量或血药浓度所得的曲线图即为量效曲线。药理效应按性质可分为量反应（graded response）和质反应（qualitative response）。
1.量反应 量反应是指药理效应随药物剂量或浓度的增减呈连续性量变化的一系列反应，可用数量和最大反应的百分率表示。如血压、心率、尿量、血糖浓度、尿量等。研究对象常为单一的生物个体。这种药理效应指标称为量反应指标。一般横轴表示药物的剂量或血药浓度，纵轴表示药理效应。其量效曲线为一条先陡后平的曲线。若将药物的剂量转化为对数进行作图，则量效曲线呈S形，在此曲线上可见，当药理效应达到最大时，即使增加剂量，药理效应也不再增加，该剂量点对应的药理效应称为药物的最大效应，即效能（efficiency）。另外，比较不同药物的作用强弱时，可用效价强度（potency）来评价。效价强度即药效、性质相同的药物产生相等药理效应时所需的剂量或浓度，剂量或浓度越小，则其效价强度越大。
2.质反应 质反应是指药理效应不随药物剂量或浓度的增减呈连续性量变化，但反应的性质发生变化的一系列反应，一般以阳性或阴性、全或无的方式表现，如生存与死亡、惊厥与否、昏迷与否等，研究对象常为一个群体，以阳性反应百分率表示其药理效应。如果以药物对数剂量 （或浓度）的区段出现阳性反应的频率作图，则得到呈常态分布的量效曲线；如果以药物对数剂量（或浓度）与累加阳性率作图，则得到呈S形的量效曲线。通过该曲线求得50%反应的剂量，根据所采用的指标的不同，分别称为半数有效量（50% effective dose，ED50）或半数致死量（50% lethal dose，LD50）。
3.最小有效量和最小中毒量 给药后能引起药理效应的最小剂量（或浓度）称为最小有效量（minimum effective dose）。增加药物剂量，药效增强，直至出现最大效应（maximal effect，Emax），此时继续增加药物剂量，药效不再增加，反而出现毒性反应。出现疗效的最大剂量称极量，出现中毒症状的最小剂量称最小中毒量 （minimum toxic dose）。临床上的常用治疗量介于最小有效量和极量之间，安全范围介于最小有效量和最小中毒量之间。