초회통과효과 (first-pass effect)
쉽게 풀면
초회통과효과는 입으로 먹은 약이 소화관에서 흡수된 후 곧바로 간을 거쳐야 하는 해부학적 구조 때문에 생깁니다. 간에는 약물을 분해하는 효소가 많아, 혈액에 도달하기도 전에 상당량이 대사되어 없어질 수 있습니다. 이 효과가 큰 약물은 경구 투여 시 생체이용률이 매우 낮아지는 경우가 많습니다.
왜 중요한가
경구 약물의 생체이용률을 예측하고 제형·투여경로를 선택할 때 핵심적으로 고려되는 개념입니다. 간대사가 큰 약물은 정맥주사나 설하·경피 투여로 우회 경로를 검토하게 되고, 신약 개발 단계에서도 간추출률을 측정해 경구제형의 실현 가능성을 판단하는 근거로 씁니다.
핵심 정리
- 경구 약물이 전신 순환에 닿기까지 거치는 곳은 장 점막 → 간문맥 → 간입니다. 이 경로에서 흡수되지 못하거나 대사되어 줄어든 뒤 남은 비율이 경구 생체이용률(F)이고, 곱셈 구조로 F = Fa × Fg × Fh로 씁니다.
- Fa: 장관에서 흡수되는 비율
- Fg: 장 점막에서 대사되지 않고 통과하는 비율
- Fh: 간을 통과하는 동안 살아남는 비율 = 1 − EH (EH는 간 추출률)
- 간 추출률은 간 혈류량(Q)과 약물을 처리하는 간의 고유 능력(CLint)으로 정해집니다. 교과서에서 흔히 쓰는 ‘well-stirred’ 간 모형(Wilkinson & Shand, 1975)에서는 EH = fu·CLint / (Q + fu·CLint)입니다(fu는 혈장 단백 비결합 분율).
- 간 혈류량은 성인에서 약 1.5 L/min(약 90 L/h)이 흔히 쓰이는 값입니다(Davies & Morris, 1993).
- 정맥 주사는 장과 간의 초회통과를 거치지 않습니다. 설하·구강점막·경피 투여는 문맥을 거치지 않고 전신 순환으로 들어가며, 직장 투여는 정맥 배액이 나뉘어 부분적으로만 피합니다. 다만 정맥으로 들어간 약도 폐를 가장 먼저 지나므로 폐에서 일부 걸러지는 ‘폐 초회통과’가 있을 수 있습니다.
예시로 보기
가상의 예입니다. Fa = 0.9, Fg = 0.8, Q = 90 L/h로 두고 간의 처리 능력(fu·CLint)만 바꿔 계산했습니다.
| fu·CLint | 간 추출률 EH | Fh | F = Fa×Fg×Fh | 100 mg 경구 시 전신에 도달 |
|---|---|---|---|---|
| 30 L/h | 0.25 | 0.75 | 0.540 | 54 mg |
| 90 L/h | 0.50 | 0.50 | 0.360 | 36 mg |
| 270 L/h | 0.75 | 0.25 | 0.180 | 18 mg |
| 900 L/h | 0.91 | 0.09 | 0.065 | 7 mg |
간의 처리 능력이 간 혈류량보다 훨씬 큰 약물(마지막 두 행)은 간을 지나는 동안 대부분이 사라져, 같은 100 mg을 먹어도 전신에 도달하는 양이 크게 줄어듭니다. 이때는 간 혈류가 약물 제거의 한계를 정합니다.
실험에서 F를 추정하는 방법은 경구와 정맥 투여의 용량 보정 AUC 비입니다. 가상의 값으로 경구 100 mg의 AUC가 18, 정맥 10 mg의 AUC가 10라면 F = (18/100) ÷ (10/10) = 0.18입니다.
자주 하는 오해
| 오해 | 바로잡기 |
|---|---|
| 생체이용률이 낮으면 모두 초회통과 때문이다. | 흡수 자체가 나빠도(Fa가 작아도), 위장관에서 분해되어도 F가 낮아집니다. 원인을 나누려면 Fa, Fg, Fh를 따로 추정해야 합니다. |
| 초회통과는 간에서만 일어난다. | 장 점막과 장내세균에서의 대사도 포함됩니다. |
| 초회통과가 큰 약은 쓸 수 없다. | 용량을 키우거나 투여 경로를 바꿔(설하, 경피, 주사) 해결합니다. 또는 간에서 활성형이 되도록 설계한 프로드러그처럼 이 효과를 이용하기도 합니다. |
| 사람마다 같은 값이다. | 간 혈류, 간 기능, 효소 활성(CYP450)의 개인차와 약물 상호작용에 따라 달라질 수 있습니다. |
논문에서는 이렇게 쓰입니다
실제 논문에서
이 용어를 직접 쓴 국내 논문 문장을 아직 수집하지 못했습니다. 수집되는 대로 출처와 함께 싣겠습니다.
예시 문장
아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.
이 약은 간에서 대부분 분해되어 버려서, 먹은 양의 10%도 채 안 되는 양만 실제로 혈액에 남는다는 결과입니다.
투여 경로를 달리한 비교를 통해 간대사로 손실되는 약물의 양을 구체적으로 확인하는 방식을 보여주는 사례이다.
조금 더 깊게 보면
초회통과효과는 간대사만이 아니라 장벽 대사와 장내세균 대사까지 포함되는 경우가 많아 좁게 해석하면 오해가 생깁니다. 생체이용률이 낮다고 해서 반드시 효과가 약한 것은 아니며, 활성대사체가 생성되는 프로드러그는 오히려 초회통과효과를 적극적으로 이용하도록 설계됩니다.
초회통과효과의 크기는 개인의 간대사효소 활성, 간질환 유무, 병용약물에 따라 크게 달라질 수 있어 동일 약물이라도 사람마다 경구 생체이용률 편차가 클 수 있습니다.
한 연구는 간 기능이 저하된 환자군과 정상 대조군에서 초회통과효과가 큰 약물의 생체이용률을 비교하였고, 간 기능 저하군에서 생체이용률이 유의하게 높게 나타나는 것을 확인하였다.
주의할 점
초회통과효과가 큰 약물은 설하정, 경피흡수제, 주사제처럼 간을 거치지 않는 투여 경로를 고려해 제형을 설계하는 경우가 많습니다. 초회통과효과가 큰 약물의 활성대사체가 오히려 주된 약효를 담당하는 경우도 있어, 대사체까지 포함한 전체 약효를 함께 평가해야 합니다. 초회통과효과가 큰 약물을 정맥주사로 바꾸면 생체이용률이 크게 높아져 동일한 효과를 내는 데 필요한 용량이 경구 대비 훨씬 줄어들 수 있습니다.
헷갈리기 쉬운 용어
| 용어 | 무엇을 나타내나 | 초회통과효과와의 관계 |
|---|---|---|
| 초회통과효과 | 전신 순환에 닿기 전 장과 간에서 약물이 줄어드는 현상(원인) | 생체이용률을 낮추는 원인 중 하나 |
| 생체이용률(F) | 투여한 약이 전신 순환에 도달하는 비율(결과) | F = Fa × Fg × Fh로 초회통과가 반영됨 |
| 간 추출률(EH) | 간을 한 번 지날 때 제거되는 비율 | Fh = 1 − EH |
| 프로드러그 | 체내에서 대사되어 활성형이 되는 약 | 초회통과를 활성화에 이용하는 경우가 있음 |
참고 문헌
- Wilkinson, G. R., & Shand, D. G. (1975). A physiological approach to hepatic drug clearance. Clinical Pharmacology and Therapeutics, 18(4), 377–390.
- Gibaldi, M., & Perrier, D. (1982). Pharmacokinetics (2nd ed.). Marcel Dekker.
- Davies, B., & Morris, T. (1993). Physiological parameters in laboratory animals and humans. Pharmaceutical Research, 10(7), 1093–1095.
- Rowland, M., & Tozer, T. N. (2011). Clinical Pharmacokinetics and Pharmacodynamics: Concepts and Applications (4th ed.). Lippincott Williams & Wilkins.
표의 기준값은 위 문헌에 근거한 관례이며, 분야·학술지마다 다른 기준을 쓸 수 있습니다.