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프로카인아마이드

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1. 개요

프로카인아마이드는 심장 부정맥 치료에 사용되는 항부정맥제이다. 1950년 미국 FDA에 의해 "Pronestyl"이라는 상품명으로 승인되었으며, 2차 세계 대전 중 퀴니딘의 공급 부족으로 인해 새로운 항부정맥제 개발 연구가 진행되면서 프로카인의 에스터 결합을 아미드 결합으로 바꾼 형태로 개발되었다. 심실성 부정맥 치료에 효과적이나, 퀴니딘과 유사한 독성 프로파일과 전신성 홍반성 루푸스와 유사한 증후군을 유발할 수 있다는 부작용이 있다. 프로카인아마이드는 심장 근육의 나트륨 채널을 차단하여 작용하며, 경구, 근육 주사, 정맥 주사로 투여 가능하다. 부작용으로는 심실 부정맥, 저혈압, 약물 유발성 루푸스, 과립구 감소증 등이 있으며, 자극 전도 장애, 중증 울혈성 심부전 환자, 특정 약물 복용 환자에게는 금기이다.

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프로카인아마이드 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
IUPAC 이름4-아미노-N-(2-디에틸아미노에틸)벤즈아미드
상품명아미사린
프로네스틸
프로칸
프로칸비드
그 외
발음IPA(영어): /proʊˈkeɪnəmaɪd/
약물닷컴프로카인아미드 염산염
임신 위험도 (미국 FDA)C
법적 규제 (영국)처방전 필요 의약품
법적 규제 (일본)처방전 필요 의약품
투여 경로정맥 주사
근육 주사
경구 투여
약동학적 정보
생체 이용률85% (경구)
단백질 결합률15~20%
대사간 (CYP2D6 매개)
소실 반감기2.5~4.5시간
배설신장
식별자
IUPHAR 리간드4811
CAS 등록번호51-06-9
ATC 코드C01BA02
펍켐4913
드럭뱅크DB01035
켐스파이더 ID4744
UNIIL39WTC366D
KEGGD08421
ChEBI8428
ChEMBL640
화학 정보
분자식C13H21N3O
분자량235.325 g/mol
SMILESO=C(c1ccc(N)cc1)NCCN(CC)CC
StdInChI1S/C13H21N3O/c1-3-16(4-2)10-9-15-13(17)11-5-7-12(14)8-6-11/h5-8H,3-4,9-10,14H2,1-2H3,(H,15,17)
StdInChIKeyREQCZEXYDRLIBE-UHFFFAOYSA-N

2. 역사

프로카인아마이드는 1950년 6월 2일 미국 FDA에 의해 "Pronestyl"이라는 상품명으로 승인되었고,[24] 1951년 브리스톨-마이어스 스퀴브에 의해 출시되었다.[25]

프로카인아마이드는 심실성 부정맥 치료에 효과적이지만, 퀴니딘과 동일한 독성 프로파일을 가지고 있으며, 전신성 홍반성 루푸스와 유사한 증후군을 유발할 수 있다는 것이 밝혀졌다.[26][28] 이 때문에 프로카인아마이드의 화학 구조를 기반으로 한 새로운 항부정맥제 개발 연구가 둔화되었다. 1970년에는 강심 배당체, 퀴니딘, 프로프라놀롤, 리도카인, 디페닐히단토인만이 항부정맥제로 보고되었다.

2. 1. 개발 배경

제2차 세계 대전일본네덜란드령 동인도점령하면서 퀴니딘의 전구체인 신코나 알칼로이드 공급이 줄어들었다.[26] 이 때문에 새로운 항부정맥제 연구가 시작되었고, 퀴니딘과 비슷한 심장 효과를 가진 프로카인이 발견되었다.[26] 1936년 Mautz는 프로카인을 심근에 직접 투여하면 전기 자극에 대한 심실 역치가 상승한다는 것을 발견했는데,[25] 이것이 항부정맥 효과의 기전이다. 그러나 프로카인은 빠른 효소 가수 분해로 인해 작용 시간이 짧아 치료에 제한이 있었고,[27] 떨림과 호흡 억제 같은 부작용도 유발했다.[27][28] 이러한 부작용 때문에 프로카인을 대체할 약물 연구가 진행되었다.

2. 2. 프로카인아미드의 합성

1950년 미국 뉴욕 대학교의 마크(Mark)와 로트(Lott)는 프로카인의 에스터 결합을 아미드 결합으로 바꾼 프로카인아마이드를 합성했다.[24] 프로카인아마이드는 항부정맥제 작용을 가지며, 그 효과는 지속적이다. 화학 구조는 아미드형 국소 마취제와 동일하지만, 국소 마취제로는 사용되지 않는다.

2. 3. 상용화 및 FDA 승인

1950년 6월 2일, 미국 FDA는 프로카인아마이드를 "Pronestyl"이라는 상품명으로 승인했다.[24] 1951년 브리스톨-마이어스 스퀴브가 이 약품을 출시했다.[25] 1996년 1월에는 서방형 프로카인아마이드 염산염(Procanbid 서방정)이 FDA 승인을 받았다.[29]

3. 약리

프로카인아마이드는 활성화된 나트륨 이온 채널을 억제하여 활동 전위의 최대 상승 속도를 감소시키고 전도 속도를 늦추며 심전도의 QRS 간격을 연장한다. Na 채널 결합 해리 속도에서는 중간 운동성(intermediate kinetics)으로 분류된다. 또한 비특이적 칼륨 이온 채널 차단 작용도 가지므로 활동 전위 지속 시간을 연장시킨다. 자동능을 억제하는 효과는 퀴니딘에 비해 다소 약하며, 탈분극된 세포에서의 나트륨 채널 차단 작용은 더 강하다. 동방 결절과 방실 결절을 직접 억제하지만 항무스카린 작용이 약간 있어 상쇄된다.

심장 이외의 효과로, 신경절 차단 작용을 가지므로 특히 정맥 주사 시 높은 혈중 농도(10μg/mL 이상)일 때 말초 혈관 저항이 감소하여 저혈압이 된다. 치료 범위 농도에서는 같은 Ia군 항부정맥제인 퀴니딘보다 말초 혈관에 미치는 영향은 유의미하지 않다. 저혈압은 대개 매우 빠른 프로카인아마이드 주입이나 심각한 좌심실 부전이 존재하는 경우에 발생한다. 간에서 N-아세틸트랜스퍼라제에 의해 대사 산물인 N-아세틸프로카인아미드(NAPA)가 생성된다. NAPA의 반감기는 프로카인아마이드보다 길어 만성 투여 시 NAPA의 혈중 농도가 프로카인아마이드 농도보다 높아지기도 한다. 만성 투여 중 불응기 증가와 QT 연장은 적어도 부분적으로 이 대사 산물에 의한 작용으로 생각된다. 그러나 전도를 늦추고 QRS 폭을 연장시키는 것은 모 화합물의 작용이다. 높은 혈중 농도에서는 자율 신경절 차단 작용으로 인해 저혈압이 발생할 수 있으며, 음성 변력 작용은 약하거나 없다.

3. 1. 작용 기전

프로카인아마이드는 항부정맥제로 작용하며, 심장 부정맥 치료에 사용된다. 심장 근육의 바트라코톡신(BTX) 활성화 나트륨 채널을 빠르게 차단하고, 장시간 개방되는 채널에 대한 길항제 역할을 한다.[2] 차단은 전압 의존적이며, 세포 내 또는 세포 외 측면 모두에서 발생할 수 있다. 세포 외 측면에서의 차단은 소수성 경로를 통해 발생하기 때문에 세포 내 측면에서의 차단보다 약하다. 프로카인아마이드는 전하를 띤 형태로 존재하며, 채널 차단을 위해서는 결합 부위에 직접적인 소수성 접근이 필요할 것으로 보인다. 또한, 채널 차단은 전압 감수성이 감소하는데, 이는 차단 속도의 전압 의존성 상실로 인해 발생할 수 있다. 프로카인아마이드는 전하를 띠고 친수성이기 때문에 내부에서 작용하며, 전압 의존적인 열린 채널을 차단한다. 프로카인아마이드의 농도가 증가함에 따라, 차단의 지속 시간에는 영향을 미치지 않으면서, 장시간 차단 빈도가 감소한다. 빠른 차단 속도는 막 탈분극에 의해 결정된다. 막 탈분극은 채널의 차단을 증가시키고, 차단을 해제하는 것을 감소시킨다. 프로카인아마이드는 전도 속도를 늦추고 불응기를 증가시켜, 최대 탈분극 속도를 감소시킨다.[2] 또한 선택적 무스카린성 아세틸콜린 M3 수용체 길항제로도 알려져 있다.[16]

프로카인아미드는 활성화된 나트륨 이온 채널을 억제하여 활동 전위의 최대 상승 속도를 감소시키고 전도 속도를 늦추며 심전도의 QRS 간격을 연장한다. Na 채널의 결합 해리 속도에서는 중간 운동성(intermediate kinetics)으로 분류된다. 또한 비특이적 칼륨 이온 채널 차단 작용도 가지므로 활동 전위 지속 시간을 연장시킨다. 자동능을 억제하는 효과는 퀴니딘에 비해 다소 약하며, 탈분극된 세포에서의 나트륨 채널 차단 작용은 더 강하다. 게다가 직접 동방 결절과 방실 결절을 억제하지만 항무스카린 작용이 약간 있어 상쇄된다. 심장 이외의 효과로, 신경절 차단 작용을 가지므로 특히 정맥 주사 시 높은 혈중 농도(10μg/mL 이상)일 때 말초에서의 혈관 저항이 감소하여 저혈압이 된다.

3. 2. 대사

프로카인아마이드는 주로 간에서 N-아세틸트랜스퍼라제에 의해 N-아세틸프로카인아마이드(NAPA)로 대사된다.[17] 이 아세틸화 속도는 유전적으로 결정되며, 느린 아세틸화와 빠른 아세틸화 두 가지 표현형이 나타난다. NAPA는 보언-윌리엄스 분류에서 III군 효과를 가지며, 반감기는 프로카인아마이드보다 길다.

시토크롬 P450에 의해 산화되어 반응성 산화물 대사산물을 생성할 수 있다.[18] 다른 대사산물로는 데스에틸-N-아세틸프로카인아마이드, 데스에틸프로카인아마이드, p-아미노벤조산 등이 있다.[18]

4. 용도

프로카인아마이드는 조기 수축(심실 상성, 심실성), 발작성 빈맥(심실 상성, 심실성), 수술 및 마취에 따른 부정맥, 심방 세동, 심방 조동(정맥 주사만) 등에 사용된다.

4. 1. 의학적 용도

프로카인아마이드는 심실성 부정맥 치료에 사용된다. 심실성 이소성과 빈맥, 그리고 상심실성 부정맥(심방 세동, 재진입 및 자동성 상심실성 빈맥 등) 치료에 쓰인다.[3] 예를 들어, 새로 발생한 심방 세동을 전환하는 데 사용할 수 있으며, 처음에는 이 목적에 부적합하다고 생각되었지만, 이에 대한 지지하는 문헌이 늘어나고 있다.[4][5]

투여 경로는 경구 투여, 근육 주사 또는 정맥 주사가 있다.[6][7]

프로카인아마이드의 의학적 용도는 다음과 같다.

적응증
조기 수축 (심실 상성, 심실성)
발작성 빈맥 (심실 상성, 심실성)
수술 및 마취에 따른 부정맥
신선한 심방 세동
심방 조동 (정맥 주사만)
오래된 심방 세동


4. 2. 기타 용도

단백질과 결합하는 성질이 있어 크로마토그래피 수지로 사용되었다.[8][9][10][11]

5. 부작용

장기간 프로카인아마이드 치료를 받는 환자의 약 1/3에서 SLE와 유사한 증상(약물 유발성 루푸스)이 나타나는데, 이는 혈청에서 항핵항체 수치가 상승하는 등의 이상으로 나타난다. 하지만 증상이 없으면 약물 치료를 중단할 필요는 없다. 드물게 과립구 감소증이 치료 시작 후 3개월 이내에 발생할 수 있다.[3] 또한 약물열이나 기타 알레르기 반응을 유발할 수 있다. 약물 유발성 루푸스 홍반이 발생할 경우 관절통, 근육통, 흉막염이 동반될 수 있다.[12]

프로카인아마이드는 치료 효과와 독성 효과를 나타내는 혈장 농도 간의 차이가 작아 독성의 위험이 높다.[12] 프로카인아마이드의 대사체인 히드록실아민과 니트로소는 히스톤 단백질에 결합하여 림프구에 독성을 나타내기 때문에, 많은 부작용 증상이 전신성 홍반 루푸스와 유사하다.[13] 프로카인아미드 히드록실아민은 림프구의 T 세포 및 B 세포 미토젠에 대한 반응을 방해하여 세포 독성을 높인다. 히드록실아민은 메트헤모글로빈을 생성하여 산소 교환을 방해할 수 있다.[14]

5. 1. 일반적인 부작용

프로카인아마이드 투여 후 나타날 수 있는 일반적인 부작용은 다음과 같다.[12]

이러한 부작용은 일일 투여량이 증가할수록 발생 빈도가 높아진다.[12]

프로카인아마이드는 약물열이나 기타 알레르기 반응을 유발할 수 있다. 또한 약물 유발성 루푸스 홍반을 일으킬 가능성도 있으며, 이 경우 관절통, 근육통, 흉막염이 동반될 수 있다.[12]

5. 2. 독성

프로카인아마이드는 치료 효과와 독성 효과를 나타내는 혈장 농도 간의 차이가 작아 독성의 위험이 높다.[12] 프로카인아마이드의 대사체인 히드록실아민과 니트로소는 히스톤 단백질에 결합하여 림프구에 독성을 나타내기 때문에, 많은 부작용 증상이 전신성 홍반 루푸스와 유사하다.[13] 히드록실아민과 니트로소 대사체는 골수 세포에도 독성을 나타내어 무과립구증을 유발할 수 있다.[13] 이러한 대사체는 다형핵 백혈구가 활성화되면서 생성되는데, 이 백혈구들은 미엘로과산화효소와 과산화수소를 방출하여 프로카인아미드의 1차 방향족 아민을 산화시켜 프로카인아미드 히드록실아민을 형성한다. 과산화수소 방출은 호흡 폭발이라고도 불리며, 단핵구에서는 프로카인아미드로 인해 발생하지만 림프구에서는 발생하지 않는다. 또한, 대사체는 활성화된 호중구에 의해 형성될 수 있다. 이러한 대사체는 세포막에 결합하여 자가항체를 방출하게 하고, 이는 호중구와 반응할 수 있다.[13] 프로카인아미드 히드록실아민은 림프구의 T 세포 및 B 세포 미토젠에 대한 반응을 방해하여 더 높은 세포 독성을 나타낸다. 히드록실아민은 또한 추가적인 산소 교환을 방해할 수 있는 단백질인 메트헤모글로빈을 생성할 수 있다.[14]

항부정맥제인 프로카인아미드는 심장 박동기에 간섭하는 것으로 알려져 있다. 프로카인아미드의 독성 수준은 심실 전도 속도를 감소시키고 심실 불응기를 증가시킨다. 이는 인공 막 전위의 교란을 초래하고 상심실 빈맥을 유발하여 심장 박동기의 실패와 사망으로 이어진다.[15] 따라서, 작용 전위의 QT 간격을 연장시키고 다형성 심실 빈맥의 위험을 증가시킨다.[1]

프로카인아미드는 심각한 혈액 질환인 백혈구 감소증 및/또는 무과립구증을 유발할 수 있으며, 위장 장애를 일으키고, 자극 시작 및 전파의 기존 이상을 악화시키는 것으로 알려져 있다.[3] 심독성 외에도, 장기간 프로카인아미드 치료를 받는 환자의 약 1/3에서 가역적인 SLE 유사 증상(약물 유발성 루푸스)이 나타난다. 혈청에서 항핵항체가의 상승 등 이상이 나타나지만, 증상이 없을 때는 약물 치료를 중단할 필요는 없다. 또한, 드물지만, 과립구 감소증이 치료 시작 3개월 이내에 발병하는 경우가 있다.

5. 3. 과다 복용

프로카인아마이드의 혈중 농도가 높을 때(10μg/mL 이상)는 신경절 차단 작용으로 인해 말초 혈관 저항이 감소하여 저혈압이 발생할 수 있다.[1] 이는 특히 정맥 주사 시에 나타난다.[1] 프로카인아마이드의 급속 주입이나 심각한 좌심실 부전이 있는 환자에게서 저혈압이 발생할 가능성이 높다.[1] 높은 혈중 농도에서는 자율 신경절 차단 작용으로 인해 저혈압이 발생할 수 있으며, 음성 변력 작용은 약하거나 거의 없다.[1]

6. 금기

다음 환자에게는 프로카인아마이드를 투여해서는 안 된다.


  • 자극 전도 장애(방실 블록, 동방 블록, 각 블록 등) 환자: 자극 전도 억제 작용으로 인해 장애가 악화될 수 있다.
  • 중증 울혈성 심부전 환자: 부정맥(심실 빈맥, 심실 세동 등)이 발생하거나 악화될 위험이 매우 크다.
  • 목시플록사신 염산염, 바데나필 염산염 수화물, 아미오다론 염산염(주사제), 트레미펜 구연산염을 투여 중인 환자
  • 중증 근무력증 환자
  • 프로카인아마이드 성분에 과민증 병력이 있는 환자

7. 한국에서의 사용 및 정책

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참조

[1] 논문 Procainamide and lidocaine produce dissimilar changes in ventricular repolarization and arrhythmogenicity in guinea-pig 2014-08
[2] 논문 Dual actions of procainamide on batrachotoxin-activated sodium channels: open channel block and prevention of inactivation 1993-12
[3] 서적 Drug Treatment of Cardiac Arrhythmias Futura Publishing Company 1983
[4] 논문 Electrical versus pharmacological cardioversion for emergency department patients with acute atrial fibrillation (RAFF2): a partial factorial randomised trial 2020-02
[5] 논문 Conversion of atrial fibrillation to sinus rhythm by acute intravenous procainamide infusion 1983-09
[6] 논문 Procainamide dosage schedules, plasma concentrations, and clinical effects 1971-03
[7] 서적 Cardiovascular Therapeutics: A companion to Braunwald's heart disease Elsevier/Saunders 2013
[8] 웹사이트 Procainamide Sepharose 4 Fast Flow http://www.gelifesci[...] 2017-07-24
[9] 논문 A simplified procedure for the purification of large quantities of fetal bovine serum acetylcholinesterase 1986-07
[10] 논문 Use of procainamide gels in the purification of human and horse serum cholinesterases 1983-04
[11] 논문 Developing procedures for the large-scale purification of human serum butyrylcholinesterase 2008-10
[12] 논문 Adverse reactions to procainamide 1977-10
[13] 논문 Metabolism of procainamide to a hydroxylamine by human neutrophils and mononuclear leukocytes 1988-01
[14] 논문 Procainamide hydroxylamine lymphocyte toxicity--I. Evidence for participation by hemoglobin 1989
[15] 논문 Pacemaker failure due to procainamide toxicity 1974-11
[16] 논문 A Universal Pharmacological-Based List of Drugs with Anticholinergic Activity 2023-01
[17] 논문 Antiarrhythmic efficacy, pharmacokinetics and safety of N-acetylprocainamide in human subjects: comparison with procainamide 1980-09
[18] 논문 The implications of procainamide metabolism to its induction of lupus 1981-08
[19] 웹사이트 Procainamide http://www.drugbank.[...] 2018-06-28
[20] 서적 Drugs Acting on the Cardiovascular System. Veterinary Pharmacology and Therapeutics
[21] 서적 Veterinary Drug Handbook PharmaVet Publishing
[22] 웹사이트 CHEBI:8428 - procainamide http://www.ebi.ac.uk[...] 2018-06-28
[23] 서적 Principles of Drug Action
[24] 웹사이트 Drugs at FDA: FDA Approved Drug Products http://www.accessdat[...] Food and Drug Administration (United States) 2012-08-13
[25] 논문 Procaine and procainamide 1992-02
[26] 논문 Antiarrhythmic drug research 2006-01
[27] 서적 Goodman and Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics Macmillan
[28] 서적 History of Disorders of Cardiac Rhythm Wiley-Blackwell
[29] 웹사이트 Center for Drug Evaluation and Research Approval Package For: Application Number NDA 20-545/S007 https://www.accessda[...]
[30] 웹사이트 アミサリン注100mg/アミサリン注200mg https://www.info.pmd[...] 2022-12-17
[31] 논문 Procainamide and lidocaine produce dissimilar changes in ventricular repolarization and arrhythmogenicity in guinea-pig 2014-08
[32] 논문 Dual actions of procainamide on batrachotoxin-activated sodium channels: open channel block and prevention of inactivation 1993-12



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