약물 상호작용
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1. 개요
약물 상호작용은 두 가지 이상의 약물이 함께 사용될 때, 약물의 효과가 변화하는 현상을 의미하며, 약물동태학적 및 약력학적 상호작용으로 구분된다. 약물동태학적 상호작용은 흡수, 분포, 대사, 배설 과정에 영향을 미쳐 약물 농도를 변화시키며, 약력학적 상호작용은 생화학적 수준에서 약효의 증강 또는 감소를 유발한다. 약초와 약물 간 상호작용도 발생하며, 세인트존스워트, 마늘, 은행 등이 관련 약초로 알려져 있다. 약물 상호작용의 위험 요인으로는 고령, 다약제 투여, 유전적 요인, 간/신장 질환, 좁은 치료 지수, 가파른 용량-반응 관계 등이 있으며, 한국은 DUR 시스템을 통해 약물 상호작용 정보를 제공하고 있으나, 고령층과 만성 질환자를 중심으로 약물 상호작용 발생 위험이 존재하여 관리 체계 강화가 필요하다.
약물 상호작용은 크게 약동학적 상호작용과 약력학적 상호작용으로 나눌 수 있다.
2. 약물 상호작용의 종류
약력학적 상호작용은 생화학적 수준에서 발생하며, 주로 유기체의 생물학적 과정에 따라 달라진다. 이러한 상호작용은 동일한 표적(예: 동일한 수용체 또는 세포 신호 전달 경로)에 대한 작용으로 인해 발생한다.
이 상호작용은 신호 전달 메커니즘을 통해서도 발생할 수 있다.[6] 예를 들어, 저혈당증은 카테콜아민 방출을 유발하여 유기체가 설탕이 함유된 음식을 섭취하는 것과 같은 행동을 하도록 유도하는 증상을 유발한다. 만약 환자가 혈당을 감소시키는 인슐린과 베타 차단제를 복용하고 있다면, 신체는 인슐린 과다 복용에 대처하는 능력이 떨어진다.
2. 1. 약동학적 상호작용
약동학적 상호작용은 약물의 흡수, 분포, 대사, 배설 과정에 영향을 주어 체내 약물 농도를 변화시키는 상호작용이다. 이러한 과정은 약물동태학에서 연구되며, 투여 형태와 반감기에 직접적인 영향을 미치는 화학적, 생화학적 요인에 의해 조절된다.[34]
약물은 체내 흡수 후 수용성 화합물로 대사되어 약효를 잃는다. 이 과정은 1상 반응과 2상 반응으로 나뉜다.
약물의 체내 동태는 흡수, 분포, 대사, 배설 단계로 이루어진다고 여겨진다.[34]
약동학적 상호작용은 이러한 각 단계에 영향을 미쳐 약물의 작용 부위 농도를 변화시킨다.
2. 1. 1. 흡수 과정
약물동태학은 흡수, 수송, 분포, 대사 및 배설을 포함하여 유기체 내 약물의 투여 형태와 반감기에 직접적인 영향을 미치는 화학적 및 생화학적 요인을 연구하는 분야이다. 화합물은 이러한 모든 과정에 영향을 미칠 수 있으며, 궁극적으로 인체 내 약물의 흐름을 방해하여 약물의 이용 가능성을 증가시키거나 감소시킨다.
장 운동성을 변화시키는 약물은 복용하는 다른 약물의 수준에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 운동 촉진제는 장 운동을 증가시켜 약물이 소화 시스템을 너무 빨리 통과하게 하여 흡수를 감소시킬 수 있다.
pH의 약리학적 변형은 다른 화합물에 영향을 미칠 수 있다. 약물은 pKa에 따라 이온화되거나 전기적으로 중성 형태로 존재할 수 있으며, 중성 화합물은 일반적으로 막에 더 잘 흡수된다.[7] 제산제와 같은 약물은 pH를 증가시키고 잘시타빈, 티프라나비르, 암프레나비르와 같은 다른 약물의 흡수를 억제할 수 있다. 반대의 경우도 더 흔하며, 예를 들어 제산제인 시메티딘은 디다노신의 흡수를 ''자극''한다. 일부 자료에서는 두 약물을 복용하는 사이에 2~4시간의 간격을 두어 상호 작용을 피해야 한다고 설명한다.[8]
지방 함량이 높은 음식과 같은 요인도 약물의 용해도를 변경하고 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 이는 경구용 항응고제와 아보카도의 경우에 해당한다. 킬레이션을 통해 흡수되지 않는 복합체가 형성될 수도 있는데, 이때 이온은 특정 약물의 흡수를 어렵게 만들 수 있으며, 예를 들어 테트라사이클린 또는 플루오로퀴놀론과 유제품 사이에서 칼슘 이온의 존재로 인해 발생할 수 있다. 다른 약물은 단백질에 결합한다. 수크랄페이트와 같은 일부 약물은 단백질, 특히 생체 이용률이 높은 경우에 결합한다. 이러한 이유로 경장 영양법에서 사용이 금기이다.[9]
일부 약물은 또한 장 세포의 P-당단백질에 작용하여 흡수를 변경한다. 이는 자몽 주스가 초회 통과 효과에 대한 억제 활성을 넘어 다양한 약물의 생체 이용률을 증가시키는 기전 중 하나인 것으로 보인다.[10]
흡수란 혈중에 약물이 흡수되는 과정을 말하며, 소장을 시작으로 위, 대장, 피부, 눈, 코 등에서 일어난다.
; 소장의 효소 또는 P-당단백질을 통한 상호작용
: 소장 상피에는 약물 대사 효소인 시토크롬 P450 (CYP)의 일종인 CYP3A4가 발현되어 있다. 시토크롬 P450에는 다양한 종류가 있지만, 그중 CYP3A4는 기질이 되는 약물이 매우 많다. 특정 약물이나 음식이 CYP3A4의 활성을 변화시켜 상호 작용이 발생한다는 것이 알려져 있으며, 대표적인 예로 자몽 주스가 있다. 자몽에는 푸라노쿠마린이라고 불리는 화합물이 포함되어 있는데, 이것이 소장 상피의 CYP3A4 기능을 억제한다. CYP3A4의 기질로 칼슘 채널 차단제나 면역억제제인 사이클로스포린, 벤조디아제핀계 수면제인 트리아졸람 등이 있다. CYP3A4 억제로 인해 이러한 기질 약물의 혈중 이행량이 증가하여 작용의 증강이나 부작용이 발생할 가능성이 있다. 자몽 주스에 의한 CYP3A4 억제 작용은 장시간 지속되므로, 물 대신 자몽 주스로 약을 복용하지 않는 것으로 끝나는 것이 아니라, 이러한 기질 약물 복용 중에는 자몽 주스의 섭취를 피해야 한다. 자몽 주스에 의한 대사 효소 억제는 경구 투여 시에만 나타나므로, 정맥 내 주사로 직접 혈중에 투여된 약물에 관해서는 이러한 상호 작용을 고려할 필요가 없다.
: 반대로 항결핵제인 리팜피신이나 건강보조식품인 세인트 존스 워트는 CYP3A4 발현 유도를 일으키는 것으로 알려져 있다. 이 경우, 병용한 기질 약물의 혈중 농도는 감소하고 약효를 충분히 얻을 수 없게 된다.
: 또한, 소장에는 P-당단백질이라고 불리는 수송 단백질이 존재한다. 이것은 소장에 한정되어 발현되는 것이 아니라, 혈액-뇌 장벽이나 신뇨 세관, 암세포 등에서도 발견된다. 소장의 P-당단백질은 한 번 흡수된 약물을 소장 측으로 배출하는 역할을 하지만, P-당단백질의 억제로 인해 혈중 기질 약물 농도는 상승하게 된다. P-당단백질의 기질 약물로는 사이클로스포린이나 강심제인 디곡신이 있다. 앞서 언급한 자몽 주스는 CYP3A4뿐만 아니라 P-당단백질의 기능도 억제하는 것으로 알려져 있으며, 반면 리팜피신이나 세인트 존스 워트는 P-당단백질의 발현을 유도한다.
; 금속 이온과의 상호작용
: 금속 이온, 특히 알루미늄, 철, 마그네슘, 칼슘 등의 다가 양이온은 특정 약물과 화학적인 결합 (킬레이트 형성이라고 함)을 하여 난용성 복합체를 형성할 수 있다. 이러한 금속 이온은 하제의 산화 마그네슘이나 빈혈 치료에 사용되는 철분제, 우유 등에 포함되어 있으며, 뉴퀴놀론계 또는 테트라사이클린계 항생제 등과 결합하여 양쪽의 약효 저하를 초래한다. 이러한 약물을 병용해야 할 경우에는 먼저 흡수 억제를 받는 약물 (뉴퀴놀론계 등)을 복용하고, 그 후 2~4시간 경과한 후에 금속 함유 제제를 복용하는 것이 효과적이라고 알려져 있다.
; 흡착제에 의한 약효 저하
: 흡착제에는 콜레스티라민과 같은 음이온 교환 수지나 활성탄은 소화관 내에서 다른 약물을 흡착하여 그 흡수를 방해할 수 있다. 특히 활성탄은 거의 모든 약물을 흡착하므로, 기본적으로 다른 약물과의 동시 병용을 피한다.
; 위 내용 배출 속도의 변화
: 약물의 흡수에는 위 내용 배출 속도 (GER)가 영향을 미친다. 일반적으로 식사에 의해 GER이 감소하고, 그로 인해 많은 약물의 소화관 흡수 속도가 감소한다. 소화관의 운동도 GER에 영향을 미치는 요인 중 하나이며, 도파민 수용체 길항제인 메토클로프라미드는 연동 운동을 촉진하므로, GER을 증가시킨다.
2. 1. 2. 분포 과정
혈중 단백질과의 결합은 분포 과정에 영향을 미치는 요인이다. 단백질과의 결합은 특별한 현상이 아니며, 산성 약물은 알부민에, 염기성 약물은 α1-산성 당단백질에 결합한다. 알부민에는 약물 결합 부위가 존재하며, '''사이트 1(와파린 사이트)''', '''사이트 2(디아제팜 사이트)''', '''사이트 3(디기톡신 사이트)'''가 있다. 이들 부위에는 각각 여러 종류의 약물이 결합할 수 있으므로, 동일 부위에 결합하는 약물, 특히 단백질과의 결합률이 높은 약물 간의 병용 시 경쟁이 일어나 문제가 발생할 수 있다. 이로 인해 약물의 단백질 결합률이 변동하고, 단백질과 결합하지 않은 유리형 약물이 증가한다. 유리형과 결합형 중, 약효를 나타내는 것은 유리형이며, 유리형의 증가는 약효 변화로 이어진다.[12]
2. 1. 3. 대사 과정
사이토크롬 P450 산화효소를 포함하는 효소 시스템은 약물 대사 과정의 상호작용에 중요한 역할을 한다.[12] 시토크롬 P450은 다양한 종류의 헴단백질(hemoprotein) 집합으로, 효소 활성과 여러 약물의 대사에 관여한다.[13] 특히, CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4가 중요하다.[14]
이 효소들의 기능은 특정 물질에 의해 활성화되거나(효소 유도) 억제될(효소 억제) 수 있다. 약물 A가 CYP450 효소에 의해 대사될 때, 약물 B가 이 효소의 활성을 억제하면 약물 A는 체내에 더 오래 머물러 농도가 증가한다. 반대로, 효소 효율을 높이는 화합물은 대사 속도를 증가시켜 약물 농도를 감소시킨다.
CYP1A2 효소에 의해 대사되는 기질(약물)과 활성 유도제 및 억제제를 나타내는 표는 다음과 같다:[14]
기질 | 억제제 | 유도제 |
---|---|---|
| | | |
일부 식품도 효소 활성에 영향을 줄 수 있다. 주요 식품과 약물 대사에 미치는 영향은 다음과 같다:[15][9][16]
식품 | 기전 | 영향받는 약물 |
---|---|---|
효소 유도제 | 아세노쿠마롤, 와파린 | |
자몽 주스 | 효소 억제 | |
콩 | 효소 억제 | 클로자핀, 할로페리돌, 올란자핀, 카페인, NSAIDs, 페니토인, 자필루카스트, 와파린 |
고추나물(세인트 존스 워트) | 효소 유도제 (CYP450) | 와파린, 디곡신, 테오필린, 사이클로스포린, 페니토인 및 항레트로바이러스제 |
세인트 존스 워트는 CYP3A4와 P-당단백질을 유도하는 것으로 알려져 있다.[23]
약물은 체내 흡수 후 수용성 화합물로 대사되어 약효를 잃는다. 이 과정은 1상 반응과 2상 반응으로 나뉜다. 1상 반응에서는 시토크롬 P450 등에 의해 산화, 수산화, 가수 분해 등의 변환을 거쳐 극성이 증가한다. 2상 반응에서는 UDP-글루쿠론산 전이 효소 등에 의한 포합 반응으로 수용성이 더 증가하여 소변으로 배설이 쉬워진다.
시토크롬 P450 중 CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4가 대부분의 산화 반응을 담당한다. 특히 CYP3A4로 대사되는 약물이 많아 상호작용이 자주 발생한다.
자몽 주스는 약 85종의 약물과 상호작용을 일으키며, 일부는 심각한 부작용을 유발할 수 있다.[35] 기관지 천식 치료제 테오필린은 흡연에 의해 CYP1A2가 유도되어 약효가 감소한다.
; 디히드로피리미딘 탈수소 효소
: 항암제 5-FU는 디히드로피리미딘 탈수소 효소로 대사되는데, 항바이러스제 소리부딘도 같은 효소로 대사되어 5-FU의 혈중 농도를 높인다.
; 모노아민 산화 효소
: 히스타민은 모노아민 산화 효소(MAO)로 대사되는데, 이소니아지드 등의 MAO 억제제는 히스타민 축적을 유발한다.
; 레보도파 탈탄산 효소
: 레보도파는 파킨슨병 치료에 사용되며, 비타민 B6(피리독신)는 레보도파 탈탄산 효소의 보조 효소로 작용하여 레보도파의 뇌 이행을 감소시켜 약효를 떨어뜨린다.
2. 1. 4. 배설 과정
세뇨관 분비란 운반체를 통해 혈중에서 세뇨관으로 약물을 능동적으로 배출하는 경로이다. 세뇨관 분비에 관여하는 수송 단백질로는 산성 약물을 수송하는 유기 음이온 수송체 (OAT1), 염기성 약물을 수송하는 유기 양이온 수송체 (OCT2), P-당단백질이 있으며, 동일한 수송체에 의해 배설되는 약물을 함께 투여하면 경쟁이 일어나 소변으로의 배설량이 감소하고 혈중 농도가 상승한다. 예를 들어, 퀴니딘과 디곡신은 모두 P-당단백질에 의해 배출되지만, 함께 투여 시 디곡신의 혈중 농도가 상승하여 디기탈리스 중독을 일으킬 수 있다.[17]약물의 재흡수란 한 번 소변으로 배설된 약물이 세뇨관을 통과하는 중에 다시 흡수되어 혈액으로 되돌아가는 것이다. 약물은 체내에서 분자형과 이온형의 평형 상태에 있는데, 각각의 존재 비율은 소변의 pH에 크게 영향을 받는다. 이에 따라 약물의 분자형과 이온형의 비율이 변화하며, 분자형은 지용성이 더 높아 생체막 투과성이 높기 때문에 분자형 분율이 상승하면 재흡수율이 증가한다. 그러나 소변이 산성인지 염기성인지에 따라 재흡수율이 상승하는지는 각 약물에 따라 다르다. 약물에 따라 소변의 pH를 변화시키는 경우가 있는데, 이에 의해 약효가 어떻게 변화하는지도 상대 약물에 따라 다르다.[17]
산성 조건 | 염기성 조건 | ||
---|---|---|---|
약산성 약물 | R-COOH (분자형) | ⇔ | R-COO- + H+ (이온형) |
약염기성 약물 | R-NH3+ (이온형) | ⇔ | R-NH2 + H+ (분자형) |
2. 2. 약력학적 상호작용
약력학적 상호작용은 약물의 혈중 농도 변화 없이, 약물 작용 기전에 영향을 주어 약효를 증강시키거나 감소시키는 현상이다. 이는 흡수(Absorption), 분포(Distribution), 대사(Metabolism), 배설(Excretion)을 의미하는 ADME와는 다른 기전으로 발생한다.[5]
약력학적 상호작용은 주로 다음과 같은 경우에 발생한다.
- 동일 수용체에 작용하는 경우: 두 약물이 동일한 수용체에 작용하면 경쟁적 상호작용이 일어날 수 있다. 예를 들어, β 수용체 작용제인 살부타몰과 프로카테롤을 함께 사용하면 β 수용체에 대한 작용이 강화되어 약효가 증강된다. 반면, β 수용체 작용제와 β 차단제(예: 프로프라놀롤)를 함께 사용하면 경쟁적 길항 작용으로 인해 약효가 감소한다.[5]
- 서로 다른 수용체에 작용하지만 유사한 효과를 나타내는 경우: 칼슘 채널 차단제인 암로디핀과 α 수용체 차단제인 프라조신은 서로 다른 수용체에 작용하지만, 모두 혈관 확장 효과를 나타내므로 함께 사용 시 협력 작용으로 약효가 증강된다.
- 서로 다른 작용 기전으로 상반된 효과를 나타내는 경우: 아세틸콜린과 파파베린은 서로 다른 작용 기전을 가지며, 상반된 효과를 나타낸다. 이 경우 비경쟁적 길항 작용으로 인해 아세틸콜린의 약효가 감소한다.
신호 전달 메커니즘을 통한 상호작용도 가능하다.[6] 예를 들어, 저혈당증은 카테콜아민 방출을 유발하여 특정 행동을 유도한다. 인슐린과 베타 차단제를 함께 복용하면, 신체가 인슐린 과다 복용에 대처하는 능력이 저하될 수 있다.
와파린과 비타민 K 제제를 함께 복용하면 와파린의 작용이 감소하는 것도 약력학적 상호작용의 예시이다.
3. 약물-약초 상호작용
약초-약물 상호작용은 약초(herbal medicines)와 기존 의약품 사이에서 발생하는 약물 상호작용이다.[18] 이러한 유형의 상호작용은 약초가 종종 여러 약리학적으로 활성 성분을 포함하는 반면, 기존 의약품은 일반적으로 하나의 성분만 포함하기 때문에 약물-약물 상호작용보다 더 흔할 수 있다.[18]
약초-약물 상호작용에서 가장 일반적으로 연루되는 기존 의약품은 좁은 치료 지수(Therapeutic index) 때문에 와파린(warfarin), 인슐린(insulin), 아스피린(aspirin), 디곡신(digoxin), 티클로피딘(ticlopidine)이다.[21][22] 이러한 상호작용에 관련된 가장 흔한 약초는 고추나물(St. John’s Wort), 마그네슘, 칼슘, 철 또는 은행(ginkgo)을 함유한 약초이다.[21]
일부 식품도 효소 활성의 유도제 또는 억제제로 작용하여 약물과 상호작용을 일으킬 수 있다. 다음은 식품과 약물 대사에 미치는 영향을 정리한 표이다.
식품과 약물 대사에 미치는 영향[15][9][16] | ||
식품 | 기전 | 영향받는 약물 |
---|---|---|
효소 유도제 | 아세노쿠마롤, 와파린 | |
자몽 주스 | 효소 억제 | |
콩 | 효소 억제 | 클로자핀, 할로페리돌, 올란자핀, 카페인, NSAIDs, 페니토인, 자필루카스트, 와파린 |
마늘 | 항혈소판 활성 증가 | |
인삼 | 결정 예정 | 와파린, 헤파린, 아스피린 및 NSAIDs |
은행나무 | 혈소판 응집 인자의 강력한 억제제 | 와파린, 아스피린 및 NSAIDs |
고추나물 (세인트 존스 워트) | 효소 유도제 (CYP450) | 와파린, 디곡신, 테오필린, 사이클로스포린, 페니토인 및 항레트로바이러스제 |
마황 | 수용체 수준의 효능제 | MAOI, 중추신경계 흥분제, 에르고타민 및 잔틴 알칼로이드 |
카바 (파이퍼 메티스티컴) | 알 수 없음 | 레보도파 |
생강 | 트롬복산 합성효소 억제 (시험관 내) | 항응고제 |
캐모마일 | 알 수 없음 | 벤조디아제핀, 바르비투르산염 및 오피오이드 |
산사나무 | 알 수 없음 | 베타 아드레날린 길항제, 시사프라이드, 디곡신, 퀴니딘 |
대표적인 약물 상호 작용의 예는 다음과 같다.
- 고추나물은 사이클로스포린, SSRI 항우울제, 디곡신, 인디나비르, 펜프로쿠몬을 포함한 수많은 약물의 청산에 영향을 미치며,[18] 항암제 이리노테칸 및 이마티닙과 상호 작용할 수 있다.[23]
- 단삼은 와파린을 복용하는 사람들의 항응고 및 출혈을 증가시킬 수 있다.[19]
- 마늘은 사퀴나비르의 혈장 농도를 감소시키는 것으로 밝혀졌으며, 클로르프로파미드와 함께 복용하면 저혈당증을 유발할 수 있다.[19]
- 은행은 와파린 또는 아스피린과 함께 복용하면 출혈을 일으킬 수 있다.[19]
- 마황과 카페인을 함께 사용하는 것은 드물게 사망을 초래하는 것으로 보고되었다.[24]
4. 약물 상호작용의 위험 요인
고령은 약물 상호작용 발생을 유발하는 요인 중 하나이다.[26] 나이가 들어감에 따라 간 대사, 신장 기능, 신경 전달 또는 골수 기능 등이 감소하여 약물 상호작용에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 노년기에는 감각 저하로 인해 약물 투여 오류 가능성이 높아진다.[27] 다약제 투여는 환자가 복용하는 약물 수가 많을수록 상호작용 가능성이 높아지기 때문에 노인에게 더 취약하다.[28]
유전적 요인도 효소와 수용체에 영향을 미쳐 상호작용 가능성을 변화시킬 수 있다.
간 질환이나 신장 질환 환자는 약물 대사 및 배설에 어려움을 겪어 상호작용의 효과가 악화될 수 있다.[28]
일부 약물은 좁은 치료 지수를 가져 유효 용량과 독성 용량 간의 차이가 작아 유해한 상호작용 위험이 증가한다.[29] 약물 디곡신이 이러한 예이다.[30]
약물이 가파른 용량-반응 관계를 나타내어 용량의 작은 변화가 혈장 내 약물 농도의 큰 변화를 생성할 때도 위험이 증가한다.[30]
2008년 기준으로, 56세 이상의 미국 성인 중 4%가 심각한 약물 상호작용 위험이 있는 약물 및/또는 보충제를 복용하고 있었다.[31] 잠재적인 약물-약물 상호작용은 시간이 지남에 따라 증가했으며,[32] 연령, 성별, 거주지 및 동반 질환을 통제한 후에도 교육 수준이 낮은 노인에게 더 흔하게 나타났다.[33]
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