Unabhängig davon, wie eine Arzneimittelwirkung eintritt – durch Bindung oder chemische Wechselwirkung –, kontrolliert die Konzentration des Arzneimittels am Wirkungsort die Wirkung. Das Verhältnis von Reaktion zur Konzentration kann jedoch komplex sein und ist häufig nichtlinear. Die Beziehung zwischen Arzneimitteldosis, unabhängig von der verwendeten Darreichungsform, und der Arzneimittelkonzentration auf Zellebene ist ungleich komplexer (siehe Pharmakokinetik).
Dosis-Wirkungs-Daten werden typischerweise mit der Dosis oder einer Funktion der Dosis (z. B. log10 der Dosis) auf der x-Achse und der gemessenen Wirkung (Reaktion) auf der y-Achse aufgetragen. Da die Arzneimittelwirkung eine Funktion von Dosis und Zeit ist, beschreibt ein derartiger Graph die Dosis-Wirkungs-Beziehung unabhängig von der Zeit. Die gemessenen Wirkungen werden häufig als Maxima zum Zeitpunkt der größten Wirkung oder unter Gleichgewichtsbedingungen (z. B. während einer fortlaufenden Infusion) aufgezeichnet. Arzneimittelwirkungen können auf Molekül-, Zell-, Gewebe-, Organ-, Organsystem- oder Organismusebene quantifiziert werden.
Eine hypothetische Dosis-Wirkungs-Kurve weist unterschiedliche Merkmale auf (siehe Abbildung Hypothetische Dosis-Wirkungs-Kurve):
Wirksamkeit (Lage der Kurve entlang der Dosis-Achse)
Die maximale Wirksamkeit oder Deckeneffekt (größte erreichbare Antwort)
Abfall (Änderung der Reaktion pro Einheitsdosis)
Hypothetische Dosis-Wirkungs-Kurve
Zudem tritt eine biologische Variation auf (Variation im Reaktionsausmaß unter Testpersonen derselben Population, die das gleiche Arzneimittel erhalten). Die grafische Darstellung von Dosis-Wirkungs-Kurven von Arzneimitteln, die unter identischen Bedingungen untersucht wurden, kann beim Vergleich der pharmakologischen Profile von Arzneimitteln hilfreich sein (siehe Abbildung Vergleich der Dosis-Wirkungs-Kurven für die Arzneimittel X, Y und Z). Diese Information ist bei der Bestimmung der Dosis hilfreich, die zum Erzielen einer gewünschten Reaktion notwendig ist.
Vergleich der Dosis-Wirkungs-Kurven für Arzneimittel X, Y und Z
Arzneimittel X hat eine größere biologische Aktivität pro Dosisäquivalent und daher mehr Potenz als Arzneimittel Y oder Z. Arzneimittel X und Z haben die gleiche Wirksamkeit, was durch ihre maximal erreichbare Reaktion (Ceiling-Effekt) zum Ausdruck kommt. Arzneimittel Y hat eine höhere Potenz als Arzneimittel Z, seine maximale Wirksamkeit ist aber geringer. |
Die Dosis-Wirkungs-Beziehung, die die Grundsätze von Pharmakokinetik und Pharmakodynamik einschließt, bestimmt die erforderliche Dosis und Häufigkeit der Anwendung sowie den therapeutischen Index eines Arzneimittels in einer Population. Der therapeutische Index (Verhältnis der minimalen toxischen Konzentration zum Median der wirksamen Konzentration) hilft, Wirksamkeit und Sicherheit eines Arzneimittels zu bestimmen. Eine Erhöhung der Arzneimitteldosis mit einem geringen therapeutischen Index erhöht die Wahrscheinlichkeit der Toxizität und/oder Unwirksamkeit des Arzneimittels. Diese Kenzeichen können allerdings je nach Population differieren und werden durch patientenbezogene Faktoren beeinflusst wie z. N. Schwangerschaft, Alter und Organfunktion, (z. B. geschätze glomeruläre Filtrationsrate).