具非線性藥動學之藥品，下列何種情形最容易達到飽和？

本題觀念：

本題核心觀念為非線性藥動學 (Non-linear Pharmacokinetics) 與 Michaelis-Menten 動力學。 在非線性藥動學中，藥物的代謝排除速率不再與濃度成正比，而是由酵素的飽和程度決定。其排除速率 ($v$) 與藥物濃度 ($C$) 的關係可用 Michaelis-Menten 公式表示： $v = \frac{V_{max} \cdot C}{K_M + C}$ 其中：

• $V_{max}$ (最大代謝速率)：酵素系統完全飽和時的最大排除速率。
• $K_M$ (Michaelis-Menten 常數)：當排除速率達到 $V_{max}$ 一半時的藥物濃度。$K_M$ 與酵素對藥物的親和力 (affinity) 成反比。

所謂「達到飽和」，即藥物濃度極高，使代謝速率接近 $V_{max}$，呈現零級藥動學 (Zero-order kinetics) 的狀態。

選項分析

• A. 最大代謝速率 $V_{max}$ 較大：

  • 錯誤。$V_{max}$ 代表代謝系統的「容量」或「處理能力」。$V_{max}$ 越大，代表酵素能處理的藥物量越多，越不容易被塞滿（飽和）。反之，$V_{max}$ 越小，處理能力越差，越容易達到飽和。

• B. Michaelis-Menten 常數 ($K_M$) 較小：

  • 正確。$K_M$ 反映酵素與藥物的親和力。$K_M$ 越小，代表親和力越強 (High affinity)，酵素在很低的濃度下就能與藥物結合並達到 $1/2 V_{max}$。因此，$K_M$ 小的藥物，其代謝曲線會很快上升並達到平原期 (plateau)，意即在較低的濃度下就最容易發生飽和。

• C. 藥品濃度小於 $K_M$ ($C \ll K_M$)：

  • 錯誤。當 $C \ll K_M$ 時，分母的 $C$ 可忽略，公式簡化為 $v \approx \frac{V_{max}}{K_M} C$。此時速率與濃度成正比，呈現線性 (一級) 藥動學，代表尚未飽和。

• D. 藥品劑量較低：

  • 錯誤。劑量越低，體內藥物濃度 $C$ 越低，越容易處於 $C < K_M$ 的線性區域，因此越不容易達到飽和。飽和通常發生在高劑量、高濃度的情況 ($C \gg K_M$)。

答案解析

答案為 (B)。 要使藥物代謝「容易達到飽和」，意味著該藥物在相對較低的濃度下，其代謝酵素就會被佔滿。由 Michaelis-Menten 定義可知，$K_M$ 數值越小，代表酵素對受質的親和力越高，酵素越容易被受質填滿，因此越容易進入飽和狀態 (非線性區)。

核心知識點

考生應掌握以下非線性藥動學重點：

1. 飽和條件：發生於 $C \gg K_M$ 時，代謝速率趨近 $V_{max}$ (固定值)，呈現零級動力學 (Zero-order)。此時 $Cl$ (清除率) 會隨濃度增加而下降，半衰期 ($t_{1/2}$) 會隨劑量增加而延長。
2. 線性條件：發生於 $C \ll K_M$ 時，代謝呈現一級動力學 (First-order)。
3. 常考藥物：具 Michaelis-Menten 飽和特性的典型藥物包括 Phenytoin (苯妥英)、Ethanol (酒精)、Salicylate (高劑量水楊酸)。
4. 臨床意義：對於這類藥物，當血中濃度接近或超過 $K_M$ 時，劑量微幅增加會導致血中濃度不成比例地劇增，極易引發中毒，需進行治療藥物監測 (TDM)。

參考資料

1. Michaelis-Menten Kinetics Explained: A Practical Guide for Biochemists
2. Non-linear PK - Professor Emeritus Nick Holford
3. 藥物動力學中的「零級反應」：從基本概念、公式到用藥安全的解說