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西洋薬と東洋薬のハイブリットにより、
より効果的で安全な治療を。
この内容は看護学校の薬理学において講義に使用していたものです。
なお、登場する薬は2018年に使用されているものを中心に紹介しています。
薬理学は生理学（病理学）と化学が融合した分野です。
科学技術は日々進歩していますが、まだ人体には未知な部分が多く、生理学が完全に解明されたわけではありません。
化学にしましても、まだまだ不明な領域が残っています。
よって、薬理学にも絶対に正しいと言いきれない部分が少なからずあります。
化学が関係しているわけですから、理解するためには化学の知識がある程度必要です。
大部分は高校までに習った内容ですが、薬理学の本題に入る前に見直しておきましょう。
化学に自信がある人は、このページをとばしてもかまいません。
イオン・ｐＨ・mol・mEqなどの用語や単位が出てきます。
これらを理解するには、原子のことを知るのが早道です。
原子は、陽子と中性子から成る原子核と、その周囲を回る電子からできています。
陽子は＋電荷を持ち、電子はー電荷を持っており、原子では必ず同じ数です。
水素なら陽子１個と電子１個、酸素なら陽子８個と電子８個です。
右図のように電子が６個だということは、原子核に陽子が６個あることになります。
「原子番号」は陽子の数で決まり、陽子６個は原子番号６で、原子名は炭素です。
原子核には陽子の他に中性子もあり、この粒子は電荷を持っていません。
原子核という狭い空間に＋電荷を持った陽子が多数あると、電気的な反発で飛び出してしまいますが、中性子がつなぎ役となってまとめています。
原子の重さのことを「原子量」と言い、陽子・中性子・電子の重さを足したものになりますが、陽子と中性子はほぼ同じ重さなのに対して、電子は非常に軽くて1000個あっても陽子1個分の重さもないため、陽子＋中性子を原子量としています。
陽子が定数であるのに対して、原子核に入る中性子の数には特に決まりがありません。
原子番号１の水素を例にしますと、原子番号と陽子の数は同じですから、原子核に陽子が１個あるのは確定です。
陽子１個なら電気的な反発がないので、通常の水素は中性子を持っていません。
しかし、中性子を１個持つ重水素や、中性子を２個持つ三重水素というものが極めてわずかですが存在します。
陽子の数は１なので原子番号はどれも１ですが、原子量は水素が１・重水素が２・三重水素が３です。
このように、中性子の数が違うことによって、原子番号は同じだけれども原子量が違うものを同位元素と言います。
理科年表に記載されている水素の原子量は1.0079で、小さな端数があるのは自然界にあるわずかな同位元素のためです。（通常は水素の原子量＝１と覚えれば十分です）
原子番号が大きくなるに従って、中性子の数が増えていく傾向があり、原子番号92のウランでは、陽子92個と中性子147個で原子核を作り、原子量は239です。（ちなみに、核分裂するのは中性子が4個少ない原子量235のウランです）
電子に話を移します。
電子は太陽の周りを惑星が巡るように、原子核の周りを回っています。
太陽系の構造と少し違うのは、地球の軌道上には他の惑星がいませんが、原子では同じ軌道を回る電子があることです。
各軌道に入ることができる電子の数に上限があり、最も内側の軌道は２個・２番目の軌道は８個・３番目の軌道も８個・４番目の軌道は18個・・・です。
通常は内側から順に埋まっていきます。
原子番号３のリチウムであれば、陽子３個ですから電子も３個で、最も内側に２個が入り、２番目に１個入ります。
電子配列としては、各軌道が定数通りに埋まった状態が最も安定します。
リチウムでは、最も内側は定数２に対して２個入り、２番目は定数８に対して１個しか入っていませんので、外側の１個を放出した方が電子配列は安定します。
原子番号９のフッ素では、最も内側は定数の２個が入り、２番目は定数８のうち７個まで入りますので、他からか電子を１個借りてくると安定します。（７個を放出することも理論的には可能なのですが、４個以上の貸し借りは通常では起こりません）
電子を放出するということは、－電荷が減ることになり、残りは＋電荷を帯びることになります。
これを陽イオンと言い、元素記号の右肩に＋を付けて表記します。
電子１個を放出したものが１価陽イオンで右肩に＋が付き、電子２個を放出したものが２価陽イオンで右肩に２＋が付きます。
逆に、電子を借りてくるということは、－電荷が増えることになり、全体としてー電荷を帯びます。
これを陰イオンと言い、元素記号の右肩にーを付けて表記します。
陽イオンと同じように、電子１個を借りたものが１価陰イオンで右肩にーが付き、２個借りたものが２価陰イオンで右肩に２－が付きます。
電子を放出しやすい原子は陽イオンになりやすく、電子を借りようとする原子は陰イオンになりやすい性質を持つことになります。
どこかで周期表という原子の一覧表を見た人は多いと思います。
この表の最左列は、最も外側の軌道に電子が１個入る原子が並んでいます。
電子を１個放出して１価の陽イオンになりやす原子で、水素を除いてアルカリ金属元素と呼ばれるグループです。
左２列目は、最も外側の軌道に電子が２個入る原子で、２価の陽イオンになりやすい原子です。（まとめて、アルカリ土類金属元素と呼ばれます）
最右列は、軌道がちょうど満杯になった原子で、電子の貸し借りをせずとも安定なので、イオンになり難く化学反応をほとんどしません。（まとめて、希ガス元素や不活化元素と呼ばれます）
右２列目は、最も外側の軌道に電子が定数よりも１個足りない原子で、１価の陰イオンになりやすい原子です。（ＦからＩまでの４種はハロゲン元素と呼ばれます）
このように、縦に並ぶ原子は似た性質を持ちます。
凹にある原子は遷移金属元素とも呼ばれ、電子配列が少し特殊で、条件によって２価陽イオンあるいは３価陽イオンになります。
第一鉄・第二鉄や、第一水銀・第二水銀のように区分され、だいたい第一は２価陽イオンで第二は３価陽イオンです。
原子と原子が結合すると分子が作られます。
上で紹介しましたように、電子の貸し借りによって結合するものをイオン結合と言い、非常の多くの分子がこの結合によって作られています。
原子番号11のナトリウム（Ｎａ）は電子１個を放出しやすい原子で、原子番号17の塩素（Ｃｌ）は電子１個を受け取りたい原子です。
１対１でお互いが安定しますので、ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）という分子を作ります。（俗に言う食塩です）
カルシウム（Ｃａ）と塩素（Ｃｌ）であれば、カルシウムは２個の電子を放出し塩素は１個の電子を受け取るので、１対２の関係で安定します。
よって、作られる分子はＣａＣｌ2（塩化カルシウム）になります。
電子を貸し借りするのではなく、不足分の電子を互いに共同使用することで分子を作る場合もあります。
酸素原子（Ｏ）は原子番号８で、電子を２個受け取りやすい性質を持っています。
酸素原子が２個結合すると酸素分子（Ｏ2）になるのですが、お互いに電子を受け取りたい原子なので、イオン結合は成立しません。
酸素分子の場合は、不足する２個の電子を共有することで結合しており、この形態を共有結合と言います。
水素分子（Ｈ2）や窒素分子（Ｎ2）もこの結合で成り立っています。
（他に金属結合というものもありますが、薬理学では重要ではないので省略します）
分子には、２つの原子が結合したものだけではなく、原子が縦横に結び付いて複雑な構造を作るものもあります。
炭素原子は外側に４個の電子を持っていますので、４方向に結合することが可能です。
この特徴ゆえに、複雑な立体構造を作る場合の骨格になります。
ブドウ糖は炭素原子６個・水素原子１２個・酸素原子６個が結合したもので、Ｃ6Ｈ12Ｏ6と表記されます。
イオン結合をした分子は、水などの液体に溶かした場合に陽イオンと陰イオンに解離しますが、共有結合をした分子はほとんど解離しません。
解離はイオン化とも言い、この性質によって薬の体内動態に影響がありますので、頭に入れておいてください。
分子の重さを「分子量」と言い、構成する原子の原子量を加算したものです。
ブドウ糖の分子量を計算しますと、炭素原子量×６＋水素原子量×12＋酸素原子量×6で、12×６＋１×12＋16×6＝180です。
空気の組成は、だいたい窒素78％・酸素21％・アルゴン1％です。（他は微量過ぎるので無視します）
窒素の分子量は28、酸素の分子量は32、アルゴンの分子量は40ですから、組成率を掛けて、28×0.78＋32×0.21＋40×0.01＝28.96が空気の重さです。
次に、都市ガスとプロパンガスの重さを計算してみましょう。
都市ガスの主成分はメタン（ＣＨ4）で、炭素原子に水素原子が４つ結合した物質です。
メタンの重さは、炭素原子量×１＋水素原子量×４で、12×1＋1×4＝16です。
プロパンガスはその名前のとおりプロパン（Ｃ3Ｈ8）で、炭素原子３個に水素原子８個が結合した物質です。
プロパンの重さは、炭素原子量×３＋水素原子量×8で、12×3＋1×8＝44です。
都市ガスは空気より軽いですが、プロパンガスは空気より重いので、ガス漏れ検知器を取り付ける場合は、都市ガス用は上にプロパンガス用は下に設置しなければなりません。
原子量や分子量の計算は理解できたと思います。
原子量は原子の重さであり、分子量は分子の重さだと説明しましたが、単位を付けていませんでした。
重さの単位にはｍｇ(ﾐﾘｸﾞﾗﾑ)・ｇ(ｸﾞﾗﾑ)・ｋｇ(ｷﾛｸﾞﾗﾑ)などがあります。
原子や分子はものすごく小さいので、１個の重さをｇで示せば、0.000･･･のように０がいくつも並んでしまいます。
これでは分かり難い上に計算もし難いので、原子量の１が１ｇとなる塊を考え、この塊を元にして比較や計算をすれば簡単になります。
この塊がｍｏｌで、原子（分子でも同じ）が6.02214076×10の23乗個あつまった集団です。
（10の23乗とは、10を23回掛けたもので、１兆の1000億倍です）
この数はアボガドロ定数と呼ばれるもので、原子であろうと分子であろうと、この個数あつまれば、重さをｇで表示できます。
つまり、水素原子１ｍｏｌの重さは１ｇであり、水素分子１ｍｏｌは２ｇ、酸素分子１ｍｏｌは32ｇ、ブドウ糖１ｍｏｌは180ｇです。
水の分子は２Ｈ＋Ｏ→Ｈ2Ｏで、水素原子２個と酸素原子１個からできています。
これを重さで考えると、「水素原子2ｇと酸素原子16ｇから水分子18ｇが作られる」となります。
ｍｏｌで考えると、「水素原子２ｍｏｌと酸素原子1ｍｏｌから水分子1ｍｏｌが作られる」となります。
重さで考えると原子量を介在しなければなりませんが、ｍｏｌで考えると式と合致します。
ｍｏｌは物質量と呼ばれる単位で、難しい理屈や定数は覚える必要はありませんが、原子や分子の塊で、原子量や分子量をｇに換算できる単位だと覚えておきましょう。
ｍｏｌで考えると、輸液で出てくる単位のｍＥｑやｍＯｓｍが簡単になります。
重さの基本単位はｇ(ｸﾞﾗﾑ)で、その1000分の1がｍｇ(ﾐﾘｸﾞﾗﾑ)、1000倍がｋｇ(ｷﾛｸﾞﾗﾑ)です。
長さの場合は、基本単位はｍ(ﾒｰﾄﾙ)で、その1000分の1がｍｍ(ﾐﾘﾒｰﾄﾙ)、1000倍がｋｍ(ｷﾛﾒｰﾄﾙ)です。
容積の場合は、基本単位はｌ（ﾘｯﾄﾙ）で、その1000分の１がｍｌ（ﾐﾘﾘｯﾄﾙ）、1000倍がｋｌ（ｷﾛﾘｯﾄﾙ)です。
基本単位の前に付く、ｍ(ﾐﾘ)は1000分の１を意味し、ｋ(ｷﾛ)は1000倍を意味します。
このような接頭語は他にもあり、μ(ﾏｲｸﾛ）は1000分の１の1000分の１で、100万分の１を意味します。
さらにその1000分の１はｎ(ﾅﾉ)で、さらにその1000分の１はｐ(ﾋﾟｺ）です。
微細な構造を扱うナノテクノロジーと言う名称は、この接頭語からきています。
大きい方は、ｋ(ｷﾛ)の1000倍がＭ(ﾒｶﾞ)、さらにその1000倍がＧ(ｷﾞｶﾞ)、さらにその1000倍がＴ(ﾃﾗ)です。
この接頭語はインターネット通信などで見かけることがあります。
薬理学では様々な単位が出てきますが、接頭語の持つ意味は同じです。
１ｍｍｏｌ(ﾐﾘﾓﾙ)をｍｏｌに換算すると、0.001ｍｏｌ(ﾓﾙ)です。
大きい方はあまり出てきませんが、ｍ(ﾐﾘ)やμ(ﾏｲｸﾛ)はよく出てきます。
ｍが付くと1000分の１、μが付くと100万分の１ですから、単位を揃える時に間違えないようにしましょう。
日本語で言うと「水素イオン指数」で、液体の酸性・アルカリ性を示す数値です。
水素イオン（Ｈ+）は原子のところで説明しましたように、水素原子から電子１個が放出された陽イオンです。
水素イオンは液体を酸性にする作用があり、この濃度が高いほど酸性が強くなります。
一方、アルカリ性にする代表的なイオンは水酸化物イオン（ＯＨ-）で、この濃度が高いほどアルカリ性が強くなります。
つまり、水素イオンと水酸化物イオンのどちらが多いかで酸性・アルカリ性が決まるわけです。
水は液体状態であれば、わずかですが解離（Ｈ2Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ-）しています。
水の場合はＨ+とＯＨ-が同じ個数なので、酸性でもなくアルカリ性でもなく中性です。
このように数が等しい時のｐＨ値を７とし、Ｈ+の方が多くなるに従って数字が小さくなり、ＯＨ-の方が多くなるに従って数字が大きくなります。
ｐＨ値は対数で計算したもので、Ｈ+：ＯＨ-＝１：１の時が７、Ｈ+：ＯＨ-＝10：1の時が６、Ｈ+：ＯＨ-＝100：1の時が５という具合に、１の差は濃度として10倍違うことを意味します。
アルカリ性の場合は、Ｈ+：ＯＨ-＝1：10の時が8、Ｈ+：ＯＨ-＝1：100の時が9です。
体内のｐＨが酸性に傾くことをアシドーシス、アルカリ性に傾くことをアルカローシスと言い、医療の現場ではわずかなｐＨ変化に神経質になります。
ｐＨが0.2～0.3違うだけでイオン濃度の比率が倍以上に変わることになり、体にものすごく大きい影響があるからです。
薬理学においてもｐＨは非常に重要で、薬の体内動態のところで詳しく説明しますが、イオン結合した薬の吸収・代謝・排泄に関係してきます。
補足（体内でのイオン）
体内で酸性・アリカリ性を調整している主たるイオンは、水素イオン（H+）と重炭酸イオン（HCO3-）です。
体内でアルカリ性の調整役を担うのは、OH-ではなくHCO3-ですので、覚えておきましょう。
分子の話の続きになります。
化学において基本となる化学構造にはいくつかありますが、その中でも特に重要な置換基が４つあります。
これらの置換基は薬だけでなく、炭水化物・脂肪・蛋白質などの栄養素でも関係しますので、覚えておきましょう。
また、薬理学の本編でも登場するアラキドン酸・乳酸・ピルビン酸・アスコルビン酸などは、全てが-COOHを持つ有機酸です。
炭水化物は糖が結合した物質で、糖が持つ-OH同士が結合して形成されています。
-OH＋HO- → -O-＋H2O この結合をグルコシド結合またはエーテル結合と呼びます。
脂肪は脂肪酸とグリセロールが結合した物質で、脂肪酸は-COOHを持つ物質であり、グリセロールは-OHを持つ物質です。
-COOH＋HO- → -COO-＋H2O この結合をエステル結合と呼びます。
蛋白質はアミノ酸が結合した物質で、アミノ酸はその名前が示すとおり-NH2と-COOHの両方を持つ物質です。
この-NH2と-COOHが結合することで形成されています。
-COOH＋H2N- → -CONH-＋H2O この結合をペプチド結合あるいはアミド結合と呼びます。
薬理学の本編に入ると、～グルコシダーゼ・～エステラーゼ・～ペプチターゼと名が付く薬が登場してきます。
これらは酵素の名前で、それぞれの名前が付いた結合を切断する働きを持っています。
～エステラーゼ阻害薬という名の薬であれば、エステル結合を切断する酵素を阻害する薬だということで、名前から作用が連想できます。
薬とはあまり関係しないのですが、上で登場した置換基の続きとして紹介しておきます。
酸化とは、名前から連想されるとおり、酸素と結びつく反応のことです。
それと、こちらは連想しにくいのですが、水素が奪われる反応も酸化と言います。
（もっと正確に言えば、電子を奪う反応の全てが酸化なのですが、電子で考えると混乱すると思いますので、プラス酸素とマイナス水素で覚えましょう）
還元は酸化と逆の反応で、マイナス酸素とプラス水素のことです。
ここで置換基に話を戻します。
アルコールが酸化されるとアルデヒドとなり、アルデヒドが更に酸化されるとカルボン酸になります。
構造式で表現すれば、-OH → -CHO → -COOH です。
アルコールには炭素が表記されていないので間違っているように見えますので、C2H5OH（エチルアルコール）を例にして紹介します。
C2H5OHはCH3CH2OHと表記した方が分かりやすいので、これを出発にします。
CH3CH2OH → CH3CHO＋２H でエチルアルコールから水素が奪われてアセトアルデヒドができあがります。
CH3CHO＋O → CH3COOH でアセトアルデヒドに酸素が結合して酢酸ができあがります。
還元の場合は、この逆に進行します。
脂溶性とは油に溶ける性質のこと、水溶性は水に溶ける性質のことです。
「水と油の関係」という表現もあるくらいに両者は混ざり難く、水に溶けやすい物質は油に溶けにくく、油に溶けやすい物質は水に溶けにくい性質があります。
一般に、イオン化しやすい部分（置換基）を多く持つ物質は水に溶けやすく、イオン化しにくい物質は水に溶けにくい傾向があります。
脂溶性に関しては逆で、イオン化しやすい物質は溶けにくく、イオン化しにくい物質は溶けやすい傾向があります。
イオン化しやすい置換基にもいくつかありますが、代表的なものが上で紹介した-OH・-CHO・-COOH・-NH2です。
結合している本体の大きさや構造によって差はありますが、一般的にこれらの置換基が多いほど水に溶けやすくなります。
我々の体に目を向けると、皮膚・粘膜さらには細胞膜を含めて、外側は水となじみにくい疎水構造になっています。（疎水とは水に溶けにくいという意味で、脂溶性に近い性質です）
もしも、水となじみやすい親水構造だと、プールやお風呂に入ると溶けてしまうことになります。
つまり、生体膜は水溶性よりも脂溶性に近く、水に溶けやすい薬よりも油に溶けやすい薬の方が通過しやすいことになります。
構造の片側だけにイオン化しやすい置換基を持つ物質においては、置換基側は水に溶けやすく反対側は油に溶けやすいという性質を持つ場合があります。
このような物質は水と油をつないで混ざりやすくする性質を持ち、この性質を界面活性と言います。
現代生活に欠かせないシャンプー・石鹸や洗剤は全てが界面活性剤で、水に溶けにくい脂汚れを溶けやすくしてくれます。