在药物代谢动力学领域,曲线下面积(英文:Area Under the Curve,简写:AUC)是指:血浆中药物浓度随时间的定积分,该积分可通过液相色谱-质谱法进行计算。在药理学实践中,会在某些离散时间点上测量药物浓度,并基于梯形法则进行AUC的估算。在药理学中,药物的血浆浓度随服药后时间的面积积分,可显示药物在体内的暴露(exposure)程度以及药物在体内的清除速率。
,代表时间从零(服药开始)至无穷大(药物完全从体内清除)期间的AUC值,即随时间推移药物在体内的总暴露量。若需确定同剂量的两种不同剂型是否暴露量等同,例如胶囊和片剂是否可在组织中有相等的暴露量时,AUC通常作为关键的指标进行测定。
AUC可用于对具有较窄治疗指数的药物进行治疗药物监测。例如,庆大霉素是一种具有肾毒性(可损害肾脏)和耳毒性(可损害听力)的抗生素;通过测量患者血浆中庆大霉素的浓度并测算AUC,可指导该药物的用药剂量。
AUC还可计算出一段时间内的血浆中药物的平均浓度(AUC/t)。此外,在研究药物清除时也会参考AUC数据,其中有机体清除量(质量)= 清除率(体积/时间)* AUC(质量*时间/体积)。
在药代动力学中,生物利用度通常是指:相对于全部服药量,药物被人体吸收并可产生生物学效应的比例。这个评估生物利用度的过程中,通常需要定量测算AUC。为确定各个不同给药方式下的AUC值,通常使用C-14标记药物和加速质谱(accelerated mass spectrometry,AMS)收集血清浓度与时间的关系图。
生物利用度可以根据测量“绝对生物利用度”或“相对生物利用度”来进行计算。
绝对生物利用度(absolute bioavailability,Fabs)是指:药物通过血管外剂型给药时,包括口服片剂、栓剂、皮下注射等剂型的生物利用度,与静脉内给药(intravenously,IV)之生物利用度的比值。其测量值计算如下:非静脉剂型给药的AUC与静脉给药的AUC的比值,再乘以每种剂型各自的剂量进行校正,即得到绝对生物利用度Fabs。
其中:
相对生物利用度Frel(relative bioavailability,Frel)是指:两种不同剂型之间的生物利用度的比值。同样,通过各自剂型下AUC的值进行比较,再使用相对剂量进行校正即得到相对生物利用度Frel。
其中:
食物摄入后,血浆中葡萄糖浓度变化的AUC用于计算血糖指数。
早于1975年,在JG Wagner的《临床药代动力学基础》一书中使用梯形法则进行AUC计算。除了经典的梯形法则,还有其他方法可对AUC进行计算,并考虑了一级动力学形成的典型浓度曲线。1977年的一篇论文将以上两种方式进行了比较。
尽管存在上述发表的文献,MM Tai发表在期刊《糖尿病护理》的一篇论文中声称,她曾经独立发现了梯形法则。在此后Tai给编辑的邮件回复中,她解释其同事曾经使用网格计数进行AUC的计算,而是她首先提出了梯形法则。Tai的论文曾被作为学术同行评审的失败案例进行讨论。
尽管数学上有许多优越的数值积分方案,如Wagner & Ayres 1977中提出的方案,但迄今为止,梯形法则仍是AUC计算的惯用方法。为提高AUC计算的精度,后期研究者从改进AUC计算方法的研究,逐渐将注意力转移至如何改进采样方案。如2019年提出的OTTER算法,该算法通过找到更高斜率周期,对输入数据的指数曲线总和(Sum of exponential curve)进行拟合,并仅利用拟合数据以建议更好的采样时间。
效应曲线下面积(Area Under the Effect Curve,AUEC)是药物的效应随时间的积分,而时间通过先前建立的浓度函数进行估算。当从动物剂量转换推测人用药剂量时,效应曲线下面积AUEC被提议可替代AUC进行评估,这是由于计算机模拟表明AUEC比AUC能更好地处理药物半衰期和给药方案的变化。例如某结合药代动力学和药效学的PK/PD模型中,AUEC是其中的关键疗效的决定因素。