投与量（生化学）

投与量とは、単位として投与される薬剤、栄養素、または病原体の測定された量です。投与される量が多いほど、投与量も多くなります。投与量は、医療における化合物に対して最も一般的に測定されます。この用語は通常、治療目的で投与される薬剤またはその他の薬剤の量に適用されますが、物質が体内に導入されるあらゆるケースを説明するために使用されることがあります。栄養学では、この用語は通常、人の食事または特定の食品、食事、または栄養補助食品に特定の栄養素がどれだけ含まれているかに適用されます。細菌性またはウイルス性の病原体の場合、投与量は通常、宿主に感染するために必要な病原体の量を指します。

臨床薬理学では、用量は人に投与される薬物の量を指し、投与量は用量（例：「500 mg」）だけでなく治療の頻度と期間（例：「1日2回、1週間」）も含むより包括的な説明です。 曝露は、投与後の薬物の時間依存濃度（多くの場合、循環血液または血漿中）またはAUC（濃度曲線下面積）やC _max（濃度曲線のピークレベル）などの濃度由来のパラメータを意味します^[要出典]。これは、他の分野でこれらが互換的に使用されることとは対照的です。

化学薬品や生物薬品（有効成分）の「投与量」には、その効果を左右するいくつかの要素があります。1つ目は濃度、つまり一度に体内に投与される薬剤の量です。体重や体格が投与量の体内での作用に影響するため、すべての人に有効な平均投与量を予測することは非常に困難であり、過少投与は薬学においてよくある問題です。^[1]

もう一つの要因は、摂取期間です。一部の薬やサプリメントには、薬の一部が異なる時間に代謝される徐放性があり、有効成分が身体に与える影響が変わります。体内の濃度を一定に保つために長期間にわたって少量ずつ摂取する物質もあれば、一度で大きな影響を与え、効果が終わったら身体から排出される物質もあります。これは、薬やサプリメントの機能に完全に依存します。

投与経路も重要です。薬剤が経口摂取されるか、筋肉または静脈に注射されるか、粘膜を通して吸収されるか、またはその他の投与経路のいずれかであるかによって、物質が体内で代謝される速度が左右され、有効成分の濃度が左右されます。用量反応曲線は、これらの代謝効果の関係を示すことができます。

市販薬では、用量と投与量は通常、年齢に基づいています。通常、6歳以下の子供、6〜12歳の子供、12歳以上の人には異なる用量が推奨されていますが、これらの範囲外ではガイドラインがほとんどありません。^[2]これにより、小柄な人は必要以上に多く服用し、大柄な人は少なく服用するため、連続的な過少投与または過剰投与につながる可能性があります。市販薬には、患者に特定の少量を服用し、症状が治まらない場合はさらに少量を服用するように指示する一連の指示が添付されている場合があります。

処方薬の投与量は、多くの場合、体重に基づいて決定されます。 ^[3]薬には、体重1キログラムあたりのミリグラムまたはマイクログラムで推奨投与量が記載されており、患者の年齢と体重と組み合わせて安全な投与量を決定します。

単回投与の場合、患者の体重と1キログラムあたりの薬剤の推奨投与量を使用して、安全な1回投与量が決定されます。1日に複数回投与する必要がある場合、医師は1日に安全に使用できる薬剤の総量に関する情報と、患者にとって最も効果的な治療のためにそれをどのように分割するかを考慮する必要があります。^[4] たとえば、1日あたり600 mgの投与量が望ましい場合、医師は1回200 mgを1日3回服用するか、1回300 mgを1日2回服用するか、または1回600 mgを1日1回服用する投与計画を決定する場合があります。

薬剤の過少投与は、医師が一定期間正しい処方箋を書いたものの、患者の必要に応じて投与量を増やさなかった場合によく発生します（例：小児における体重に基づく投与量、または患者の状態が悪化した場合の化学療法薬の投与量の増加）。^[5]

医療用大麻は、さまざまな病気や症状の治療に使用されます。大麻の投与量は、個人、治療対象となる症状、大麻に含まれるカンナビジオール（CBD）とテトラヒドロカンナビノール（THC）の比率によって異なります。CBDは大麻の化学成分で、酩酊作用はなく、てんかんやその他の神経精神疾患などの治療に使用されます。THCは大麻の化学成分で、精神活性作用があります。化学療法を受けている癌患者の吐き気や不快感の治療に使用されてきました。不安、うつ病、その他の精神疾患の場合、CBDとTHCの比率は10対1が推奨されます。^[6]癌や神経疾患の場合、CBDとTHCの比率は1対1が推奨されます。^[6]適切な投与量は両方の化学物質に対する各個人の反応によって異なるため、治療を開始したら適切なバランスを見つけるために投与量を継続的に調整する必要があります。

医療用大麻の有効性に関しては科学界全体で合意が得られていない。^{[7] [8]}

がんのようなより深刻な病気の治療のための薬剤投与量の計算は、一般的に患者の体表面積を測定することによって行われます。患者の体表面積を測定するための計算式は約 25 種類ありますが、どれも正確ではありません。^[9]研究によると、個々の患者に最適な方法を選択することは困難な作業です。その結果、特定の身体的異常のために、人々は多少多すぎるか少なすぎる薬を受け取る可能性があります。^[9] そのため、これらの計算式は通常、「毒性調整投与」と呼ばれる方法で調整され、医師は免疫抑制を監視し、それに応じて投与量を調整します。^[10]この試行錯誤の戦略は綿密な監視を必要とするため、非効率的でリスクが高く、費用対効果も低くなります。より安全で正確な投与方法の開発に関する研究が進行中です。^[要出典]

最近研究されている別のアプローチは、従来の送達システム、ナノ粒子薬物送達、光誘発送達、またはその他の方法による分子レベルでの投与です。これらの薬物を血液中の薬物粒子の濃度を検出するシステムと組み合わせることで、個々の患者に適切な投与量を達成できます。この分野の研究は、電気化学アプタマーベースのセンシングを使用して、希釈されていない血清中の小分子コカイン濃度を監視することから始まりました。DNAアプタマーは、特定の標的分子と結合するペプチドであり、分子を見つけるとそれに反応して折り畳まれます。この技術は、医師が読み取ることができる電気化学信号を作成するためにマイクロ流体検出システムに使用されました。研究者はこれをコカイン検出にテストし、血液中の微量のコカインをうまく検出できることを発見しました。^[11]

この研究は拡大され、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の教授陣が開発したMEDIC（生体内連続モニタリング用マイクロ流体電気化学検出器）と呼ばれる製品が誕生しました。MEDICは、血液中のさまざまな分子の濃度を継続的に測定できる機器です。^[12]最初のデバイスのように、血液をテスト前に何かと混ぜて「血清」を作成する必要はありません。MEDICは、さまざまな薬物分子とバイオマーカーを検出できます。試験では、全血中のタンパク質がセンサーに付着してコンポーネントを詰まらせたため、デバイスの初期モデルは約30分後に故障しました。この問題は、血液を混ぜたり乱したりすることなく、液体バッファーを血液とともにセンサー上に流すことができる2番目のチャンバーによって解決され、結果は変わりませんでした。このデバイスはまだ臨床試験中であり、医療への実際の導入はおそらく何年も先ですが、その間、開発者は、フェーズ3臨床試験でより優れたテストを可能にするために製薬業界でも使用できると見積もっています。^[13]

ワクチン接種は通常、液体で投与され、ミリリットル単位で投与されます。各ワクチンには、投与すべき年齢、投与回数、投与期間に関する制約があります。疾病管理予防センターは、長期的な健康に影響を与える可能性のあるさまざまな感染性因子から身を守るために、出生から18歳までのすべての人（米国およびカナダ）に15種類のワクチンを接種することを推奨しています。 ^{[14]ほとんどのワクチンは、完全な免疫を得るために複数回の投与が必要であり、ワクチンに応じて推奨される間隔で投与されます。ワクチンの一般的な}投与経路は次のとおりです。^[15]

• 筋肉内: 針は皮膚に対して垂直に、筋肉、皮膚の下、および皮膚の上にある（皮下）組織に挿入されます。
• 皮下：針を皮膚の外層と筋肉の間の（皮下）組織に 45 度の角度で挿入します。
• 鼻腔内：ワクチンは鼻の中に噴霧され、鼻腔を通して吸収されます。
• 経口：ワクチンは飲み込まれて摂取されます。

健康な人間の場合、専門家は特定のビタミンとミネラルの1日の摂取量を推奨しています。食品栄養委員会、医学研究所、米国科学アカデミーは、いくつかの形式で推奨される食事摂取基準（DRI）を設定しています。^[16]

1. 推奨食事摂取量(RDA): 健康な人の 97～98% の栄養所要量を十分に満たす平均的な 1 日の摂取量。
2. 適正摂取量 (AI): RDA について収集された証拠が決定的でない場合に確立されます。AI は、栄養の適正性を満たすための 1 日の摂取量を推奨するものとみなされます。
3. 許容上限摂取量（UL）：個人の健康に悪影響を与えることなく摂取できる栄養素の最大量。

DRIは元素、ビタミン、主要栄養素に対して設定されています。一般的な元素^[17]とビタミン^[18]の投与量は、1日あたりのミリグラム（mg/d）または1日あたりのマイクログラム（μg/d）で測定されます。一般的な主要栄養素^[19]の投与量は1日あたりのグラム（g/d）です。これら3つすべてに対する推奨投与量は、性別と年齢によって設定されています。

人々は健康的なライフスタイルを促進し、慢性疾患の発症を防ぐためにビタミンやミネラルのサプリメントを摂取します。ビタミンやミネラルのサプリメントを継続的に摂取することと寿命を結びつける決定的な証拠はありません。^[20]

病原体の感染量とは、宿主に感染するために必要な細胞の数です。すべての病原体には、通常細胞数で示される感染量があります。感染量は生物によって異なり、特定の菌株の種類に依存する場合があります。^[21]病原体によっては、わずか数個の細胞で宿主に感染できるものもありますが、数百万または数十億の細胞を必要とするものもあります。

感染量の例（大まかに増加順に並べると以下のようになる）^[22]

• 腸管出血性大腸菌（腸の出血を引き起こす）：細菌細胞10個
• A型肝炎：ウイルス粒子10～100個
• ノロウイルス（一般に「胃腸炎」と呼ばれる）: 10～100個のウイルス粒子
• ロタウイルス（重度の下痢、致命的となる可能性あり）：ウイルス粒子10～100個
• 赤痢菌（細菌性赤痢）：細菌細胞500個
• 化膿レンサ球菌（A群連鎖球菌性咽頭炎）：細菌細胞1000個
• サルモネラ菌：菌株によって異なるが、1000～10億個の細菌細胞
• コレラ菌（コレラ）：1,000～1億個の細菌細胞

通常、胃酸は特定の病原体に対する感染量範囲以下の細菌を殺し、宿主が症状を感じたり病気になったりしないようにします。脂肪によって構築された複合体は感染性物質を胃酸から保護するため、脂肪分の多い食品には宿主に感染する病原体が含まれる可能性が高くなります。胃酸濃度が低い、または低下している人の場合、病原体の感染量は正常よりも低くなります。^[22]

感染量は医師や個人によって投与されるのではなく、他の人や環境から人に伝染し、通常は意図的ではなく、病原体が個人の免疫システムによって打ち負かされるか、排泄プロセスによって個人のシステムから排出されるまで、通常は症状やその他の悪影響を引き起こします。

• 毒物学– 毒性物質の研究、毒性効果をもたらす投与量など
• 薬物の過剰摂取– 薬剤の過剰摂取により毒性効果が生じる