약리학에서 청소율(clearance, CL)은 약물 제거의 효율성을 나타내는 약동학적 매개변수이다. 청소율은 단위시간당 약물이 제거되는 체액(주로 혈장 또는 혈액)의 부피로 정의되며, 단위는 부피/시간(예: mL/min, L/h)으로 표현된다. 이는 물질의 제거 속도(단위시간당 제거되는 약물의 양)를 그 물질의 혈중 농도로 나눈 값과 같다.
정의
청소율의 기본 정의는 다음과 같은 관계식으로 표현된다.
제거 속도 = CL × C
여기서 CL은 청소율, C는 혈중 약물 농도이다. 이 식은 약물의 제거 속도가 농도에 비례함을 의미하며, 비례 상수인 청소율은 약물마다 고유한 값을 가진다. 정상 상태(steady state)에서는 투여 속도(rate in)와 제거 속도(rate out)가 같아지므로, 유지 용량(maintenance dose)은 목표 혈중 농도와 청소율의 곱으로 계산할 수 있다.
총 청소율과 장기별 청소율
신체 내 약물은 신장, 간, 폐 등 다양한 장기를 통해 제거된다. 따라서 총 신체 청소율(total body clearance, CLtot)은 각 장기에 의한 청소율의 합과 같다.
CLtot = CL신장 + CL간 + CL폐 + …
많은 약물의 경우 청소율은 주로 신장 배설과 간 대사에 의해 결정된다. 신장 청소율(renal clearance)은 신장이 혈장으로부터 약물을 제거하는 능력을 나타내며, 간 청소율(hepatic clearance)은 간이 약물을 대사하거나 담즙으로 배설하는 능력을 나타낸다.
청소율과 반감기 및 분포 용적의 관계
청소율은 반감기(half-life, t1/2) 및 분포 용적(volume of distribution, Vd)과 다음과 같은 관계를 가진다.
t1/2 = 0.693 × Vd / CL
즉, 반감기는 분포 용적에 비례하고 청소율에 반비례한다. 청소율이 클수록 약물이 체내에서 더 빨리 제거되어 반감기가 짧아진다.
생리학적 결정 요인
장기 청소율은 다음 세 가지 생리학적 요인에 의해 결정된다.
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장기 혈류량(organ blood flow, Q): 장기 청소율은 해당 장기의 혈류량을 초과할 수 없다. 간 청소율의 상한은 간 혈류량(약 90 L/h/70kg)이며, 신장 청소율의 상한은 신장 혈류량(약 70 L/h/70kg)이다.
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혈장 단백질 결합률(free fraction in blood, fu): 일반적으로 혈장 단백질에 결합되지 않은 유리형 약물만이 제거 기관(간, 신장)으로 이동하여 대사되거나 배설될 수 있다. 따라서 유리형 분율이 높을수록 청소율이 증가할 수 있다.
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내인성 청소율(intrinsic clearance, CLint): 제거 기관이 유리형 약물을 대사하거나 배설하는 고유한 능력을 의미한다. 이는 해당 효소의 활성(Vmax)과 친화도(Km)에 의해 결정된다.
추출률(extraction ratio, ER)
장기를 통과하는 혈액 중 약물이 제거되는 분율을 추출률이라고 하며, 다음과 같이 정의된다.
ER = (Cin - Cout) / Cin
여기서 Cin은 장기 유입 농도, Cout은 장기 유출 농도이다. 장기 청소율은 혈류량과 추출률의 곱으로 표현된다.
CL장기 = Q × ER
추출률이 높은 약물(예: 모르핀, 리도카인, 프로프라놀롤)은 간 혈류량에 의해 청소율이 제한되므로(flow-limited clearance), 간 혈류량이 감소하는 상태(예: 심부전)에서 청소율이 유의하게 감소한다. 반면 추출률이 낮은 약물(예: 테오필린, 와파린)은 내인성 청소율과 단백질 결합에 의해 청소율이 결정되며, 혈류량 변화의 영향을 덜 받는다.
일차역학과 비선형 역학
대부분의 약물은 일차역학(first-order kinetics)을 따르며, 이 경우 청소율은 농도에 관계없이 일정한 상수값을 가진다. 그러나 일부 약물(예: 페니토인, 고용량 살리실산)은 농도 의존적 제거(비선형 역학, Michaelis-Menten kinetics)를 보이는데, 이때 청소율은 농도에 따라 변화한다.
신장 청소율의 측정
신장 청소율은 다음 식을 통해 측정할 수 있다.
CLR = (CU × Q) / CB
여기서 CU는 소변 중 약물 농도, Q는 단위시간당 소변량, CB는 혈장 중 약물 농도이다. 크레아티닌 청소율은 사구체 여과율(GFR)의 근사치로 널리 사용된다.
임상적 의의
청소율은 약물의 유지 용량 결정, 신기능 또는 간기능 장애 환자에서의 용량 조절, 약물 상호작용 평가, 혈액투석이나 혈액관류와 같은 체외 제거 요법의 효과 평가 등 임상 약물 치료에서 핵심적인 역할을 한다.
