药物的构效关系与量效关系

二、药物的构效关系与量效关系

(一)药物的构效关系

构效关系是指药物的化学结构与药物效应的关系。药物根据其作用方式分为非特异性结构药物和特异性结构药物。前者的生物活性主要取决于药物分子的理化性质,与化学结构的关系不密切;后者的生物活性除与药物分子的理化性质有关外,还与药物的化学结构密切相关,化学结构直接影响药物效应,大多数药物属于后一类型。一般情况下,化学结构相似的药物可通过同一机制引起相似或相反的效应。

在构效关系研究中,将具有相同药理作用的药物的化学结构中相同或相似的部分称为基本结构。例如,二氢吡啶类钙拮抗剂代表药物硝苯地平,其结构中的1,4-二氢吡啶母核为此类药物的基本结构,是发挥药理效应的必需结构,在基本结构上进行侧链的改造是新开发的重要途径之一。

药物产生药效强弱一方面取决于药物在作用部位的浓度,主要受药物代谢和转运的影响;另一方面取决于药物与特定靶位(受体、酶、载体等)相互作用的结果,与药物的特异性化学结构直接相关,决定了药物作用的特异性。例如,尿嘧啶本身无抗癌作用,引入了氟原子,成为氟尿嘧啶,就成为抗癌药。大多数情况下,药物与特异性靶位以离子键、氢键、范德华力等可逆性结合产生作用。有些药物结构相同,但光学异构体不同,则药理作用不同,如左旋咪唑、左旋多巴、氯霉素的左旋体有作用。多数情况下,左旋体具有药理活性,但也有少数右旋体药物有较强的药理作用,如氯苯那敏的右旋体对H1受体的亲和力大约是其左旋体的200倍,研究对映体药物的药理作用是当前药物研究的重要方向之一。

(二)药物的量效关系

药物的剂量大小和药理效应强弱之间呈一定的关系,称为量效关系。在一定范围内,药物剂量增加,药物效应相应增强;药物剂量减少,药效减弱。

1.剂量

剂量即药物的用量。剂量不同,药物的效应也不同。按剂量大小与药效的关系,可将剂量分为:①最小有效量,引起药理效应的最小剂量。②半数有效量(ED50),引起实验动物半数有效的剂量。③极量,能引起最大效应而不发生中毒的剂量,也称最大治疗量,是药典中规定允许使用的最大剂量。医生用药不得超过极量,否则可能引起医疗事故,医生对此应负法律责任。④常用量(治疗量),比最小有效量大,比极量小,疗效显著,是能保证药物作用的可靠性和安全性的剂量。⑤最小中毒量,引起中毒反应的最小剂量。⑥致死量,比中毒量大,是除能引起病理现象外,还可以引起死亡的剂量。⑦半数致死量(LD50),引起50%实验动物死亡的剂量。⑧安全范围,是指药物的最小有效量与最小中毒量之间的范围,它表示药物的安全性,一般安全范围越大,用药越安全。剂量大小比较①<②<④<③<⑤<⑥<⑦。

药物安全性与LD50的大小成正比,一般常将药物的LD50与ED50的比值称为治疗指数,用以评价药物的安全性,比值越大,安全性越大。也可用LD1/ED99的比值来衡量药物的安全性,LD5与ED95之间的距离表示药物的安全范围,其值越大越安全。

2.效能与效价

当效应增强至最大效应时,再增加剂量或浓度,效应不再增强,反而会引起毒性反应,此时的效应为最大效应,又称效能。效能就是药物产生最大效应的能力。产生一定效应所需的药物剂量或浓度称为效价强度(简称效价)。效价用于作用性质相同的药物之间等效剂量的比较,达到相同效应时所用药物剂量与效价成反比。

效价与效能分别反映药物的不同性质,两者具有不同的临床意义。进行同类药物的比较时,同等效应时应用剂量越小,说明药物的效价越高。而效能是作用强度的比较,在量效曲线上看纵坐标的高低。根据效能的不同,药物分为强效、中效和弱效。临床上,药物的效价与效能可作为选择药物和确定药物剂量的依据。

以利尿剂的排钠量为效应指标进行比较,等效时,氢氯噻嗪所需的剂量较呋塞米小,说明其效价比呋塞米高。但从纵坐标观察,呋塞米的效能远大于氢氯噻嗪,重症水肿患者宜选用高效的呋塞米。利尿剂的效价与效能比较如图1-1所示。

图1-1 利尿剂的效价与效能的比较