药物作用与受体

三、药物作用与受体

1898年,Langley根据阿托品和毛果芸香碱对猫唾液分泌具有拮抗作用这一现象,提出腺细胞中可能存在一种能与药物结合的物质,称为接受物质。1908年,Ehrlich首先提出受体(Receptor)概念。认为这种特殊的物质就是受体。药物通过受体发挥作用的设想很快受到学术界的重视,直至20世纪70年代初,不仅证实受体的存在,而且受体从器官组织中得到分离纯化。到20世纪90年代已有数百计受体蛋白被克隆,进一步明确了蛋白质分子结构与功能。世界上第一次克隆羊诞生了,使整个生物学的发展进入了崭新时代。

1.受体概念与特性

受体——受体是存在于细胞膜或细胞内的一种大分子物质(主要是糖蛋白或脂蛋白),对生物活性物质具有识别能力并与之选择性结合,并通过中介的信息转导与放大系统,触发随后的生理反应或药理效应。

受体的特性:①有内源性配体(ligand)如M、N胆碱受体其配体为乙酰胆碱。②高度特异性(specificity) 受体能准确识别、结合具立体结构的配体或相似药物。③高度灵敏性(sensitivity)受体只需要与很低浓度的配体结合即可产生显著的效应。④饱和性(saturability)由于受体数目是有限的,当体内药物达到一定量后,效应却不再增加,即出现饱和。而且,作用于同一受体的配体或药物相互之间存在竞争性抑制的现象。⑤可逆性(reversibility) 配体或药物与受体形成的复合物不仅是可以解离,而且解离出来的仍是配体或药物的原型而非代谢产物,即受体的原型并不会发生变化。⑥多样性(multiple-variation)即相同受体可广泛分布于不同的细胞而产生不同的效应。受体多样性还体现在受体的亚型分类上,受体的亚型也是药物药理作用重要的药理学基础。

2.药物与受体的相互作用(受体作用学说)

(1)占领学说(Ocupation theory):Clark最早提出受体占领学说,认为受体分子在细胞中含量极微,对相应配体有极高的识别能力,并有高度的亲和力。配体(ligand)是指能与受体特异性结合的物质,受体都有其内源性配体,如神经递质、激素、自身活性物(autocoid)等。配体或药物和受体结合能激活或阻断受体,多数配体或药物在1pmol~1nmol/L的极低浓度时即可引起细胞相应的生理功能改变或药理效应的产生。受体与配体结合后的反应之所以如此灵敏主要是靠的信息转导系统的放大、分化及功能整合等。

受体动力学:受体必须与配体或药物结合才能被激活而产生效应,且其效应的强度与药物所占领的受体数成正比,即药理效应-占领受体数-药物浓度三者呈平行关系(服从质量作用定律,适应于激动剂)。

(2)速率学说(rate theory):1961年由Paton提出速率学说,该学说认为药物作用的强度并不只取决于被占领受体数量,而与药物和受体结合及分离的速率有关,即药物与受体碰撞的频率相关。与受体结合和解离的速率均快者为激动药;与受体结合快,而解离慢者为部分激动药;与受体结合快但解离很慢者,由于占领了受体,阻断了激动药的作用,故表现为拮抗作用,称之为拮抗药。但速率学说不能解释药物与受体多种类型的相互作用。

(3)二态模型学说(two model theory):该学说认为受体蛋白的构象可分为活化状态(R)和失活状态(R),且R与R两者处于动态平衡。药物小分子可诱导生物大分子蛋白质的构象变化,使其立体构象更加适宜与药物分子结构,称为诱导契合(induced fit)。如药物可分别与R和R两态受体结合,激动药主要与R结合,结合后可产生效应;而拮抗药与R亲和力大,结合后不产生效应;部分激动药对R与R具有不同程度的亲和力,因而可单独引起较弱的效应,也可阻断激动药的作用,呈部分阻断效应。当激动药与拮抗药同时存在情况下,其效应取决于R-激动药复合物与R-拮抗药复合物的比例。

3.作用于受体的药物分类

根据药物与受体结合后所产生效应的不同,一般将药物分为激动剂、部分激动剂和拮抗剂三类:

(1)激动剂(agonist):对受体既有亲和力,又有内在活性,与受体结合后产生药理效应。根据内在活性的大小又可分为完全激动剂如肾上腺素和部分激动剂如吲哚洛尔。前者产生较强的药理效应;后者产生较弱的效应,在有激动剂存在的情况下,还可拮抗激动剂的部分药理效应。

①完全激动剂(full agonist)对受体有较强的亲和力和较强的内在活性(α=1)能产生最大药理效应。

②部分激动药(partial agonist) 对受体有亲和力,但内在活性较低(βα<1),与受体只能产生较弱的效应。即使药物浓度增加,也不能达到完全激动药那样的最大的效应;但当有激动药存在的情况下,能增强低浓度激动药的生理效应,但部分激动药能拮抗高浓度激动药的部分生理效应,如吲哚洛尔,产生所谓的“两重性”现象,表现低浓度激动,高浓度拮抗。

(2)拮抗药(antagonist):拮抗药对受体有较强的亲和力,但无内在活性(α=0)与受体结合后不激动受体,有些药物以拮抗为主,同时兼有较弱的激动作用。根据拮抗药与受体结合可逆性与否而将其分为竞争性拮抗药(Competitive antagonist)和非竞争性拮抗药(non-Competitive antagonist)两类。

①竞争性拮抗药(competitive antagonist):与激动药并用时,共同竞争性地结合相同的受体,其结合是可逆的。例如阿托品(α=0)与乙酰胆碱(α=1),随着拮抗药的浓度增加,使激动药的量效曲线平行右移,其斜率与最大效应(效能)不变。

②非竞争性拮抗药(non-competitive antagonist):这种拮抗药与激动药并不争夺相同受体,但它与受体结合较牢固,相对不可逆,可引起受体构型的改变,从而干扰和妨碍激动药与其相应受体的正常特异性结合。但激动药不能竞争性对抗这种结合,即使增加激动药(A)浓度,也不能达到单独使用A药时的最大效应,且量效曲线斜率也不断下降。