五、受体学说
早在19世纪末与20世纪初,Langley曾设想在肾上腺素作用的神经肌肉之间有“接受物质”(receptive substance)存在的可能。1910年,Ehrlich又用“钥与匙”的比喻首先提出“受体”(receptor)假说,以解释药物的作用。之后,随着神经递质传递研究的进展,进一步为受体下了定义,认为受体是“细胞膜上可以与药物相互作用的特殊部位”。通过药理学试验方法,采用核素标记技术,发现并证实了多种神经递质的受体、多肽类和甾体激素类的受体。现在发展到采用分子生物学方法寻找新型受体,受体家族将被不断地鉴定和扩充。
(一)受体(receptor)
受体是一类介导细胞信号转导的功能蛋白质,能识别周围环境中的某些微量化学物质,首先与之结合,并通过中介的信息放大系统,如细胞内第二信使的放大、分化、整合,触发后续的药物效应或生理反应。一个真正的受体具有以下特性:①饱和性(saturability)。②特异性(specificity)。③可逆性(reversibility)。④高亲和力(high affinity)。⑤多样性(multiformity)。⑥灵敏性(sensitivity)。
(二)配体(ligand)
配体是指能与受体特异性结合的生物活性物质(如神经递质、激素、自体活性物质或药物)。
(三)受体类型和调节(receptor type and regulatvon)
(1)受体类型:根据受体蛋白结构、信息转导过程、效应性质、受体位置等特点,可分为:①配体门控离子通道受体(ligand-gated ion channel receptor)。这一家族是直接连接有离子通道的膜受体,存在于快反应细胞膜上,由数个亚基组成,起着快速的神经传导作用,GABA(γ-氨基丁酸)受体等属于配体门控离子通道受体。②G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor)。这一家族是通过G蛋白连接细胞内效应系统的膜受体,α肾上腺素受体、β肾上腺素受体、多巴胺受体、5-HT(5-羟色胺,又称血清素)受体、M胆碱受体、阿片受体、嘌呤受体等属于G蛋白偶联受体。③具有酪氨酸激酶活性的受体(tyrosine kinase receptor)。这类受体可激活细胞内蛋白激酶,一般为酪氨酸激酶的膜受体。胰岛素(insulin)受体、表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)受体、血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)受体、转化生长因子β(transforminggrowth factor-β,TGF-β)受体、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)受体等属于具有酪氨酸激酶活性的受体。④细胞内受体(intracellular receptor)。甾体激素受体、维生素A受体、维生素D受体、甲状腺激素受体等属于细胞内受体。⑤细胞因子受体(cytokine receptor)。白细胞介素(interleukin)受体、红细胞生成素(erythropoietin)受体、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor)受体、粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor)受体、催乳素(prolactin)受体、淋巴因子(lymphokine)受体等属于细胞因子受体。
G蛋白偶联受体是一种与三聚体G蛋白偶联的细胞表面受体,含有7个穿膜区,是迄今发现的最大的受体超家族,其成员有1000多个。与配体结合后通过激活所偶联的G蛋白,启动不同的信号转导通路并导致各种生物效应。G蛋白分为α、β、γ三种亚型,其中Gα又分为Gs(兴奋性G蛋白)、Gi(抑制性G蛋白)、Gp(磷脂酶C型G蛋白)、Gt(转导素G蛋白)、Go(在脑内含量最多,参与钙、钾通道的调节)。
(2)受体的调节(regulation of receptor):①向下调节(down-regulation):受体脱敏(receptor desensitization),即受体长期反复与激动药接触产生的受体数目减少或对激动药的敏感性降低。如异丙肾上腺素治疗哮喘产生的耐受性。②向上调节(up-regulation):受体增敏(receptor hypersensitization),即受体长期反复与拮抗药接触产生的受体数目增加或对药物的敏感性升高。如长期应用普萘洛尔后突然停药的反跳现象(rebound phenomenon)。
(四)占领学说(occupation theory)
1933年,Clark提出药物对受体有亲和力。药物作用强度与药物占领受体的数量成正比,药物与受体的相互作用是可逆的;药物浓度与效应服从质量作用定律;药物占领受体的数量取决于受体周围的药物浓度、单位面积或单位容积内受体总数;被占领的受体数目增多时,药物效应增强,当全部受体被占领时,药物效应达Emax。
(五)内在活性(intrinsic activity)
内在活性是指药物激动受体的能力,是同系药物的效应大小之比,一般用α(0≤α≤1)表示。对占领学说进行了修正,认为为了产生药物效应,药物至少应具备两个条件,首先是与特殊受体之间必须有亲和力,才能形成药物-受体复合物;其次,这种复合物必须具有刺激组织代谢的生物化学和生物物理过程的性质,即内在活性。而且只要受体的临界部分被占领就可发生作用,这说明有空闲受体(spare receptor)或储备受体(reserve receptor)存在。根据他们的学说,内在活性低或缺乏内在活性的药物虽然也能与受体结合,但是不论剂量如何大都不能引起最大反应,或者甚至拮抗另一激动剂的药物效应。
(六)速率学说(rate theory)
速率学说指药物分子与受体碰撞的频率。药物效应的强弱,与药物占领受体的速率成正比,与药物所占领受体的数量无关。
(七)二态学说(two-state theory)
二态学说认为受体的构象有两种状态,即Ri(静息状态)和Ra(活动状态)。两者处于动态平衡,可发生转变。按此学说认为激动药为与受体Ra结合的药物,部分激动药为与受体Ra具有结合优势的药物;而拮抗药则是与Ri结合的。