药物与受体

 

第四节　药物与受体

　　受体(receptor)是细胞在进化过程中形成的细胞蛋白组分，能识别周围环境中某种微量化学物质，首先与之结合，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。自从Langley 提出受体学说100年后，受体已被证实为客观存在的实体，类型繁多，作用机制多已被阐明，现在受体已不再是一个空泛笼统的概念。受体分子在细胞中含量极微，1mg 组织一般只含10fmol左右。能与受体特异性结合的物质称为配体(ligand)。受体仅是一个“感觉器”，对相应配体有极高的识别能力。受体-配体是生命活动中的一种偶合，受体都有其内源性配体，如神经递质、激素、自身活性物(autocoid)等。能激活受体的配体称为激动药(agonist)，能阻断其活性的配体称为拮抗药(antagonist)。根据受体与配体结合的高度特异性，受体被分为若干亚型，如肾上腺素受体又分为α ₁ 、α ₂ 、β ₁ 和β ₂ 等亚型，其分布及功能都有区别。受体与配体有高度亲和力，多数配体在1pmol～1nmol/L的浓度时即可引起细胞的药理效应。反应之所以如此灵敏主要是靠后续的信息转导系统，如细胞内第二信使(second messenger)的放大、分化及整合功能。酶、 载体 、离子通道及核酸也可与药物直接作用，但这些物质本身具有效应力，故严格地说不应被认为是受体。某些细胞蛋白组分可与配体结合，但没有触发效应的能力，称为结合体(acceptor)。

一、受体动力学

受体动力学一般用放射性同位素标记的配体（L）与受体（R）做结合试验研究。取一定量组织，磨成细胞匀浆，分组加入不同浓度的放射性同位素标记的配体（药物），温孵待反应达平衡后，迅速过滤或离心分出细胞，用缓冲液洗去尚未结合的放射性配体，测定标本的放射强度，这是药物与细胞结合的总量，此后用过量冷配体（未用同位素标记的配体）洗脱特异性与受体结合的放射性配体再测放射强度，这是药物非特性结合量。将总结合量减去非特性结合量就可以获得L-R结合（B）曲线。如果L只与单一R可逆性结合，以B为纵座标，[L]为横座标，L-R结合曲线为直方双曲线（图2-5）。如将横座标改用log[L]（[]表示摩尔浓度）则呈典型的S形量效曲线。

按质量作用定律

（E代表效应）

反应达到平衡时

（K _D 是解离常数）

　　因为[R _T ]=[R]+[LR]（R _T 为受体总量），代入上式并经推导得

由于只有LR才发挥效应，故效应的相对强弱与LR相对结合量成比例，即

按此公式以E为纵座标，log[L]为横座标作图，结果与实验数据图形完全一致。

当[L]=0时，效应为0，

　　当[L]》K _D 时，[LR]/[R _T ]=100%，达最大效能，即[LR] _max =[R _T ]。

　　当[LR]/[R _T ]=50%时，即EC ₅₀ 时，K _D =[L]。

　　K _D 表示L与R的亲和力（affinity），单位为摩尔。各药（L）与R亲和力不同，K _D 越大时亲和力越小，二者成反比。令pD ₂ =-logK _D 则其值不必用摩尔单位、数值变小且与亲和力成正比，在半对数座标上也较易理解，故pD ₂ 较为常用。

　　药物与受体结合产生效应不仅要有亲和力，还要有内在活性(intrinsic activity),后者用α表示，0≤α≤100%。故上述公式应加入这一参数：E/E _max ⁼ α[LR]/[R _T ]。两药亲和力相等时其效应强度取决于内在活性强弱，当内在活性相等时则取决于亲和力大小（图2-6）。

　　将上述受体动力学基本公式（[LR]/[R _T ]=[L]/K _D +[L]）加以推导改变可将S形量效曲线改变为直线关系，使计算方便很多也准确很多：

　　1．双倒数图　将上述基本公式两侧取倒数后加以推导得1/[LR]=K _D /[L][R _T ]+1/[R _T ]。以1/[LR]为纵座标、1/[L]为横座标作图得直线（图2-7）,斜率为K _D [R _T ],即K _D /E _max ，与纵座标交点为1/[R _T ]，即1/E _max ，与横座标交点为-1/K _D 。

　　2．Scatchard图 推导得公式[LR]/[L]=[R _T ]/K _D -[LR]/K _D 以[LR]/[L]，为纵座标，[LR]为横座标作图也呈直线（图2-8），斜率为-1/[K _D ]，与纵座标交点为[R _T ]/K _D ，与横座标交点为[R _T ]。

这些直线关系图解在受体研究中有重要用途，也可加深对受体动力学的理解

图2－6　　药物与受体的亲和力及其内在活性对量效曲线的影响
A图　a,b,c三药与受体的亲和力（pD2）相等，但内在活性（E _max ）不等
B图 a,b,c 三药与受体的亲和力（pD2）不等，但内在活性（E _max ）相等

图2－7　受体结合量效关系的双倒数作图

图2－8　受体结合量效关系的Scatchard作图

　　一些活性高的药物与相应受体结合的量效曲线 （B-log[L]曲线）并不一定与结合后产生效应的量效曲线（E-log[L]曲线）相重合。因为这类药物只需与一部分受体结合就能发挥最大效应（E _max ），剩余下未结合的受体为储备受体(spare receptor)。这对理解拮抗药作用机制有重要意义，因为这类拮抗药必须在完全占领储备受体后才能发挥其拮抗效应。

　　受体激动药（L）对相应受体有较强的亲和力，也有较强的内在活性，α达100%。受体拮抗药（I）虽然也有较强的亲和力，但缺乏内在活性，α=0，本身不能引起效应，却占据一定量受体，拮抗激动药的作用。竞争性拮抗药(competitive antagonist)能与激动药互相竞争与受体结合，这种结合是可逆性的。在实验中如果L与I同时存在则[R _T ]=[R]+[LR]+[IR]，代入上述基本公式并加推导得

　　可见L和I同时存在时，如L这一因素固定不变，药理效应大小取决于[I]/K ₁ （K ₁ 是I的解离常数）。[I]越高及（或）K ₁ 越小时效应越弱，即拮抗效果越强。当[L]》[I]时，[LR]/[R _T ]→100%，这就是竞争性拮抗药使量效曲线平行右移（E _max 不变）的理论解释（图2-9）。

在有一定量的竞争性拮抗药[I]存在时，增加[L]至[L’]仍可使药理效应维持在原来单用[L]时的水平。据此，

将之推导得

　　[L’]/[L]是剂量比 (dose ratio)，即将[L]增加[L’]/[L]倍就能克服[I]的拮抗作用。该比值也取决于[I]/K ₁ 而与[L]绝对值或K