受體(receptor)是細(xì)胞在進(jìn)化過(guò)程中形成的細(xì)胞蛋白組分,能識(shí)別周圍環(huán)境中某種微量化學(xué)物質(zhì),首先與之結(jié)合,并通過(guò)中介的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)與放大系統(tǒng),觸發(fā)隨后的生理反應(yīng)或藥理效應(yīng)。自從Langley 提出受體學(xué)說(shuō)100年后,受體已被證實(shí)為客觀存在的實(shí)體,類型繁多,作用機(jī)制多已被闡明,現(xiàn)在受體已不再是一個(gè)空泛籠統(tǒng)的概念。受體分子在細(xì)胞中含量極微,1mg 組織一般只含10fmol左右。能與受體特異性結(jié)合的物質(zhì)稱為配體(ligand)。受體僅是一個(gè)“感覺(jué)器”,對(duì)相應(yīng)配體有極高的識(shí)別能力。受體-配體是生命活動(dòng)中的一種偶合,受體都有其內(nèi)源性配體,如神經(jīng)遞質(zhì)、激素、自身活性物(autocoid)等。能激活受體的配體稱為激動(dòng)藥(agonist),能阻斷其活性的配體稱為拮抗藥(antagonist)。根據(jù)受體與配體結(jié)合的高度特異性,受體被分為若干亞型,如腎上腺素受體又分為α1、α2、β1和β2等亞型,其分布及功能都有區(qū)別。受體與配體有高度親和力,多數(shù)配體在1pmol~1nmol/L的濃度時(shí)即可引起細(xì)胞的藥理效應(yīng)。反應(yīng)之所以如此靈敏主要是靠后續(xù)的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng),如細(xì)胞內(nèi)第二信使(second messenger)的放大、分化及整合功能。酶、載體、離子通道及核酸也可與藥物直接作用,但這些物質(zhì)本身具有效應(yīng)力,故嚴(yán)格地說(shuō)不應(yīng)被認(rèn)為是受體。某些細(xì)胞蛋白組分可與配體結(jié)合,但沒(méi)有觸發(fā)效應(yīng)的能力,稱為結(jié)合體(acceptor)。
一、受體動(dòng)力學(xué)
受體動(dòng)力學(xué)一般用放射性同位素標(biāo)記的配體(L)與受體(R)做結(jié)合試驗(yàn)研究。取一定量組織,磨成細(xì)胞勻漿,分組加入不同濃度的放射性同位素標(biāo)記的配體(藥物),溫孵待反應(yīng)達(dá)平衡后,迅速過(guò)濾或離心分出細(xì)胞,用緩沖液洗去尚未結(jié)合的放射性配體,測(cè)定標(biāo)本的放射強(qiáng)度,這是藥物與細(xì)胞結(jié)合的總量,此后用過(guò)量冷配體(未用同位素標(biāo)記的配體)洗脫特異性與受體結(jié)合的放射性配體再測(cè)放射強(qiáng)度,這是藥物非特性結(jié)合量。將總結(jié)合量減去非特性結(jié)合量就可以獲得L-R結(jié)合(B)曲線。如果L只與單一R可逆性結(jié)合,以B為縱座標(biāo),[L]為橫座標(biāo),L-R結(jié)合曲線為直方雙曲線(圖2-5)。如將橫座標(biāo)改用log[L]([]表示摩爾濃度)則呈典型的S形量效曲線。醫(yī)學(xué)全在線www.med126.com
按質(zhì)量作用定律
(E代表效應(yīng))
反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)
(KD是解離常數(shù))
因?yàn)閇RT]=[R]+[LR](RT為受體總量),代入上式并經(jīng)推導(dǎo)得
由于只有LR才發(fā)揮效應(yīng),故效應(yīng)的相對(duì)強(qiáng)弱與LR相對(duì)結(jié)合量成比例,即
按此公式以E為縱座標(biāo),log[L]為橫座標(biāo)作圖,結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖形完全一致。
當(dāng)[L]=0時(shí),效應(yīng)為0,
當(dāng)[L]>>KD時(shí),[LR]/[RT]=100%,達(dá)最大效能,即[LR]max=[RT]。
當(dāng)[LR]/[RT]=50%時(shí),即EC50時(shí),KD=[L]。
KD表示L與R的親和力(affinity),單位為摩爾。各藥(L)與R親和力不同,KD越大時(shí)親和力越小,二者成反比。令pD2=-logKD則其值不必用摩爾單位、數(shù)值變小且與親和力成正比,在半對(duì)數(shù)座標(biāo)上也較易理解,故pD2較為常用。
藥物與受體結(jié)合產(chǎn)生效應(yīng)不僅要有親和力,還要有內(nèi)在活性(intrinsic activity),后者用α表示,0≤α≤100%。故上述公式應(yīng)加入這一參數(shù):E/Emax=α[LR]/[RT]。兩藥親和力相等時(shí)其效應(yīng)強(qiáng)度取決于內(nèi)在活性強(qiáng)弱,當(dāng)內(nèi)在活性相等時(shí)則取決于親和力大小(圖2-6)。
將上述受體動(dòng)力學(xué)基本公式([LR]/[RT]=[L]/KD+[L])加以推導(dǎo)改變可將S形量效曲線改變?yōu)橹本關(guān)系,使計(jì)算方便很多也準(zhǔn)確很多:
1.雙倒數(shù)圖 將上述基本公式兩側(cè)取倒數(shù)后加以推導(dǎo)得1/[LR]=KD/[L][RT]+1/[RT]。以1/[LR]為縱座標(biāo)、1/[L]為橫座標(biāo)作圖得直線(圖2-7),斜率為KD[RT],即KD/Emax,與縱座標(biāo)交點(diǎn)為1/[RT],即1/Emax,與橫座標(biāo)交點(diǎn)為-1/KD。
2.Scatchard圖 推導(dǎo)得公式[LR]/[L]=[RT]/KD-[LR]/KD以[LR]/[L],為縱座標(biāo),[LR]為橫座標(biāo)作圖也呈直線(圖2-8),斜率為-1/[KD],與縱座標(biāo)交點(diǎn)為[RT]/KD,與橫座標(biāo)交點(diǎn)為[RT]。
這些直線關(guān)系圖解在受體研究中有重要用途,也可加深對(duì)受體動(dòng)力學(xué)的理解
圖2-6 藥物與受體的親和力及其內(nèi)在活性對(duì)量效曲線的影響
A圖 a,b,c三藥與受體的親和力(pD2)相等,但內(nèi)在活性(Emax)不等
B圖 a,b,c 三藥與受體的親和力(pD2)不等,但內(nèi)在活性(Emax)相等
圖2-7 受體結(jié)合量效關(guān)系的雙倒數(shù)作圖
圖2-8 受體結(jié)合量效關(guān)系的Scatchard作圖
一些活性高的藥物與相應(yīng)受體結(jié)合的量效曲線 (B-log[L]曲線)并不一定與結(jié)合后產(chǎn)生效應(yīng)的量效曲線(E-log[L]曲線)相重合。因?yàn)檫@類藥物只需與一部分受體結(jié)合就能發(fā)揮最大效應(yīng)(Emax),剩余下未結(jié)合的受體為儲(chǔ)備受體(spare receptor)。這對(duì)理解拮抗藥作用機(jī)制有重要意義,因?yàn)檫@類拮抗藥必須在完全占領(lǐng)儲(chǔ)備受體后才能發(fā)揮其拮抗效應(yīng)。