药理学/受体动力学

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药理学

药物效应动力学
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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EC₅₀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pD₂=-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pD₂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］/K₁（K₁是I的解离常数）。［I］越高及（或）K₁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］/K₁而与［L］绝对值或K_D无关。将此公式两侧取log，并以log（［L’］/［L］-1）为纵座标、以-log［I］为横座标作图，呈直线，斜率为1，与横座标交点为-logK₁，即pA₂此即Schild 图（图2-10）。按Schild定义，拮抗参数pA_x是指剂量比为X时竞争性拮抗药浓度的负对数值。常用pA₂，即［L’］/［L］=2时的数值，则pA₂=-log［I］=-logK₁，些参数反映拮抗药的拮抗强度，其值越大表示拮抗作用越强。

图2-9 竞争性拮抗药（A图）、非竞争性拮抗药（B图）及部分
激动药（D图）对激动药（虚线）量效的影响及激动药（C图）
对部分激动药（虚线）量效曲线的影响

图2-10 竞争性拮抗作用的Schild作图

非竞争性拮抗药(noncompetitive antagonist)与R结合非常牢固，分解很慢或是不可逆转，使能与L结合的R数量减少。另一类非竞争性拮抗药可阻断受体后某一中介反应环节而使受体-效应功能容量减少。二者共同特点是使量效曲线高度（E_max）下降。但L与剩余的R结合动力学不变，即K_D不变。在双倒数图中更易看出这一关系（图2-11）。

图2-11 竞争性拮抗作用与非竞争性拮抗作用比较
A图量效曲线 B图双倒数曲线
X 单用激动药 Y 竞争性拮抗药对激动药的拮抗作用
Z 非竞争性拮抗药对激动药的拮抗作用

还有一类药物称为部分激动药(partial agonist)和R结合的亲和力不小，但内在活性有限，α<100%，量效曲线高度（E_max）较低。与激动药同时存在时，当其浓度尚未达到E_max时，其效应与激动药协同，超过此限时则因与激动药竞争R而呈拮抗关系，此时激动药必需增大浓度方可达到其最大效能。可见部分激动药具有激动药与拮抗药两重特性。（图2-9C、D）

目前放射性配体-受体结合技术已普遍用于受体研究，但必需和药理效应实验结合进行才有意义。

为什么化学结构类似的药物作用于同一受体有的是激动药，有的是拮抗药，还有的是部分拮抗药？还可用二态模型(two-state model) 学说解释。按此学说，受体蛋白有两种可以互变的构型状态：静息状态（R）与活动状态（R^*）（图2-12）。静息时平衡趋向R。活动药只与R^*有较大亲和力，L-R^*结合后充分发挥药理效应。部分激动药（P）与R及R^*都能结合但对R^*的亲和力大于对R的亲和力，故只有部分受体被激活而发挥较小的药理效应。拮抗药对R及R^*亲和力相等，且能牢固结合，但保持静息状态时两种受体状态平衡，拮抗药不能激活受体但能阻断激动药作用。个别药物（如苯二氮卓类）对R亲和力大于R^*，结合后引起与激动药相反的效应，称为超拮抗药(superantagonist)。这一学说容易理解，但有待进一步实验证实。