药物对机体的作用——药效学PPT课件.ppt

药理学 内蒙古医学院药学院药理常福厚 1 第二章药物对机体的作用 药效学 第一节药物的基本作用一 药物作用的性质和方式 药物作用的性质 药物作用 drugaction 严格说 是指药物与机体组织间的原发作用 药物效应 drugeffect 是指药物原发作用所引起机体器官原有功能的改变 实际上 二者相互通用 2 名词解释 1 兴奋 stimulationorexcitation 凡能使机体生理 生化功能加强的药物作用称为兴奋 2 兴奋药 stimuatorsorexcitants 引起兴奋的药物称兴奋药 如咖啡因能提高中枢神经系统的功能活动 3 抑制 depressionorinhibihon 引起功能活动减弱的药物作用称抑制 如镇静催眠药苯二氮卓类或巴比妥类对中枢神经系统有广泛的抑制作用 此类药物称抑制药 3 二 药物作用的方式 1 局部作用 localaction 根据药物作用部位 无需药物吸收而在用药部位发挥的直接作用 称局部作用 如口服硫酸镁在肠道不易吸收 有导泻作用 局部麻醉药注射于神经末梢或神经干周围 可阻断神经冲动的传导起局麻作用 2 全身作用 generalaction 是指药物吸收入血循环后分布到机体各组织器官而发挥的作用 又称吸收作用 absorptiveaction 或系统作用 systemicaction 4 二 药物作用的选择性和两重性 药物作用的选择性 1 机体的各组织器官对药物的敏感性是不一样的 药物作用的选择性是药物分类的依据 如治疗量的洋地黄对心脏有较高的选择性 selectivity 中毒量能影响中枢神经系统 2 选择性高是由于药物与组织的亲和力大 且组织细胞对药物的反应性高 但选择性是相对的 而不是绝对的 可以说 在临床应用的所有药物 几乎没有一个能产生唯一的药物选择性 选择性高的药物 大多数药理活性也较高 使用时针对性强 选择性低的药物 作用范围广 应用时针对性不强 不良作用常较多 5 3 照理讲 临床用药应尽可能用选择性高的药物 但在有多种病因或诊断未明时 有时应用选择性低的药物 反而显得有利 如对一些广谱抗生素或广谱抗寄生虫药 虽然选择性较低 但抗菌谱或抗虫谱广是其优点 药物作用的选择性 6 二 药物作用的两重性 1 指疗作用 therapeuticaction 凡能达到防治效果的作用称治疗作用 1 对因治疗 etiologicaltreatment 针对病因治疗 称对因治疗也称治本 如用化疗药物杀灭病原微生物以控制传染病 在预防医学中也起着重要作用 2 对症治疗 symptomatictreatment 用药物改善疾病症状 但不能消除病因 称对症治疗也称治标 7 对因治疗和对症治疗的相互关系 一般地讲 对因治疗比对症治疗重要 但对一些严重危及病人生命的症状 有时对症治疗的重要性并不亚于对因治疗 如剧烈疼痛可能引起休克 镇痛药虽不能解除疼痛的原因 但由于疼痛的缓解可避免发生休克 细菌感染主要用抗菌药物对因治疗 但如体温过高 特别是小儿高热可引起惊厥 也可能损害神经系统 这时 高热症状已转化为主要矛盾 应及时采用解热镇痛药治疗 并同时合用抗生素 急则治其标 缓则治其本 在一定情况下 应采用标本兼治的措施 8 2 不良反应 untowardreactionoradversereaction 一些与治疗无关的作用有时会引起对病人不利的反应 称不良反应 1 副作用 sideeffectorsidereaction 药物用治疗量出现的与治疗无关的不适反应 称副作用或副反应 副作用一般都较轻微 是可逆性的功能变化 9 副作用产生的原因是药物的选择性低 作用范围广 治疗时利用了其中一种或二种作用 其他作用则成为副作用 但随着治疗目的的不同 副作用有时可成为治疗作用 如阿托品可抑制腺体分泌 解除平滑肌痉挛 加快心率等 在全身麻醉时 仅利用它抑制腺体分泌的作用 而松弛平滑肌引起的腹气胀或尿储留则成了副作用 若要利用其解痉作用时 抑制腺体分泌引起的口干和加快心率引起的心悸则成了副作用 由于副作用是用治疗量时出现 通常是难以避免的 这可事先向病人讲清楚 以免误认为病情加重 有些药物的副作用可设法纠正 如用麻黄碱治疗支气管哮喘时有中枢神经兴奋作用 可引起病人失眠 若同时服用催眠药可纠正 副作用和治疗作用的关系 10 2 毒性反应 toxicreaction 用药剂量过大或用药时间过长而引起的不良反应 称毒性反应 毒性反应一般在超过极量时才会发生 但有时也会因病人的遗传缺陷 病理状态或合用其他药物而引起敏感性增加 在治疗量时即出现中毒反应 因服用剂量过大而立即发生的毒性 称急性毒性 acutetoxicity 因长期用药后逐渐发生的毒性 称慢性毒性 chronictoxicity 11 毒性反应对病人的危害性较大 在性质上和程度上也与副作用不同 毒性反应的表现主要是对中枢神经系统 消化系统 血液及循环系统 以及肝 肾功能等方面造成功能性或器质性的损害 甚至危及生命 每个药物都可出现其特定的中毒症状 通常 药物的毒性反应是可预期的 如损害造血系统或肝 肾功能的药物 应定时检验有关血液和尿液等的生化指标 在临床用药时 应注意掌握用药的剂量和间隔时间 必要时应停药或改用其他药物 2 毒性反应 toxicreaction 12 3 变态反应 allergyreaction 机体受药物刺激 发生异常的免疫反应 而引起生理功能的障碍或组织损伤 称变态反应 通常分为四种类型 见表2 1 13 表2 1变态反应的分型 类型参加成分补体症状 速发型 型过敏反应 型过敏反应 型免疫复合物反应 过敏性休克 外源性支气管哮喘 麻疹 血管神经性水肿 食物过敏等 如青霉素 有机碘 免疫血清等引起的过敏反应 溶血性贫血 粒细胞减少症 血小板减少性紫癜 输血反应 如磺胺 氯霉素等引起的抗红细胞的自身抗体反应 血清病 类风湿性关节炎 内源性支气管哮喘 迟发型 型变态反应T细胞 接触性皮炎 药热 移植性排斥反应 磺胺类药物 氯霉素等所致的迟发型 型变态反应 14 药物如抗生素 磺胺类 碘 乙酰水杨酸等低分子化学物质 具有半抗原性 能与高分子载体蛋白结合成完全抗原 某些生物制品则是完全抗原 从而引起免疫反应 这种反应的发生与药物剂量无关或关系甚少 在治疗量或极少量时都可发生 但这种变态反应仅见于少数过敏体质的病人 反应性质也不尽相同 且不易预知 如微量青霉素可能引起过敏性休克 反复应用氯霉素可能引起再生障碍性贫血等 其致敏原可能是药物本身 药物在体内的代谢物 或者是药物制剂中的杂质 对于易致过敏的药物或过敏体质的病人 用药前应进行过敏试验 阳性反应者禁用 15 4 继发性反应 secondaryreaction 由于药物治疗作用引起的不良后果 称继发性反应又称治疗矛盾 如人胃肠道内有许多寄生菌 这些菌群之间可相互制约 维持着平衡的共生状态 如长期服用四环素类广谱抗生素 由于许多敏感菌株被抑制 而使肠道内菌群间的相对平衡状态遭到破坏 以至于一些不敏感的细菌 如耐药性 或称抗药性 的葡萄球菌大量繁殖 则可引起葡萄球菌伪膜性肠炎 或使白色念珠菌等真菌大量繁殖 引起白色念珠菌等继发性感染 此称二重感染 16 5 后遗效应 residualeffect 指停药后血药浓度虽已降至最低有效浓度以下 但仍残存生物效应 称后遗效应 如服用长时间作用的巴比妥类催眠药后 次晨仍有困倦 头昏 乏力等后遗作用 少数药物如大剂量应用呋喃苯胺酸 链霉素等 偶可引起永久性耳聋 17 6 致畸作用 teratogenesis 有些药物能影响胚胎的正常发育而引起畸胎 称致畸作用 如沙利度胺 thalidomide 反应停 刚上市时被认为毒性小 较安全 在西欧曾广泛用于妇女的早期妊娠反应 几年后发现孕妇用此药后常分娩畸形胎儿 致使四肢短小 目前认为胎儿在开始发育的最初3个月内 有丝分裂处于活跃阶段 胚胎发育分化很快 最易受药物的影响 故在怀孕的头三个月内用药应特别谨慎 除非迫切需要 一般以不用药物为宜 致畸胎与致癌 carcinogenesis 致突变 mutagenesis 合称三致反应 均属于慢性毒性范畴 18 第二节受体理论 一 受体的基本概念受体理论是药效学的基本理论之一 它从分子水平阐明生命现象的生理和病理过程 是解释药物的药理作用 作用机制 药物分子结构和效应之间关系的一种基本理论 19 1878年Langley最早提出受体假设 他用存在 受体物质 receptivesubstance 来解释阿托品和毛果芸香碱对猫唾液分泌的拮抗作用 Ehrlich 1913 根据实验结果 提出寄生虫体内含有特殊的受体 receptor 受体能与药物结合 并用 锁和钥匙 的假说来解释药物的作用 即药物与受体有互补关系 此假说的缺点是把药物和受体都看作为静止的东西 20 1933年Clark在研究药物对蛙心的剂量作用关系中 说明具有结构特异性的药物 在很小的剂量即可产生生物效应 而从剂量效应关系上 定量地阐明药物与受体的相互作用 为受体学说奠定了基础 1948年 Ahlquist提出肾上腺素受体可分为 和 两种类型的假设 1955年因发现选择性 受体拮抗剂而得到证实 21 以后 人们继续进行了药物与受体相互作用的定量研究 测定受体的结合性能 70年代即已证明N胆碱受体的存在 后又陆续分离 提纯到N胆碱受体蛋白 并精确地测定了N 胆碱受体的氨基酸顺序 阐明了受体的立体构象 离子通道 受体亚型 分布和功能等 1972年Sutherland发现cAMP及其与 肾上腺素受体之间的关系 创立了第二信使 Secondmessenger 学说 此为研究神经递质 激素等与受体相互作用 阐明信号转导机制 以及解释药物与受体结合后怎样产生效应提供了物质基础 而今 受体的研究已成为药理学和分子生物学中取得突飞猛进研究成果的领域之一 22 二 受体的特性受体 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 分化及整合功能 触发后续的生理反应或药理效应 体内能与受体特异性结合物质称为配体 ligand 也称第一信使 23 受体与配体 ligand 结合的位点 主要是细胞膜或细胞内的大分子化合物 如蛋白质 核酸 脂质等 其某个部分的立体构象具有高度选择性 能准确地识别并特异地结合某些立体特异性配体 这种特定结合部位即称为受点 receptorsite 细胞膜脂质双分子层中的蛋白质受体会有不同的亚单位 在配体一受体结合反应中具有不同的功能 有些亚单位上存在配体的特异性结合位点 专与配体结合 有些亚单位则与酶或离子通道偶联 还有些亚单位是调节亚单位 24 目前认为一个真正的受体 具有下列特征 1 饱和性 saturality 每一细胞或每一定量组织内 受体的数量是有限的 当配体达到某一浓度时 最大结合值不再随配体浓度增加而加大2 特异性 specificity 一种特定受体只与它的特定配体结合 产生特定的生理效应 而不被其他生理信号干扰3 可逆性 reversibility 配体与受体的结合是可逆的 从配体一受体结合物中解离出的配体仍为原来形式 且配体与受体的结合可被其他特异性配体置换 25 4 高亲和力 highaffinity 受体对其配体的高亲和力应相当于内源性配体的生理浓度 其表观解离常数Kd值一般在nmol L 1水平5 结构专一性 Structuralspecificity 受体对其配体具有高度识别能力 只与其结构相适应的配体结合6 立体选择性 stereoselectivity 受体与配体的结合 对双方均有严格的构象要求 同一化合物的不同光学异构体与受体的亲和力相差很大7 区域分布性 regionaldistribution 不同组织或同一组织的不同区域 受体密度不同 26 8 亚细胞或分子特征 subcellulaormolecularcharcterization 同类受体不同亚型的分子量 亚细胞或分子各有特性9 配体结合试验资料与药理活性的相关性 bindingdatavspharmacologicactivityrelationship 受体与药物结合的强度与产生生物效应的药效强度相关10 生物体存在内源性配体 endogenousligand 如内源性递质 激素 自身活性物质或化学结构特异性物质 27 配体与受体的结合是化学性的 除要求二者的构象互补外 还需要二者间有相互吸引力 绝大多数配体与受点的作用是通过分子间的吸引力 范德华力VanderWallsforce 离子键 氢键等形式结合 少数是通过共价键结合 后者形成的结合较难逆转 配体与相应的受体结合成配体受体复合物 能传递信号引起一系列生理 生化效应 28 三 受体类型和受体调节 受体类型药物受体和受体亚型 目前兼用药理学和分子生物学的命名方法 对已知内源性配体的受体 按特异的内源性配体命名 在药物研究过程中发现 当时尚不知内源性配体的受体 则以药物名命名 对受体及其亚型的分子结构已了解的受体 按受体结构类型命名 受体亚型用数字和阿拉伯数字表示 29 大多数药物在体内都是和特异性受体相互作用 改变细胞的生理生化功能而产生效应 目前已确定的受体有30余种 根据受体存在的标准 受体大致可分为三类 第一类是细胞膜受体 位于靶细胞膜上 如胆碱受体 肾上腺素受体 多巴胺受体 阿片 内阿片肽 受体 组胺受体及胰岛素受体等 第二类是胞浆受体 位于靶细胞的胞浆内 如肾上腺皮质激素受体 性激素受体等 第三类是胞核受体 位于靶细胞的细胞核内 如甲状腺素受体存在于胞浆内或细胞核内 30 有些受体具有亚型 各种受体都有特定的分布部位和特殊功能 有些细胞具有多种受体 如心肌细胞有M胆碱受体 1 2肾上腺素受体 H2受体等 有时一个拮抗剂可阻断多种受体 如氯丙嗪除可阻断多巴胺受体 肾上腺素受体外 对胆碱受体 组胺受体和5一羟色胺受体也有较弱的阻断作用 受体除分布于突触后膜外 有些也分布于突触前膜 激动突触前膜受体可引起反馈性作用 抑制或促进神经末梢释放递质 在局部调节着受体功能的平衡 31 二 受体调节 细胞和受体蛋白都在不断地更新 其合成和降解速率影响着受体的数目和构象 生理和病理情况的改变 也可对其发生影响 受体与配体作用 其有关的受体数目和亲和力的变化称受体调节 receptorregulation 32 1 向下调节和向上调节 根据受体调节的效果 可分为向下调节 衰减性调节 downregulation 和向上调节 上增性调节 upregulation 长期使用激动剂 如用异丙肾上腺素治疗哮喘 可使受体向下调节 其疗效逐渐下降 长期使用拮抗剂 如用普萘洛尔突然停药 可出现肾上腺素能受体向上调节 而引起反跳现象 表现敏感性增高 33 2 同种调节和异种调节 根据被调节的受体种类是否相同 又可分为同种调节 homospecificregulation 和异种调节 beterospecificregulation 34 1 同种调节 配体作用于特异性受体 使自身的受体发生变化称同种调节 如 肾上腺素受体 乙酰胆碱受体 胰岛素受体 生长激素受体 促甲状腺素释放激素受体 黄体生成素受体 血管紧张素 受体等肽类配体的受体都存在同种调节 35 2 异种调节 配体作用于其特异性受体 对另一种配体的受体产生调节作用称异种调节 如 肾上腺素受体可被甲状腺素 糖皮质激素和性激素所调节 肾上腺素受体可被氨甲酰胆碱调节 M受体可被血管活性肽调节 氨基丁酸 GABA 受体可被苯二氮卓调节 苯二氮卓受体又可被GABA调节 胰岛素受体和表皮生长因子可被 肾上腺素类药物调节 如磺酰脲使胰岛素受体产生向上调节 维生素A使胰岛素受体产生向上调节 36 四 受体学说 自1913年Ehrlich提出 锁和钥匙 的假说作为配体 受体相互作用的模型后 经过大量的实验资料补充 理论上有了较大发展 在历史的不同阶段 先后提出下列一些受体学说 37 占领学说 Clark 1937 首先提出受体占领学说 occupationtheory 认为药理效应的大小与药物占领的受体数量成正比 药物与受体相互作用是可逆的 药物的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 以及单位面积或单位容积内受体的总数 被占领的受体数量增多时 药物效应会增加 当全部受体被占领时 药物效应达到最大值 Emax 受体占领学说适用于激动剂 然而无法解释一些药物占领受体后 为什么不产生效应的现象 也不能解释某些药物在发生最大效应时 靶器官尚有95 99 受体未被占领的事实 38 二 备用受体学说 50年代Ariens和Stephenson修正占领学说 认为药物产生最大效应不一定占领全部受体 药物至少具备两种特性即亲和力 affinity 和内在活性 intrinsicactivity 才能引起生物效应 不同的药物与受体的亲和力不同 亲和力大结合多 亲和力小则结合少 但药物与受体复合物引起生物效应的大小 则取决于药物的内在活性 或称效能 efficacy 如何 39 激动剂的内在活性可能小于或等于1 这是指药物产生最大效应的能力 而且药物产生最大效应 Emax 不需要占领全部受体 多余的受体称备用受体 sparereceptor 或储备受体 另外 药物占领受体引起的效应 有一定的阈值 对部分被占领而不能引起效应的受体 称静息受体 silentreceptor 40 三 速率学说 1961年Paton主张药物作用的速率学说 ratetheory 认为药物的作用并不与被占领的受体数量成正比 而是和单位时间内药物的结合速率常数k1及解离速率常数k2有关 激动剂和拮抗剂的区别主要在于k2 如果k2大 则药物与受体迅速解离 激动剂的k2值大 作用较快而短 部分激动剂或拮抗剂的k2值小 解离速率慢 偶尔有自由的受体可供新的结合 故本身仅有微弱的激动作用或完全没有作用 但由于占领受体 阻断了激动剂的作用 故表现为拮抗作用 速率学说虽有一定的实验依据 但不能解释药物与受体多种类型的相互作用 41 2020 1 7 42 四 变构学说 变构学说 allostearictheory 又称二态学说 twostatetheory 其认为受体本身至少有两种构象状态 即无活性的静止态 restingstate R 和有活性的活化态 activestate R 两者可互变 药物小分子可诱导生物大分子蛋白的构想变化 使其立体构象更适宜与药物分子结合 既诱导契合 inducedfit 如激动剂A可与R 结合引起生物效应 拮抗剂B对R亲和力较大 结合后不产生生理效应 部分激动剂与R 及R都有一定的亲和力 饱和时部分R 态产生效应 但内在活性低 作用微弱 A R AR 效应B R BR无效应 43 五 能动受体学说 近年来的研究表明 受体被其配体激动后不仅能发生一系列生理 生化或药理反应 而且受体本身的数目或亲和力也发生变化 同种和异种调节都是细胞反应的一部分 他们的控制环节涉及蛋白质的生物合成 受体移入胞内侧及分解代谢或再循环 受体在脂质代谢双分子层中的位置变化等 据此 Greaves 1977 提出能动受体学说 motilereceptortheory 用以说明受体分子是如何在细胞膜内运动 偶联 传递和放大信息 44 第三节药效学概述 一 作用于受体的药物 一 激动剂和部分激动剂1 激动剂激动剂 agonist 也成完全激动剂 fullagonist 有很大的亲和力和内在活性 能与受体结合产生最大效应Emax 45 1 2Emax Emax A KD 效应 药物浓度 D mol L 最大效应的百分率 1 0 0 5 KD B 1 KD 1 Emax 1 E C Log D mol L 1 D 图2 1激动剂的量效关系 46 2 部分激动剂部分激动剂 partialagonist 具有一定的亲和力 但内在活性低 与受体结合后只能产生较弱的效应 即使浓度增加 也不能达到完全激动剂那样的最大效应 却因占据受体而能拮抗激动剂的部分生理效应 如激动剂A的内在活性 1 部分激动剂B的内在活性 0 25 当 B 恒定在不同的浓度时 激动剂A的量效曲线平行右移 见图2 2 说明A在低浓度时两药的作用相加 曲线的交叉点说明A药在该点的效应EA不受 B 的影响 此时 A 所产生的效应相当于B的最大效应 既EA EAB 以后随着 B 的再增加 对A药出现竞争性拮抗 这种小剂量激动 大剂量的拮抗作用 称为两重性 dualism 47 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 10 1 1 10 102 B 0 1 1 4 EAB 最大效应的百分率 图2 2有部分激动剂B时 激动剂A的量效曲线 1 4 16 64 A mol L 48 二 竞争性拮抗剂和非竞争性拮抗11 竞争性拮抗剂拮抗剂 antagonist 和激动剂对受体都有亲和力 均能与受体结合 激动剂有较高的内在活性 1 0 可引起生物效应 而拮抗剂的内在活性 0 结合后非但不产生生物效应 却使激动剂不能与受体结合发挥生物效应 拮抗剂与激动剂相互竞争相同的受体 称竞争性拮抗 competitiveantangonist 其拮抗作用是可逆的 与激动剂合用时的效应取决于两者的浓度 在测定激动剂A的累积浓度效应曲线 见图2 3 当 B 增加时 可使A的量效曲线平行右移 斜率和最大效应不变 49 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 10 1 1 10 102 B 0 1 0 EAB 最大效应的百分率 图2 3有竟争性拮抗剂B时 激动剂A的量效曲线 A mol L 1 4 16 64 50 2 非竞争性拮抗剂拮抗剂B与激动剂A虽不争夺相同的受体 但它与受体结合后可妨碍激动剂与特异性受体结合 既使不断提高A药的浓度 也不能达到单独使用A药时的最大效应 这种拮抗剂称非竞争性拮抗剂 non competitiveantagonist 与受体发生不可逆结合的药物也有类似情况 见图2 4 非竞争拮抗剂B可使激动剂A的量效曲线右移 斜率降低 最大反应压低 见图2 4 51 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 B 0 EAB 最大效应的百分率 图2 4有非竟争性拮抗剂B时 激动剂A的量效曲线 lg A mol L B 2 B 4 52 二 药物作用机制 药物作用机制 mechanismofdrugaction 是药效学研究的重要内容 既研究药物为什么起作用和如何起作用 什么是原发作用 什么是继发作用 这将有助于阐明药物的治疗作用和不良反应 进一步提高药物的疗效和减少不良反应 探索药物的构效关系 以便为开发新药提供线索 同时 也可为深入了解机体内在的生理 生化或病理过程提供依据 53 一 非特异性药物作用机制 非特异性药物 nonspecificdrug 作用机制主要与药物的理化性质如解离度 溶解度 表面张力等有关 可借助于渗透压 脂溶性或络合作用等改变细胞周围的理化条件而发挥药效 但与药物的化学结构关系不大 故作用机制比较简单 例如 静注甘露醇高渗生理盐水 利用其高渗压对周围组织的脱水作用 可消除脑水肿或肺水肿 此药在体内不被代谢 经肾排泄 故有渗透利尿作用 54 二 特异性药物作用机制 特异性药物 specificdrug 也称结构特异性药物 大多数药物属于此类 药物的生物活性与其化学结构密切相关 它们能与机体生物大分子的功能基团结合 诱发一系列生理生化效应 这些药物大部分作用于酶和受体 55 举例说明 1 对受体的激动或拮抗如胰岛素激活胰岛素受体 阿托品阻断副交感神经末梢相应的M胆碱受体等 2 影响递质的释放或激素分泌如阿拉明 麻黄素等 3 影响自身活性物质如乙酰水杨酸抑制PG合成 4 影响酶活性如磺胺类抑制二氢蝶酸合成酶 5 影响离子通道如局部麻醉药抑制Na 通道 阻断神经传导 抗心律失常药可分别影响Na K 或Ca 通道而纠正心律失常 56 一 药物作用的信号转导 体内存在的神经递质 激素 调质及其它信使物质均各有特异性极高的受体 有的受体还有各种不同的亚型 尽管受体种类繁多 但可按其结构和功能分成几个基本类型 而受体所藕联的效应体系种类也较为有限 只是因为各种受体的不同调节方式 以及各种受体间在各种水平上的相互作用 才产生了复杂的生理调节 神经递质 激素 调质等是如何被细胞识别并导致特定的效应 许多药物是怎样作用于信息传递的不同环节 于是 配体作用于跨膜信息传递的不同环节则成为中心问题 57 1 配体跨膜调节胞浆基因表达 许多脂溶性大的配体可透过细胞膜 扩散到胞浆或细胞核内 作用于相应的受体 调节基因的转录和相应功能性蛋白质的合成 产生特殊的生物效应 这类配体包括肾上腺皮质激素 性激素 维生素D和甲状腺素 58 2 配体激活跨膜的酪氨酸蛋白激酶 有些受体本身具有某种酶的活性 多肽激素如胰岛素 表皮生长因子 epidermalgrowthfactor 血小板来源的生长因子 platelet derivedgrowthfactor PDGF 等配体与细胞膜上识别受点结合 经构象改变 使受体在胞浆内的部分出现酪氨酸蛋白激酶 proteintyrosinekinase TPK 活化 再促使受体本身的酪氨酸残基或其他膜蛋白上的酪氨酸磷酸化 59 因而引起继发变化 以此调节细胞代谢功能 这种自身修饰作用 可使配体的变构激活作用加强或持续时间延长 如胰岛素从结合位点消除后 胰岛素本身的酪氨酸蛋白激酶活性仍将持续一段时间 60 3 配体闸门通道 受体本身由识别部位与离子通道或其一部分构成 如 N胆碱受体是Na 通道 GABA及甘氨酸受体是Cl 通道 如Ach引起N胆碱受体蛋白构象改变 通道暂时开放 流入细胞内 使运动终板去极化 发生动作电位 骨骼肌收缩 61 4 膜受体活化经G蛋白转导信号到效应酶 G蛋白 鸟嘌呤核苷调节蛋白 guaninenucleotidebindingregulatoryprotein G 简称转导蛋白或调节蛋白 由 和 三个亚基组成 GTP与 亚基结合 亚基与 亚基解离 这一过程使G蛋白活化 有的G蛋白能催化效应酶的活性 有的能调节离子通道 G蛋白除转导信号外 且可使信号放大 如肾上腺素与膜上受体相遇极短 仅数毫秒而已 但是激活的腺苷酸环化酶 adenylcyclase AC 作用持续时间 并不取决于受体对肾上腺素的亲和力 而取决于GTP Gas的寿命 其活性可维持数十秒 这便将原有的信号显著放大 62 1 激活腺苷酸环化酶 受体激活AC所需的Gs已经纯化 并且进行了受体 Gs蛋白 腺苷酸环化酶的重组 如 受体激动剂Hs与激活型受体Rs结合 HsRs催化Gs蛋白成激活的GTP Gas 而具有转导作用 使腺苷酸环化酶 AC 活化成AC 将细胞内腺苷三磷酸 ATP 转变成环腺苷酸 cAMP 63 cAMP是细胞内主要的第二信使 secondmessenger 细胞内cAMP增多 激活cAMP依赖性蛋白激酶 cAMPdependentproteinkinase 简称APK 及蛋白质 后者扩散到胞浆和胞核内 将ATP的磷酸转移到多种限速酶及蛋白质上 从而调节代谢 产生生理效应 CAMP本身可被磷酸二酯酶 phosphodiesterase PDE 水解成5 AMP 64 2 抑制腺苷酸环化酶 G蛋白有抑制型Gi 2肾上腺素激动剂Hi作用于抑制型受体Ri 活化的GTP Gai抑制AC活性 减少cAMP的生成 Gi的 亚基与 亚基结合成一复合物 就可取消 亚基对AC的抑制 65 3 调节离子通道 细胞膜上的离子通透性或膜电位也受激素或递质调节 如迷走神经释放Ach 其激活心肌M胆碱受体 需要G蛋白介导 引起K 通道开放 使细胞膜呈超极化状态 从而减慢心肌细胞的节律性 Gi的 亚基能抑制K 通道的开启 66 4 激活钙和肌醇磷脂代谢 肌醇磷脂 inositolphospholipidsorphosphoinositides 是第二信使 配体作用于胞膜受体 通过G蛋白转导 激活磷脂酶C phospholipaseC PLC 使胞膜内侧的4 5 二磷酸磷脂酰肌醇 phosphatidyl 4 5 biphosphatePIP2 水解成两个第二信使 既1 4 5三磷酸肌醇IP3 inositol 1 4 5 triphosphateIP3 及甘油二酯 diacylglycerolDAG 67 IP3的作用 水溶性的IP3进入胞浆 其作用是储池 内质网 肌浆网 内的钙释放 是胞内信使 Ca 浓度升高可引发一系列反应 血浆中的可通过钙泵泵出胞外 而使cAMP通路的信号衰减或终止 68 DAG的作用 DAG脂溶性高 存在于胞内可激活依赖的蛋白激酶C proteinkinaseC CPK 及激活磷脂 CPK是磷脂和依存的蛋白激酶 可使底物中的丝氨酸和苏氨酸磷酸化 从而调节许多细胞功能 DAG可磷酸化生成磷脂酸后 再转化成磷脂 也可以脱酰基成为花生四烯酸 69 5 激活鸟苷酸环化酶 鸟苷酸环化酶 guanylylcyclase GC 作用于鸟苷三磷酸 guanosinetriphosphate GTP 而生成环鸟苷酸 cyclicguanosinemonophosphate cGMP cGMP作为信使的载体 只在少数类型细胞中起特殊的第二信号作用 它的作用不像cAMP那样广泛 全面 配体被胞膜表面的受体识别 结合后 活化膜上的鸟苷酸环化酶 使cGMP浓度增高 后者通过激活cGMP依存的蛋白激酶 简称蛋白激酶G 再活化MLCK myosinlightchainkinase 磷酸化 引起血管平滑肌松弛 70 在这些细胞中GC被血中多肽激素心钠素 ANP 刺激 也使血管扩张 cGMP被酶降解以及GPK底物的去磷酸化 可使cGMP的作用终止 GC也受PDE灭活 71 三 药物的构效关系与量效关系 药物的构效关系1 特异性药物的化学结构与药理作用有密切的关系 2 结构类似的化合物能与同一酶或受体结合 产生激动作用 取代基团渐增大 内在活性渐减弱 乃至变成部分激动剂或拮抗剂 3 药物的结构式相同 但光学活性不同而成为光学异构体 它们的药理作用不完全相同 也可发生质的变化 如奎宁为左旋体有抗疟作用 右旋体奎尼丁有抗心律失常作用 左旋体的氯霉素有抗菌作用 而右旋