专题三药物作用的分子药理学基础.ppt

第三章药物作用的分子药理学基础,第一节受体第二节药物受体相互作用的化学本质,引言结构特异性药物发挥药效的本质是药物和受体的有效接触，进而引进构象的改变，触发机体微环境产生与药效相关的一系列生物化学反应,第一节受体,一、受体概念二、药物作用于受体的基本特征三、受体的调节,受体的概念起源,20世纪初，Langley分别于1878年和1903年在研究阿托品和匹罗卡品对猫唾液腺，以及箭毒对骨骼肌的作用中发现，这些药物通过作用于生物体内的某些“接受物质”（以后又有人称之为“作用点”）而起效的，并且认为药物必须先与之结合才能产生作用,一、受体概念,受体的概念是细胞膜上或细胞内能特异性识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的生物大分子及其复合物，多数是蛋白质（糖蛋白）能与受体呈特异性结合的生物活性分子称配体，如激素，生长因子，神经递质，药物，毒物等,环状受体配体依赖性离子通道，由4-5个亚基构成，每个亚基由4-5个螺旋跨膜组成,由于科学技术的发展使得对受体的分离和鉴定成为可能，这样可以直接认识受体，例如通过超速离心技术分离细胞及其亚细胞结构；以放射性同位素标记和放射自显影技术对受体进行提纯、鉴定或定位，再以化学方法确定其立体分子结构等,二、药物作用于受体的基本特征,药物与受体结合引起一系列生理生化反应，如受体蛋白本身构象变化、细胞膜通透性变化、酶活性的变化、能量代谢变化等的特征,药物与受体相互作用有以下特征：（一）特异性与敏感性特异性指受体具有识别特定药物的能力敏感性指微量药物作用于受体即可产生明显的效应,（二）、可逆性与饱和性可逆性指大多数药物与受体的结合是可逆的，即药物及可以与受体结合也可以解离饱和性指细胞受体的数量是一定的，当药物达到一定浓度时，即使再增加药量，效应也不再增加。受体是决定药物剂量与效应关系的基本因素。,（三）、受体决定药物作用的选择性抗精神病药氯丙嗪阻断多巴胺受体产生抗精神失常作用；阻断肾上腺素受体，引起血管扩张，产生降压作用。,（四）、药物对受体的调节受体的调节可分为两种方式，即数量的调节（向下调节、向上调节）和敏感性的调节（敏感性降低、敏感性升高）,长期应用受体激动药可使受体的敏感性降低或受体数量下调，导致激动药效果下降；例：胰岛素长期应用受体拮抗药或反向激动药可使受体的敏感性升高或受体数量上调，再次应用激动药时药物效应增加，例：耐药性,突然停药造成严重的不良反应：b受体激动药不能突然停药：哮喘b受体拮抗药也不能突然停药：高血压危象,受体的分类与结构功能,G蛋白偶联型受体离子通道型受体酪氨酸激酶偶联受体具有酶活性的受体核受体,1.G蛋白偶联型受体（Gprotein-coupledreceptor，GPCR）,结构：单一肽链形成7个跨膜-螺旋结构这类受体与配体结合后，使G蛋白活化并触发合成特定的生物分子即第二信使某些神经递质、激素、肽类和胺类的受体多属于这一类,2.离子通道型受体（ion-channelreceptor）,结构：由多个亚基组成，每个亚基有4个跨膜区域，氨基端和羧基端均游离在胞外这类受体本身是离子通道，与配体结合后，通过其构象的改变，使离子通道开或关，影响离子的通透性，激发细胞内信号转导。某些神经递质的受体属于这类,3.酪氨酸激酶偶联受体（tyrosinekinase-linkedreceptor）,这类受体与配体结合后，受体的结构发生变化，其胞质部分与酪氨酸激酶结合并使后者激活，从而产生信号转导。细胞因子、干扰素、生长因子等的受体属于这类。,4.具有酶活性的受体（enzyme-linkedreceptor）,这类受体本身是酶蛋白，当它与配体结合后，本身被激活并催化底物反应，从而产生信号转导。有的受体具有GC活性，有的具有磷酸酶活性，还有的具有蛋白激酶活性,5.核受体（nuclearreceptor）,位于核内，本质是DNA结合蛋白，与配体结合被活化后，影响特定基因的表达。,（1）甾类激素受体：包括皮质醇、醛固酮、雄激素、孕激素等激素的受体（2）非甾类激素受体：有甲状腺激素受体、维A酸受体、维生素D3受体及前列腺素受体（3）孤儿受体：是一类目前还没找到相应内源性配体的受体,三、受体的调节,（一）受体调节的机制1.受体失活(receptorinactivation)通过化学修饰或改变受体，如磷酸化，使受体与下游蛋白隔离2.受体隐蔽（receptorsequestration）暂时将受体移到细胞内部。,3.受体向下调节（receptordown-regulation）通过内吞作用，将受体转移到溶酶体中降解。4.受体向上调节（receptorup-regulation）受体合成增加,（二）受体调节的意义1.脱敏现象是指连续使用受体激动剂后较短时间内组织的反应降低或消失。2.产生耐受性即某些药物在连续使用后，必须逐渐增加药物剂量，才能维持药效。,3.产生依赖性即在长久使用某些精神作用的药物时，人体对药物产生的心理上的和生理上的依赖。4.反跳现象在长久使用一些药物后，突然停药后使疾病加重的现象。,第二节、药物受体相互作用的化学本质,一、药物分子与受体结合的一般表达式二、药物与受体作用的构效关系,一、药物分子与受体结合的一般表达式,如下：,D代表药物，R为受体，DR为药物受体复合物，E为效应，K为反应速率常数,药物和受体的结合反应由它们之间的亲和力(affinity)所决定。由上式可见，药物与受体的相互作用首先是药物与受体结合，结合后产生的复合物仍可解离,二、药物与受体作用的构效关系+药理作用受体药物受体-药物复合物基本结构立体结构电子云密度键合特性,基本机构,(一）药物的基本结构确定药效。基本结构：保持不变，以保证改造后仍具有该类药物的作用。如：磺胺药物结构非基本结构：可化学修饰，经改变可得到具有各种特点的药物：强效、长效、注射、口服如：注射天然甾体激素同一药理作用药物的化学结构相同的部分结构通式中不可改变的部分,烃化、酯化、醚化,口服、长效、强效合成激素,药效团,药效团药物分子中决定药效的基团（1909年Ehrlich首次提出）药效团与基本结构之间没有本质的差别，只是基本结构包含的原子或基团较多、较复杂例如：抗癌药氮芥类氮芥基噻替派乙烯亚氨基白消安甲磺酸酯基,R,基本结构越复杂药物作用的特异性越高,（二）立体结构对药效的影响1.立体结构的互补性受体（蛋白结构）具有一定的空间结构，药物要与受体结合形成复合物，在立体结构上必须互相适应，即立体结构的互补性（锁-钥关系）药物与受体结合时，在立体结构上与受体的互补性越大，三维结构越契合，生物作用也越强,2.影响药物活性的立体化学因素立体化学因素是影响药物生物活性的一个非常重要的因素。药物分子中官能团间的距离（几何异构），手性中心（光学异构）及取代基空间排列的改变（构象异构），均能影响药物与受体之间的互补性，从而影响药效,人体内的各种生物膜上的蛋白质以及生物靶点的蛋白结构，对配体药物的结合、吸收、分布、排泄、均有立体选择，因此药物的立体结构会导致药效上的差别异构体在体内的活性常常有很大的差异，这种差异反映了药物与受体结合时的较高的立体要求,光学异构,立体因素对药效的影响主要包括：(1)光学异构体对药效的影响生物体结构大多具有旋光性质，比如：DNA是右螺旋结构，天然单糖则多为右旋构型。因此对受体之间的生物活性往往存在差异。这种差异一般有四种情况：一种异构体有活性，另一种异构体则无效。例如：氯霉素、甲基多巴，均只有R-异构体有效3-S-利血平，为无效异构体。,两个异构体的活性有显著差别（普遍现象）例：萘普生右旋体比左旋体强35倍扑尔敏右旋体比左旋体强100倍,例：全麻药氯胺酮部分病人出现精神症状：不安、失去自控能力。临床应用受限。后发现其左旋体是上述副作用的主要原因。改用右旋体，降低了副作用、麻醉作用还增强了3倍。S（+）具有麻醉作用R（-）产生兴奋作用,*,活性类型不同的光学异构体例如：麻黄碱,1R，2S（-）1S，2S（+）-伪麻黄碱,血管收缩药（增高血压），支气管扩张药平喘药（扩张支气管平滑肌）对心脏、中枢作用明显减少焦虑、失眠,活性相反的光学异构体最典型的例子为：DMBB（5-（1，3-二甲基丁基-5-乙基巴比妥酸）,N,H,N,H,O,O,O,C,H,3,C,H,3,C,H,3,C,H,3,H,S（-）型抗惊厥药,CH3,H,R（+）型强惊厥药,(2)几何异构对药效的影响当药物分子中含有双键、或刚体半刚体环状，可产生几何异构体几何异构体的理化性质不同，各基团之间的距离也不同，故药物作用和体内转运均有较大差别例：己烯雌酚反式有效，顺式无效泰尔登顺式体作用比反式强510倍。,（3）分子构象受体和酶的作用部位有高度立体专属性，其只能与分子多种构象中的一种结合，这种构象称为药效构象药效构象：药物分子与受体相互作用时，与受体互补并结合的药物构象目前对药物-受体相互作用时构象的变化还缺乏广泛、深