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第四节 受体与药物反应的动力学

一、基本公式

受体理论中最常用的是“占领理论”。该学说认为,药物的效应与其占领受体的数目成正比,两者之间的关系符合质量作用定律,药物与受体的结合是可逆性的,即L+R =LR → E (效应)。

受体动力学的基本公式(结合型受体量为[LR],受体总量为[RT],最大效应为 E max ,解离常数为 K D ):

由式3-1 可知,反应体系必须符合条件 K D >>[RT],即反应体系中的受体数量极少,故与受体结合药物的量可忽略不计,可直接以总药量代替[L]。在此规定的条件下,可根据该公式推算出药理学实验中的几个现象:①[L]=0 时, E =0(体系中的药物为0,则效应为0);②[L]>> K D (即 K D 可忽略不计)时, E 接近最大效应,但 E / E max 比值永远达不到100%(任何仪器设备均无法测得最大效应,最大效应必须通过计算才能获得);③( E / E max )=50%时, K D =[L](即EC 50 )。

解离常数( K D ):50%的受体被占领或引起50%的最大效应时游离型药物的浓度。其值与药物的亲和力成反比,不便于使用,故采用其负对数。

亲和力指数(pD 2 ):pD 2 =- log K D =log(1/ K D )。其数值较小,与亲和力成正比,不必使用浓度单位,使用方便,只用于激动剂。

二、竞争性拮抗

与激动剂相互竞争同一受体,结合是可逆性的,其效应取决于两者的亲和力和浓度。应用竞争性拮抗剂后,激动剂的量效曲线平行右移,最大反应不变。竞争性拮抗剂的效价强度多用pA x 表示,称为拮抗参数,常用pA 2

1.pA 2 的定义

应用拮抗剂后,使2 倍浓度的激动药只能引起原浓度激动药的反应水平,此时拮抗剂的摩尔浓度的负对数值即为pA 2

2.pA 2 的意义

其值越大,拮抗作用越强;其值越大,亲和力越高。利用pA 2 可判别不同的激动剂是否作用于同一受体,可鉴别受体亚型(例如同一拮抗剂在不同组织中的pA 2 值明显不同时)。

3.采用Prism5.0软件计算pA 2 值的方法

GraphPad Prism5.0启动后,自动打开Welcome界面(Welcome to GraphPad Prism),点击“新表格&图表(New table & graph)”功能项中的“XY”选项,进入坐标图的设置(图3-1)。

图3-1 坐标图的设置方法

(1)“样品数据(Sample data)”选项组中选择“打开空白表格(Start with an empty data table)”。

(2)“选择图表类型(Choose a graph)”选项中选择第二个线形图。

(3)“重复与误差值数据列(Subcolumns for replicates or error values)”设置为“X error bar”为不选择;Y 选项下选择“Enter and plot error values already calculated elsewhere”,并在Enter 中选“Mean,SD,N”表示以均值和标准差作图。单击“新建(Create)”按钮即可出现新的数据输入表格(注:Y 选项第2 项为输入原始数值。两种方式均可)。

(4)数据输入:选择并复制Excel 表中的实验原始数据。以多沙唑嗪对去氧肾上腺素诱发肠系膜血管收缩反应为例(图3-2)。

图3-2 数据输入方法

X列:输入去氧肾上腺素浓度(一定要获得完整的量效曲线,常常需要10个或更多的浓度)的log值(比如去氧肾上腺素的浓度分别为0.03μmol/L、0.1μmol/L、0.3μmol/L、1μmol/L……,换算为mol/L时分别为3×10-8、1×10 -7 、3×10 -7 、1×10 -6 ……,取其log值为-7.5228787、-7、-6.5228787、-6……)。

A列Title:空白对照组,输入0。

B列Title:给药组,输入多沙唑嗪0.001μmol/L(低浓度),以1e-9表示。

C列Title:同B列输入多沙唑嗪0.01μmol/L(中浓度),以1e-8表示。

D列Title:同B列输入多沙唑嗪0.1μmol/L(高浓度),以1e-7表示。

A、B、C、D列下的表格中分别输入给予多沙唑嗪低、中、高浓度后,去氧肾上腺素量效曲线中各浓度所对应收缩反应的均数、标准差及样本数(技术要求:应用拮抗剂后,激动剂量效曲线的最大右移必须达到30倍以上)。

(5)曲线拟合及EC 50 的计算:单击“分析工具栏(Analyses)”中的曲线拟合工具,选择“Dose-response-Stimulation”项下的“log〔agonist〕vs.response-variable slope”,单击“OK”确认。Results 下即可获得最大值(Top)、logEC 50 及EC 50 的均值及标准误(图3-3)。

图3-3 曲线拟合及EC 50 的计算

(6)拮抗参数(p K B )的计算:单击“分析工具栏(Analyses)”中的曲线拟合工具,选择“Dose-response-Special”项下的“Gaddum/Schild EC50 shift”,读取结果中的pA 2 值即可(图3-4)。

图3-4 拮抗参数(p K B )的计算

三、非竞争性拮抗

1.非竞争性拮抗的发生机制

①拮抗剂与激动剂作用于相同受体的相同位点,但结合非常牢固,呈难逆性或不可逆性结合;②拮抗剂与激动剂作用于同一受体的不同位点;③拮抗剂阻断受体后的中介反应环节,从而阻断激动剂的药理效应;④拮抗剂与激动剂作用于功能上有关联的不同受体,最终产生拮抗效应。

2.非竞争性拮抗的特点

①最大反应降低,L-B 法作图时,直线与 y 轴的交点(1/ E max )改变;②激动剂的 K D 值不变,L-B 法作图时,直线与 x 轴的交点(-1/ K D )不变。

四、部分激动剂与完全激动剂间的相互作用

1.部分激动剂对激动剂的影响

①随着部分激动剂的浓度增加,S 形量效曲线旋转变平;②各条曲线有一个共同的交叉点,此点的位置(或称高低)与部分激动剂的浓度变化无关。

2.激动剂对部分激动剂的影响

①呈散花状曲线;②完全激动剂达到某一浓度时呈直线。

3.共同特点

部分激动剂与激动剂在低浓度时呈协同作用,在高浓度时表现为部分激动剂拮抗激动剂的作用。 iNDWdkxAW0LICL8ZV1FKVH1lXrA9iyaZLz+clTCEDtWGGiaOQxfF9waCWgiBrjsQ

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