药理学  一、受体动力学

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。