分子藥理學(xué)受體藥理學(xué).ppt課件

1、第二章 受體藥理學(xué)受體研究的形成和發(fā)展1878年，Langley在研究阿托品和毛果蕓香堿對(duì)貓唾液腺的作用時(shí)，提出神經(jīng)末梢或腺細(xì)胞中可能存在某種物質(zhì)1905年，Langley研究煙堿與筒箭毒堿對(duì)骨骼肌的作用時(shí)，提出接受物質(zhì)（receptive substance）的概念1908年，Erhlich提出receptor一詞，“鎖和鑰匙”假說1933年，Clark在研究藥物與蛙心的劑量作用關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)具有結(jié)構(gòu)特異性的藥物，在很小的劑量即可產(chǎn)生生物效應(yīng)，從劑量-效應(yīng)關(guān)系上定量地闡明藥物與受體的相互作用受體研究的形成和發(fā)展1948年，Ahlquist提出腎上腺素受體可分為和兩種類型的假設(shè)，1955年證實(shí)1

2、972年，Sutherland發(fā)現(xiàn)cAMP及其與腎上腺素受體間的關(guān)系，創(chuàng)立第二信使學(xué)說，填補(bǔ)了藥物與受體結(jié)合后產(chǎn)生效應(yīng)之間的空白70年代，確證N型乙酰膽堿受體的存在，而且分離、提純得到膽堿受體蛋白受體的概念受體receptor是位于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)能識(shí)別相應(yīng)配體（ligand）并與之結(jié)合的一類物質(zhì)。化學(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì)配體：能與受體特異性結(jié)合的物質(zhì)，也稱第一信使，包括神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細(xì)胞因子、抗原、某些藥物和毒物等。識(shí)別和結(jié)合：即通過高親和力的特異過程，識(shí)別并結(jié)合與其結(jié)構(gòu)上具有一定互補(bǔ)性的分子傳導(dǎo)信號(hào)：受體-配體相互作用可始動(dòng)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，將細(xì)胞外的信號(hào)以另一種形式傳遞到效應(yīng)器產(chǎn)生相應(yīng)的生物效應(yīng)受體的特

3、性（一）1、高親和力 受體對(duì)其配體具有高度親和力，表觀解離常數(shù)KD值通常在nmol/L水平2、特異性： 受體與配體的識(shí)別與分子大小、形狀、電荷、空間構(gòu)型、光學(xué)構(gòu)象等均有關(guān)系3、飽和性： 受體的數(shù)量是有限的受體的特性（二）4、可逆性： 配體與受體結(jié)合后可被其他特異性配體所置換，因此會(huì)產(chǎn)生拮抗作用5、區(qū)域分布性： 受體結(jié)構(gòu)與功能處于動(dòng)態(tài)變化中，同一受體可廣泛分布于不同組織細(xì)胞6、多樣性：同一受體可有多種亞型受體的特性（三）7、生物體內(nèi)存在內(nèi)源性配體 神經(jīng)遞質(zhì)、激素、自體活性物質(zhì)等8、可調(diào)節(jié)性：連續(xù)應(yīng)用激動(dòng)藥：受體下調(diào)，脫敏連續(xù)應(yīng)用結(jié)抗藥：受體上調(diào)，增敏Receptor Natural Agonis

4、t Resulting Actions Drugs Adrenergic Alpha 1 Adrenaline and noradrenaline Fight-or-flight reactions: constriction of blood vessels in the skin, digestive tract, and urinary tract; breakdown of glucose in the liver (releasing energy); decreased digestive activity; contraction of smooth muscle in the

5、genital and urinary organs Agonists: methoxamine, phenylephrine Antagonists: doxazosin, prazosin, tamsulosin, terazosin Adrenergic Alpha 2Adrenaline and noradrenalineDecrease in insulin secretion, in platelets clumping, in the constriction of blood vessels in the skin and intestines, and in the rele

6、ase of noradrenaline from nerves Agonist: clonidine Antagonist: yohimbine Adrenergic Beta 1 Adrenaline and noradrenalineIncrease in heart rate, in the force of heart contraction, and in secretion of renin (a hormone involved in the control of blood pressure)Agonists: dobutamine and isoproterenol; An

7、tagonists: beta-blockers, such as atenolol, metoprololAdrenergic Beta 2 Adrenaline and noradrenalineDilation of smooth muscle in blood vessels, airways, digestive tract, and urinary tract; breakdown of glycogen in skeletal muscles (releasing glucose for energy)Agonists: albuterol, isoetharine, terbu

8、taline;Antagonist: propranolol受體理論（一）1、受體占領(lǐng)學(xué)說1933年，Clark提出：藥物對(duì)受體有“親和力”（affinity），并以其親和力和受體結(jié)合后產(chǎn)生效應(yīng)，藥物的效應(yīng)與受體的結(jié)合量成正比1954年，Ariens提出“內(nèi)在活性”（intrinsic activity）的概念：藥物在占領(lǐng)受體后，其效應(yīng)大小不僅取決于親和力，還取決于藥物的內(nèi)在活性激動(dòng)藥：親和力大，內(nèi)在活性大拮抗藥：親和力大，內(nèi)在活性無部分激動(dòng)藥：介于兩者之間受體理論（一）1、受體占領(lǐng)學(xué)說藥物作用的強(qiáng)度與藥物占領(lǐng)受體的數(shù)量成正比。有時(shí)藥物無需占領(lǐng)全部受體，而僅需占領(lǐng)部分受體就能產(chǎn)生最大效應(yīng)，此時(shí)

9、未被占領(lǐng)的受體稱為儲(chǔ)備受體（spare receptor）拮抗藥必須完全占領(lǐng)儲(chǔ)備受體才能發(fā)揮其最大拮抗作用，因此儲(chǔ)備受體的存在提高了機(jī)體對(duì)藥物的敏感性受體理論（二）2、二態(tài)學(xué)說受體存在兩種狀態(tài)：失活態(tài)（R）和活化態(tài)（R*），二者呈動(dòng)態(tài)平衡激動(dòng)藥與R*結(jié)合產(chǎn)生效應(yīng)，并促進(jìn)R向R*轉(zhuǎn)化拮抗藥與R的親和力高，與激動(dòng)藥合用時(shí)，效應(yīng)取決于激動(dòng)藥-R*與拮抗藥-R兩種復(fù)合物的相對(duì)比例部分激動(dòng)藥與R和R*均有親和力受體理論（三）3、速率學(xué)說1961，Paton：藥物的效應(yīng)還取決于單位時(shí)間內(nèi)藥物與受體接觸的總次數(shù)，與藥物占領(lǐng)的受體數(shù)量無關(guān)藥理效應(yīng)的強(qiáng)弱與形成這種結(jié)合物的結(jié)合速率和解離速率成正比激動(dòng)藥：結(jié)合速率

10、快，解離速率快拮抗藥：結(jié)合速率快，解離速率慢部分激動(dòng)藥：介于兩者之間受體理論（四）4、誘導(dǎo)契合學(xué)說Koshland，當(dāng)藥物和受體接觸時(shí)，誘導(dǎo)受體作用部位的構(gòu)象可逆性改變，影響相鄰部位的酶發(fā)生活性改變或生化反應(yīng)，從而產(chǎn)生藥理效應(yīng)。激動(dòng)藥：藥物與受體結(jié)合形成新的構(gòu)象， 并且不牢固、易解離拮抗藥：結(jié)合不導(dǎo)致構(gòu)象變化，結(jié)合穩(wěn)定受體藥物相互作用藥物是受體的外源性配體，通過化學(xué)鍵結(jié)合，包括離子鍵、氫鍵、范德華力和共價(jià)鍵等 1藥物和受體的結(jié)合和解離可逆 D+R DRE2受體只有2種形式 RT=R+DR3藥效是作用達(dá)平衡時(shí)測(cè)定的4藥物效應(yīng)（E）與結(jié)合受體數(shù)（DR）成正比受體動(dòng)力學(xué)參數(shù)（一）1解離常數(shù)：KD =

11、 DR/DR反映D與R的親和力，KD值大則親和力低2親和力（affinity）：K=1/KD反應(yīng)藥物與受體結(jié)合的能力3親和力指數(shù)（pD2）: KD的負(fù)對(duì)數(shù) pD2=-lg(KD)=lg(1/KD)=lg(K) KD越小，親和力越大，pD2越大，效應(yīng)越強(qiáng) 受體動(dòng)力學(xué)參數(shù)（二）4. 藥物效應(yīng)（E）：與結(jié)合受體數(shù)（DR）成正比，一般由實(shí)驗(yàn)直接求得KD = DR/DR，RT=R+DR DR/RT=D/(KD+D)若D=0，則E=DR=0，無效應(yīng)產(chǎn)生若DKD，則DRRT，EEmax，即達(dá)到最大效應(yīng)若DR/ RT=50%，即產(chǎn)生50的最大效應(yīng)（ED50）時(shí)，KD =D，也就是說， KD是產(chǎn)生ED50時(shí)的藥

12、物濃度值受體動(dòng)力學(xué)參數(shù)（三）5. 效應(yīng)力： 內(nèi)在活性（intrinsic activity，）藥物與受體結(jié)合后產(chǎn)生效應(yīng)的能力，是同系列藥物效應(yīng)大小之比， 一般用01表示。越大，效能越大 作用于同一受體的藥物分類 親和力 效應(yīng)力（內(nèi)在活性）完全激動(dòng)藥 強(qiáng) 強(qiáng)（= 1）部分激動(dòng)藥 強(qiáng) 弱（01）拮抗藥 強(qiáng) 無（= 0） 激動(dòng)藥 agonist1. 激動(dòng)相應(yīng)受體，既有親和力又有內(nèi)在活性2. 量效曲線（LogD-E）呈S型 不同藥物比較: （1）內(nèi)在活性、效能（ Emax）看曲線高度 （2）親和力強(qiáng)度看位置，靠左為強(qiáng)激動(dòng)藥分類一、直接作用激動(dòng)藥直接與受體結(jié)合產(chǎn)生效應(yīng)許多激動(dòng)藥對(duì)不同的受體亞型有選擇性按

13、內(nèi)在活性不同，分為：（1）完全激動(dòng)藥：與受體有親和力，也有很強(qiáng)內(nèi)在活性（= 1）用藥到一定劑量可以達(dá)到與內(nèi)源性配體達(dá)到的最大功效的藥物（2）部分激動(dòng)藥：與受體有親和力，但內(nèi)在活性弱（ 1）， Emax完全激動(dòng)藥。具有激動(dòng)劑和拮抗劑的雙重特性單獨(dú)存在為弱激動(dòng)劑，與一定量激動(dòng)劑同時(shí)存在時(shí)為拮抗劑可能是由于部分激動(dòng)藥與受體的結(jié)合不完全合適，不能誘導(dǎo)產(chǎn)生效應(yīng)所需的完全構(gòu)象變化二、間接作用激動(dòng)藥可通過多種間接的方式來增強(qiáng)內(nèi)源性配體的激動(dòng)作用，通常這種藥物通過增加內(nèi)源性配體的水平或者延長(zhǎng)內(nèi)源性配體的作用時(shí)間間接作用激動(dòng)藥作用的機(jī)制主要有：抑制分解內(nèi)源性配體的酶，如新斯的明刺激神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，如苯丙胺抑制神

14、經(jīng)遞質(zhì)的重?cái)z取，如三環(huán)類抗抑郁藥一、直接作用拮抗藥能與受體結(jié)合，具有較強(qiáng)親和力而無內(nèi)在活性（0）的藥物，本身不產(chǎn)生作用，但可拮抗激動(dòng)藥的效應(yīng)有些拮抗藥對(duì)受體亞型也有選擇性可分為： （1）競(jìng)爭(zhēng)性拮抗藥（competitive antagonist） （2）非競(jìng)爭(zhēng)性拮抗藥（non-competitive antagonist ）拮抗藥分類（antagonist ）（1）競(jìng)爭(zhēng)性拮抗藥大多數(shù)拮抗藥以非共價(jià)鍵與受體結(jié)合，且結(jié)合位點(diǎn)與激動(dòng)藥重，與激動(dòng)藥互相競(jìng)爭(zhēng)與受體結(jié)合，降低激動(dòng)藥與受體的親和力，而不降低激動(dòng)藥的內(nèi)在活性。使激動(dòng)藥的量效曲線平行右移，但最大效應(yīng)不變，增加激動(dòng)藥的劑量，仍可使最大效應(yīng)保持在不

15、用拮抗藥時(shí)的水平（Emax不變）（2）非競(jìng)爭(zhēng)性拮抗藥有些藥物結(jié)合到受體的調(diào)節(jié)位點(diǎn)，使受體蛋白變構(gòu)，因而影響激動(dòng)藥與受體的結(jié)合，可使激動(dòng)藥與受體的親和力下降，內(nèi)在活性也降低不僅使激動(dòng)藥的量效曲線右移，也降低Emax少數(shù)拮抗藥與受體共價(jià)結(jié)合，為不可逆拮抗藥，也能產(chǎn)生與非競(jìng)爭(zhēng)型拮抗藥類似的效應(yīng)二、間接作用拮抗藥通過間接的方式來降低內(nèi)源性激動(dòng)藥對(duì)受體的作用例如利舍平通過抑制囊泡的攝取功能，以致耗盡突觸前神經(jīng)末梢兒茶酚胺遞質(zhì)受體的類型 根據(jù)靶細(xì)胞中受體存在部位的不同，一般把受體分為兩類：一、細(xì)胞質(zhì)膜受體：水溶性配體難于穿過細(xì)胞質(zhì)膜，其受體一般存在于質(zhì)膜，是鑲嵌在細(xì)胞質(zhì)膜中的整合蛋白質(zhì)（或稱內(nèi)在蛋白），肽

16、鏈的疏水區(qū)段插入雙層脂質(zhì)中，而親水部分暴露在膜兩側(cè)，結(jié)合配體的結(jié)合位點(diǎn)位于質(zhì)膜外側(cè)的肽鏈部分二、細(xì)胞內(nèi)受體：脂溶性配體可以透過靶細(xì)胞質(zhì)膜而擴(kuò)散導(dǎo)細(xì)胞漿或細(xì)胞核，其受體多存在于細(xì)胞漿或細(xì)胞核中。一、細(xì)胞質(zhì)膜受體根據(jù)受體蛋白結(jié)構(gòu)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程、效應(yīng)性質(zhì)等特點(diǎn)，細(xì)胞質(zhì)膜受體可分為：通道性受體G蛋白偶聯(lián)受體催化性受體（一）通道性受體（channel-linked receptor）通道性受體是細(xì)胞膜上的跨膜蛋白質(zhì)，受體本身構(gòu)成離子通道，能識(shí)別配體并與其特異結(jié)合當(dāng)配體與受體結(jié)合后，分子構(gòu)象改變，使離子通道打開或關(guān)閉，選擇性的促進(jìn)或抑制細(xì)胞膜內(nèi)外離子的快速流動(dòng)，產(chǎn)生去極化或超極化，在幾個(gè)毫秒內(nèi)引起膜電位變

17、化，從而傳遞信息，產(chǎn)生生物效應(yīng)又稱為離子性受體（ionotropic receptor）、化學(xué)或配體門控離子通道（chemical or ligand gated ion channel）離子通道受體家族的分子結(jié)構(gòu)有很多相似的特點(diǎn)：由5個(gè)亞基組成的寡聚體，形成一個(gè)貫穿脂質(zhì)雙層膜的親水性通道每一個(gè)亞基都有4個(gè)疏水跨膜螺旋（M1-M4）在M3和M4之間有一較長(zhǎng)的細(xì)胞內(nèi)區(qū)，此區(qū)氨基酸序列高度保守5個(gè)亞基的M2圍成通道的壁，N末端和C末端都在質(zhì)膜的外側(cè)受體上識(shí)別配體并與之結(jié)合的位點(diǎn)，門控著離子通道nAChR：煙堿型乙酰膽堿受體GlyR：甘氨酸受體GABAAR：A型r-氨基丁酸受體5-HT3R：3型5-

18、羥色胺受體EAAR：興奮性氨基酸受體GluR：谷氨酸受體KAR：紅藻氨酸型受體NMDA：N-甲基-D-天冬氨酸其中：nAChR、EAAR和5-HT3R等離子通道受體，選擇性通過陽離子，傳遞興奮信息；GlyR和GABAAR等離子通道受體，選擇性通過陰離子，傳遞抑制信息 乙酰膽堿受體的三種構(gòu)象 （二）G蛋白偶聯(lián)受體G protein coupling receptors，GPCRs目前研究最廣泛、深入的受體類型，已通過分子克隆技術(shù)確定了上百種G蛋白耦聯(lián)受體結(jié)構(gòu)G蛋白偶聯(lián)型受體包括多種神經(jīng)遞質(zhì)、肽類激素和趨化因子的受體，在味覺、視覺和嗅覺中接受外源理化因素的受體亦屬G蛋白偶聯(lián)型受體。此型受體與配體結(jié)

19、合后，效應(yīng)時(shí)程一般為數(shù)秒到數(shù)分鐘與通道性受體不同，G蛋白偶聯(lián)受體均是單一的多肽鏈，肽鏈由400500個(gè)氨基酸殘基組成N端位于細(xì)胞外表面，C端在胞膜內(nèi)側(cè)整個(gè)肽鏈有7個(gè)跨膜螺旋區(qū)（transmembrance domain，TMI-TMVII），因此也稱為七次跨膜受體?？缒^(qū)氨基酸序列呈高度保守，連接跨膜螺旋的有3個(gè)細(xì)胞外環(huán)（exocellular loop，e1-e3）和3個(gè)細(xì)胞內(nèi)環(huán)（intracellular loop，i1-i3）胞外受體表面包括N末端（長(zhǎng)度和序列再不同受體變化很大）、細(xì)胞外環(huán)及鼓出表面的跨膜區(qū)組成，決定了與配體的結(jié)合，胞內(nèi)受體表面則與G蛋白的激活有關(guān)，TMV-TMVI跨膜區(qū)

20、之間的胞內(nèi)環(huán)i3較長(zhǎng)且長(zhǎng)度的變化也較大，是與G蛋白相偶聯(lián)的區(qū)域G蛋白G蛋白全稱為GTP結(jié)合蛋白或GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白，是G蛋白偶聯(lián)型受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的第一個(gè)信號(hào)傳遞分子，在受體與效應(yīng)蛋白之間起傳遞信息作用G蛋白位于細(xì)胞內(nèi)側(cè)，是由、和三個(gè)亞基構(gòu)成的三聚體不同來源的和亞基十分相似，而亞基結(jié)構(gòu)不同（目前已發(fā)現(xiàn)20多種），形成了不同的G蛋白現(xiàn)在已知的G蛋白有Gs（激活cAMP）、Gi（抑制cAMP）、Go（調(diào)節(jié)Ca2通道）、Gq（激活磷脂酶C）、Gk（調(diào)節(jié)K+通道）等亞基具有多個(gè)活化位點(diǎn)，包括：可與受體結(jié)合并受其活化調(diào)節(jié)的部位與亞基相結(jié)合的部位GDP或GTP結(jié)合部位與下游效應(yīng)分子相互作用的部位等等亞

21、基還具有GTP酶活性：亞基結(jié)合GDP時(shí)是無活性狀態(tài)，而與GTP結(jié)合時(shí)則為有活性狀態(tài)，進(jìn)而可以作用于效應(yīng)酶。而GTP的水解則又使其返回?zé)o活性狀態(tài)，即G蛋白循環(huán)和亞基亦有數(shù)種，但不及亞基種類多在細(xì)胞內(nèi)，和亞基形成緊密結(jié)合的二聚體，只有在蛋白變性條件下方可解離，因此可以認(rèn)為它們是功能上的單體亞基的主要作用是與亞基形成復(fù)合體并定位于質(zhì)膜內(nèi)側(cè)近年來的研究表明，亞基亦可作用于其下游效應(yīng)分子 G蛋白偶聯(lián)受體作用模式配體與膜受體結(jié)合，導(dǎo)致受體變構(gòu)變構(gòu)的受體在胞漿側(cè)與G蛋白結(jié)合G蛋白激活：原來結(jié)合在亞基的GDP被GTP取代，而使亞基與二聚體分離而表現(xiàn)出活性激活的G蛋白激活或抑制質(zhì)膜上一定的效應(yīng)酶改變了活性的效應(yīng)

22、酶可催化（或抑制）一種小分子物質(zhì)（即胞內(nèi)信使或稱第二信使）的產(chǎn)生或減少第二信使作用與一定的蛋白質(zhì)（效應(yīng)蛋白，多為酶類），并通過后者去引發(fā)特定的生物學(xué)效應(yīng)The G-protein consists of 3 subunits, a, b and g. b and g are closely associated. Those subunits exist in different types, activating various targetsGDP = guanosine diphosphateThe ligand (an agonist) binds to the receptor (R)The a unit interacts with the receptorGTP (guanosine triphosphate) replaces GDPThe a and bg units activate enzymesThose enzymes produce second messengers. T