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[RT]=[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]/[RT]→100%,这就是竞争性拮抗药使量效曲线平行右移(Emax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KD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pAx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。医学全在线www.med126.com
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(Emax)下降。但L与剩余的R结合动力学不变,即KD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(Emax)较低。与激动药同时存在时,当其浓度尚未达到Emax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。