药理学进展-受体

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1、药理学进展,（2011级硕士研究生学位课程） 药理教研室 葛晓群,第一章 受体 第二章 神经药理学研究进展 第三章 心血管药理学研究进展 第四章 呼吸药理学研究进展 第五章 免疫药理学研究进展 第六章 肿瘤药理学研究进展,内 容,第一章 受 体,第一节 受体动力学 第二节 受体及其结构 第三节 受体跨膜信号转导机制,参考书,1、孙瑞元等. 数学药理学新论. 人卫出版社，2004年 2、孙瑞元. 定量药理学. 人卫出版社，1987年 3、徐淑云等. 药理实验方法学（第三版）.人卫出版社，2002年,第一节 受体动力学,药效动力学,整体药效动力学,效应器官动力学,受体动力学,一、概述,受体动力学，

2、即靶体动力学或受体配体反应动力学。是药物与受体间相互关系的研究，即药物与受体的结合、解离、内在活性等方面的研究。,靶体：受体、酶、生物膜、生物代谢环、血浆蛋白、DNA等。,意义：1、有助于靶向药物设计；2、有助于设计有效结构物；3、有助于寻找天然配体。,二、受体动力学研究理论基础,1.1 Clark占领学说： （1）受体与配体之间的相互作用是可逆的； （2）受体都是等价的：相同受体与同一配体间具有相同亲和力，一个受体被占领不影响其他游离受体的亲和力； （3）生物效应与被占领的受体数量成正比，结合与效应呈线性关系； （4）受体全部被占领时会产生最大效应。,1、占领学说,1.2 Ariens与St

3、ephenson占领学说： 1.2.1 Ariens提出：药物的最大效应与内在活性（）有关，完全激动的为1，完全拮抗的为0，而在01之间的为部分激动剂（又称为“有内在活性的拮抗剂”）。,1.2.2 Stephenson提出：只有一部分受体被占领即可产生最大反应，其余受体称为备用受体；被占领的受体与效应间并不一定是简单的线性关系，用函数关系表示更为合理；不同药物在诱发同一反应的能力方面有很大差异，此称为药物的“效能”。,其中：KD = k2/k1 （平衡解离常数）KA = k1/k2 = 1/KD （平衡结合常数即亲和力常数）RT = R + RL,根据质量作用定律：k1 RL = k2 RL

4、（2）,（3）,1.3 数学模型,将 R = RT RL代入式（3）得Clark方程式：,（4）,根据Clark学说，效应E与RL成正比，最大效应Emax与RT成正比，所以,（5）,式（5）反映了药效强度与配体浓度之间的关系。,（6）,（7）,讨论：（1）当L=0时，RL=0，E=0,表明受体全体占领可达最大效应: 即 RL=RT , E= Emax。,（2）当L KD时,（8）,（9）,（3）当RL/RT = 50% 时，E/Emax = 50%, E = 1/2 Emax,整理得： KD=L50,KD:为引起最大效应一半时所需的配体浓度。,由于 KA = 1/KD,所以 KD反映配体与受体

5、的亲和力， KD越小，亲和力越大。,二、受体动力学研究理论基础,认为激动剂所引起反应的大小并非正比于占领受体的数目，而是正比于单位时间内配体与受体结合的数目，每当一配体分子结合到一受体上时，该受体就暂时被活化，然后返回其基础活性水平。,2、Paton速率学说：,3、受体的变构学说：,药物与受体的关系由“锁钥”式“诱导契合”,3.1 浮动组装说：受体是由几个同质和异质亚基组成的，药物可诱导、吸引受体的组装。受体的空间结构是多态的，受体的组装是浮动的，受体的数目也是可变的。,3、受体的变构学说：,3.2 受体高速机制和超敏、脱敏现象： 3.2.1 受体高速机制表现为：受体数目的变化：受体；受体亲和

6、力的变化： 受体、Ins；受体内在反应性的变化：如AC；突触前调节受体。 3.2.2 脱敏现象：受体过度向下调整 3.2.3 超敏现象：受体过度向上调整,3.3 受体间的正合作效应与负合作效应：受体不是独立的，也不是等价的。受体与第一个药物分子结合后，周围的受体或亚基的亲和力增强了正合作效应，反之，亲和力下降了负合作效应。,3、受体的变构学说：,3.4 同步变构与序贯变构：多数受体是亚基的多聚结构。同步变构适用于同种亚基或等效亚基，主要是正合作效应；序贯变构适用于异种亚基或异效亚基，有正合作效应也有负合作效应。,三、受体动力学定量分析,1、定量分析内容：主要是根据受体结合实验的数据，经数学处理

7、，估算各种参数：如亲和力常数KA、解离速率常数KD 、各种速率常数、50抑制率（IC50）、Hill系数（n）、受体密度(Bmax)等。,2、定量分析实验 2.1 放射配体受体结合实验 2.2 生物测定方法：豚鼠离体回肠实验,2.1 放射配体受体结合实验,将用放射性元素（3H ,125I, 35S）标记的配体(L)与含有受体（R）的细胞膜悬浮液在一定缓冲液中进行孵育，待配体受体结合反应达平衡后，分离除去游离的标记配体（Lf），测定标记配体与受体特异性结合物（RL）的比活度B (或用标记配体总结合比活度BT非特异性结合比活度BNS)。,BT: 放射标记配体总结合量（比活度） B: 与受体特异性结

8、合量 L: 加入配体的浓度 Lf: 游离放射性配体浓度 Bmax：与受体最大特异性结合量 BNS：非特异性结合量,比活度：单位量的标记物内所含的放射性强度 （Ci/mmol）,（10）,2.1.1 饱和实验,加入系列浓度L,在反应达到平衡时测定B，得到实际饱和曲线计算饱和函数得到L与RL间定量关系。,Clark方程：为一个受体只有一个位点与配体结合的模型。,2.2.1.1 饱和曲线,（12）,Hill方程：为一个受体有多个位点与配体结合的饱和分析。,n: Hill系数，表示一个受体有n个结合位点，或一个受体与n个配体结合。,O,2.2.1.2 饱和函数分析,直接作图法: 以B-L作图，为双曲线

9、的一支(饱和曲线),半对数作图法（滴定曲线）：以B-logL作图，为一S型曲线。,双倒数作图法（Lineweaver-Burk作图）：以1/B-1/L作图，为一直线，斜率bKD/Bmax,横截距-1/KD，纵截距a1/Bmax。误差大。,即对Clark方程作不同的处理，然后作图。,（10）,（13）,（14）,（15）,式中：bKD/Bmax, a= 1/Bmax, 故 Bmax1/a, KD=b/a,L-B作图,Lineweaver-Burk双倒数作图法,Scott作图法：药理学中常用 以（L/B）L作图为一直线,（13）,（16）,（17）,式中：b 1/Bmax ，aKD/Bmax 故

10、Bmax 1/b, KD=a/b,Scott 作图法,Scatchart作图法：常用 以（B/L）B作图若为一直线,（13）,（18）,（19）,式中：b -1/KD ，aBmax/KD 故 KD=1/b, Bmax a/b,若为曲线，则提示有两种不同亲和力的位点曲线下凹，为负协同；曲线上凸，为正协同,Scatchart 作图法,Hill作图法：分析是否有协同作用好以log(B/(Bmax-B)-logL作图，为一直线,（12）,（20）,（21）,式中：b n ，a-logKD 故 KD=log-1(-a),（22）,Hill 对数作图法,以（B/Bmax）L作图时，n=1，为直线，表示无协

11、同效应；n1，为S型曲线，表示正协同效应。,正协同：一配体结合后，使另一配体与受体的亲和力有所增强；负协同则有所减弱。,Hill 作图法,2.1.2 动力学实验,用来分析平衡结合实验所需的培育时间，判断配体受体反应的可逆性等，通过回归分析可得到k1和k2。,方法：使总加入的配体浓度L保持不变，在不同时间测定特异性结合的量RL。描述反应速度的方程为：,dRL/dt = k1RL-k2RL,用来测定非标记配体与标记配体竞争性结合同一受体的能力，用IC50和Ki表示。IC50：抑制50结合的非标记配体浓度； Ki：指在标记配体存在和平衡时，非标记配体与受体部位结合的平衡解离常数。,2.1.3 竞争性

12、抑制实验,2.1.3 竞争性抑制实验：,原理：在该实验中，非标记配体(竞争性抑制剂)与标记配体可共同竞争结合部位。当受体总浓度RT和标记配体总浓度LT固定不变时，随着非标记配体浓度I的增加，RI将随之增加，由于R降低，RL也必然降低。,根据质量作用定律推导得到：,（23）,（24）,Ki与IC50关系：,IC50测定：固定标记配体浓度，选择非标记配体67个浓度，测定不同浓度下对标记配体与受体结合的抑制百分率（I）：,（25）,以I%为纵坐标，非标记配体浓度对数（logI）为横坐标绘图，从图中可求得IC50。,放射配体,抑制,2.2 生物测定方法：豚鼠离体回肠实验,设： D：药物； R：受体；

13、E：效应；Emax：最大效应：,（27）,方法：给与不同浓度药物，测定回肠张力，同前法 对数据进行线性回归，求出药物的KD和Emax。,四、举例：M胆碱受体配体结合实验,标记配体：3H-QNB（二苯羟乙酸奎宁酯）组织：大鼠全脑（去小脑）膜蛋白制备,1、饱和曲线：每个反应管中加入固定浓度的膜蛋白(0.2mg /ml)和不同浓度的3H-QNB（0.16nmol/L）。在非特异结合管中另加入总浓度为10-6mol/L的阿托品，补充Tris缓冲液至总体积1ml,具体操作见表。,将反应管置37水浴温孵30分钟，用5ml冰冷的0.05mol /LTris缓冲液终止反应，立即倒入铺有玻璃纤维膜片的滤器中，减

14、压抽滤，再冲洗23次（5ml/次）以洗去游离的3H-QNB。滤片在80 、30分钟烘干后置5ml甲苯闪烁液中，用液体闪烁计数器测定滤片上的放射量（cpm）特异性结合BSBT BNS,表. M胆碱受体饱和实验,结果,DPM：衰变数/分钟,结果,结果：平衡解离常数为1.19nmol/L，受体密度为502fmol/mg蛋白,结果,Hill系数n1.013，说明受体与配体的结合关系为1：1,3H-QNB与M胆碱受体结合的Hill图,结果,四、举例：M胆碱受体配体结合实验,2、竞争曲线：固定3H-QNB浓度，加不同未标记化合物和一定量膜蛋白。,IC507.510-8mol/L 已知L=0.42nmol/

15、L，KD1.19nmol/L,55.43nmol/L(阿托品),-,习 题,某次离体输精管实验，实测结果如下：,试用L-B法、Scott法、Scatchart法和Hill法计算回归方程式，并求出KD、Emax值，D50及pD2。,第一章 受 体,第一节 受体动力学 第二节 受体及其结构 第三节 受体跨膜信号转导机制,参考书,1、库宝善. 神经精神药理学. 北京大学医学出版社，2006年 2、张庆柱.基础神经药理学.人民卫生出版社，2009年 3、刘景生. 细胞信息与调控. 北医和协和医科大联合出版社，1998年 4、冯作化. 医学分子生物学. 人卫出版社，2001年,第二节 受体及其结构,一、受体及其亚型,1、肾上腺素能受体：1，2，1，2 2、多巴胺能受体：D1,，D2 3、5-羟色胺能受体：5HT1A, 5HT1B, 5HT1C, 5HT1D, 5HT2, 5HT3 4、胆碱能受体：毒蕈碱型：M1，M2，M3，M4, M5烟碱型：N1，N2 5、阿片受体：， 6、GABA能受体：GABAA， GABAB 7、兴奋性氨基酸受体：NMDA，AMPA，Kainic 8、组胺能受体：H1，H2,