Лекарственные средства оказывают избирательное действие на жизненно важные процессы в организме, ослабляя или устраняя симптомы заболевания. Минимальной основной единицей организма является клетка. Наружная клеточная мембрана, или плазмолемма, надежно отделяет клетку от окружающей среды, таким образом обеспечивая существование внутренней структуры. Плазмолемму пронизывают транспортные белки, которые осуществляют контролируемый обмен метаболитами с окружающей клетку средой.
К ним относятся энергозависимые насосы (Na+/K+-АТФаза), переносчики (для котранспорта Na+/глюкозы) и ионные каналы (для натрия или кальция).
Благодаря функциональной координации между отдельными клетками поддерживается жизнеспособность организма, а следовательно, и выживаемость отдельных клеток. Клеточные функции координируются посредством цитозольных соединений между соседними клетками (щелевые соединения, например, в миокарде) и веществами для передачи информации. К таковым относятся медиаторы, высвобождающиеся из нервов, которые распознаются клеткой с помощью специальных связывающих мест на мембране, или рецепторов.
Гормоны, секретируемые эндокринными железами в кровь и затем попадающие во внеклеточную жидкость, представляют другой класс химических сигналов. В конце концов, сигнальные вещества могут поступать от соседних клеток: паракринная регуляция, например, простагландинами и цитокинами.
Действие лекарственного препарата часто зависит от его влияния на клеточную функцию. Рецепторы, распознающие эндогенные медиаторы, являются очевидными мишенями лекарственного средства (агонисты и антагонисты рецептора).
Измененная активность транспортных систем мембраны влияет на клеточную функцию (сердечные гликозиды, петлевые диуретики, антагонисты кальция). Лекарственные средства могут и напрямую влиять на внутриклеточные метаболические процессы, например, путем ингибирования (ингибиторы фосфодиэстеразы) или активации (органические нитраты) фермента; они могут влиять даже на процессы в клеточных ядра (повреждение ДНК некоторыми цитостатиками).
В отличие от лекарственных средств, действующих на структуры наружной клеточной мембраны, препаратам, работающим внутри клетки, необходимо проникнуть через клеточную мембрану.
Клеточная мембрана в основном состоит из фосфолипидного бислоя (50 ЕА = 5 нм), который пронизывают белки (интегральные мембранные белки, например рецепторы и транспортные молекулы). Фосфолипидная молекула содержит две длинные цепи жирных кислот с эфирной связью с двумя из трех гидроксильных групп глицерина.
С третьей гидроксильной группой связана фосфорная кислота, которая, в свою очередь, несет другой остаток, например холин (фосфатидилхолин, лецитин), аминокислоту серин (фосфатидилсерин) или циклический многоатомный спирт инозитол (фосфатидилинозитол). Фосфолипиды обладают амфифильной растворимостью: хвостовая часть, содержащая цепи неполярных жирных кислот, — липофильная; другая часть, полярная головка, — гидрофильная.
Благодаря этим свойствам фосфолипиды спонтанно объединяются в двойной слой в водной среде, где полярные головки направлены в сторону водной среды, а цепи жирных кислот — друг против друга внутрь мембраны.
Гидрофобная внутренняя часть фосфолипидной мембраны образует защитный барьер против диффузии, который практически не проницаем для заряженных частиц. Поэтому неполярные частицы лучше проникают через мембрану. Это особенно важно для всасывания,распределения и выделения лекарственных средств.
