Связывание лекарства с рецептором в зависимости от концентрации
Для достижения эффекта молекулы лекарственного вещества должны связываться с клетками органа-эффектора. Связывание обычно происходит в области специфических клеточных структур — рецепторов. Чтобы проанализировать связывание лекарственного вещества с рецепторами, необходимо определить аффинность лигандов, кинетику взаимодействия и характеристики самого участка связывания.
Для изучения аффинности и числа таких участков связывания используются суспензии мембран различных тканей. В основе этого метода лежит предположение, что участки связывания сохранят свои характерные свойства после гомогенизации клеток.
Предположим, участки связывания свободно располагаются в среде, представляющей собой суспензию фрагментов мембран, тогда концентрация лекарственного вещества в точке приложения будет равна концентрации в данной среде. Изучаемый препарат помечают радиоактивным веществом (это позволяет провести количественную оценку при низких концентрациях), которое добавляют к суспензии мембран, позволяя связываться с рецепторами.
Затем фрагменты мембран сепарируют от среды, например, с помощью фильтрации и измеряют количество связанного лекарственного вещества (лигандов). Связывание нарастает пропорционально концентрации до тех пор, пока имеется незначительное снижение числа свободных связывающих участков (с = 1 и В=10% от максимального связывания; с=2 и В=20%).
По мере насыщения участков связывания число свободных участков снижается и нарастание связывания больше непропорционально повышению концентрации (в приведенном примере для повышения связывания на 10-20% требуется повышение концентрации на 1, однако для повышения связывания на 70-80% требуется повышение концентрации на 20).
Закон действующих масс описывает гиперболическую зависимость между связыванием (В) и концентрацией лигандов (с). Эти взаимоотношения характеризуются аффинностью лекарственного средства (1/KD) и максимальным связыванием (Вmax), т. е. общее числоучастков связывания на единицу массы гомогената, состоящего из клеточных мембран.
В=Вmax (с/с+KD).
KD — равновесная константа диссоциации, соответствующая концентрации лигандов, при которой вовлечено 50% участков связывания. Величины, приведенные на рис. А и используемые для построения графика зависимости связывания от концентрации (В), являются следствием KD = 10.
Разный аффинитет разных лигандов к участку связывания можно наглядно продемонстрировать с помощью анализа связывания. Несмотря на то что этот метод прост в выполнении, существует трудность четкой корреляции связывающих участков с соответствующим фармакологическим эффектом; это особенно сложно, когда имеется более одной популяции связывающих участков. Следовательно, связывание с рецепторами не считается свершившимся, пока не будет показано, что:
- связывание характеризуется насыщением (насыщаемость);
- связываются только вещества, которые обладают одинаковыми фармакологическими механизмами действия (специфичность);
- связывающая способность различных субстанций соответствует их фармакологической эффективности. Анализы связывания дают информацию о связывающей способности лигандов, но не показывают, является лиганд агонистом или антагонистом.
Меченные изотопами препараты, связавшиеся с соответствующими рецепторами, помогают в очистке и анализе белков рецепторов.
