- •Ключевые свойства молекулы ЛС, влияющие на фармакокинетику:
- •Отдельно выделяют парацеллюлярный транспорт (межклеточный путь)
- •В обычных капиллярах (мышцы, кожа):
- •Типы неблагоприятных реакций, связанных с транспортёрами:
- •1. Интенсивностью печеночного кровообращения
- •2. Ферментативной активностью печеночных клеток
- •В некоторых случаях результатом первичной биотрансформации является не только инактивация части введенного ЛС, но и образование активных метаболитов – на этом основано действие пролекарств (prodrugs).
- •Таблица 6. Сравнение различных путей введения по биодоступности
- •Факторы, влияющие на связывание:
- •Основные белки-переносчики:
- •Таблица 12. Основные ферменты первой фазы биотрансформации
- •Колебания концентрации
- •Список литературных источников для главы «Фармакокинетика»
- •III. Научные обзоры в журналах
- •IV. Программное обеспечение и computational tools
- •Примеры успешных фармакогеномных стратегий:
- •Основное и побочное
- •Разделение этих видов действия обусловлено равномерностью или неравномерностью распределения, а также наличием или отсутствием специфического субстрата в органах и тканях.
- •Основные сайты связывания,
- •Специфические варианты сайтов связывания:
- •По локализации их подразделяют на:
- •По механизму функционирования выделяют 4 типа рецепторов:
- •I тип. Рецепторы, сопряженные с ионными каналами
- •IV тип. Внутриядерные рецепторы
- •Таким образом, чтобы вызвать клеточный ответ ЛС должно обладать двумя независимыми характеристиками:
|
76 |
|
Тип рецептора |
Примеры лигандов |
Каскад передачи сигнала |
|
|
Лиганд связывается с рецептором → ак- |
Цитокиновые рецепторы |
Интерлейкины, интерфетивация JAK → фосфорилирование |
|
(ассоциированные с JAK) |
роны |
STAT-белков → транслокация в ядро → |
|
|
изменение транскрипции |
Блокируют эти рецепторы ЛП с родовым окончанием «-тиниб», которые применяют для лечения миелопролиферативных заболеваний и ревматоидного артрита.
IV тип. Внутриядерные рецепторы
Важным фактором активности рецептора является транскрипция. Хотя все вышеперечисленные явления могут влиять на транскрипцию, ядерные рецепторы взаимодействуют непосредственно с транскрипционными регуляторными элементами.
Рецепторы этого типа регулируют экспрессию генов, представляя собой, по сути, ДНКсвязывающие транскрипционные факторы. В ответ на меняющиеся уровни их лигандов они реагируютстандартнымикомпенсаторнымиизменениямиэкспрессиигенов,направленныминаподдержание гомеостаза. В цитозоле рецепторы находятся в неактивном состоянии, т.к. связаны с ингибиторными белками, которые блокируют ДНК-связывающий домен. В случае рецепторов кортизола и эстрогенов белками-ингибиторами служат белки теплового шока с молекулярной массой 90 кDа (hsp 90 – heat shock proteins). Взаимодействие лиганда с рецептором приводит к отделению белков-ингибиторов, в результате чего рецептор активируется, и комплекс рецептор
– лиганд проникает в ядро, где стимулирует процессы транскрипции и образование мРНК, после чего с ее помощью на рибосомах осуществляется заключительный этап синтезабелка – трансля-
ция.Цитозольно-ядерныймеханизмдействиятипичен длялигандов,имеющихстероидноестро-
ение (см. таблицу).
Для ряда ЛП внутриклеточные рецепторы локализованы непосредственно в ядре. К ним относяттиреоидныеиретиноидныерецепторы,рецепторывитаминаD, атакжерецепторы,акти-
вируемыепролифераторамипероксисом(Peroxisomeproliferator-activatedreceptor,PPAR).В клет-
ках человека PPAR участвуют в углеводном и липидном обменах, в частности, их стимуляция приводит к повышению синтеза липаз и чувствительности тканей к инсулину. Наиболее извест-
ными ЛС, выступающими в качестве лигандов PPAR, являются гиполипидемические препараты
– фибраты.
Таблица – Ядерные рецепторы
Тип рецептора |
Примеры лигандов |
Особенности сигнального пути |
Стероидные рецепторы |
Кортикостероиды, половые гор- |
Связывание лиганда → трансло- |
моны (эстрогены, андрогены, прогекация в ядро → взаимодействие с |
||
(подсемейство 3) |
стерон) |
ДНК (HRE) |
|
||
Нестероидные рецеп- |
Тироксин (T3), ретиноевая кислота, |
Связывание лиганда в ядре → |
торы (подсемейства 1, |
витамин D, оксистерины, желчные |
конформационные изменения → |
2, 4–6) |
кислоты |
регуляция транскрипции |
Дляядерныхрецепторовхарактерны:
−наличиепродолжительного латентного периода: от 30 мин.до нескольких суток (генно-актив- ные лиганды не могут изменить состояние в течение нескольких секунд или минут);
−большая длительность эффекта (в течение нескольких часов или дней, даже после того, как концентрация агониста снизится до нуля);
−отсутствие прямой временной корреляции между концентрацией гормона в плазме крови и эффектом.
77
Взаимодействие ЛПс рецептором вызывает изменения специфичные только
для клеток определенной ткани
Различаютортостерическиеиаллостерическиелигандыядерныхрецепторов (NHR
– Nuclear Hormone Receptor) (см. рисунок). Большинство известных физиологических лигандов для ядерных рецепторов, таких как ретиноевая кислота и стероидные гормоны, являются ортостерическими. В отличие от этого, концепция физиологических аллостерических лигандов для ядерных рецепторов относительно новая и изучена недостаточно. Тем не менее, она добавляет важный концептуальный инструмент для понимания транскрипционной активности ядерных рецепторов. Ортостерические лиганды действуют через «главный вход» рецептора, напрямую конкурируя с естественными лигандами и изменяя его транскрипционную активность.,тогдакакаллостерическиелигандысвязываютсянаальтернативныхучасткахли-
ганд-связывающей области (ligand-binding domain, LBD).
.
Рисунок – Ядерный рецептор и его лиганды
Ядерные рецепторы могут связываться как с орто- (естественным лигандом, взаимодействующим с основным участком связывания), так и с аллостерическими лигандами, которые присоединяются к дополнительным сайтам рецептора и модулируют его активность. Основной лиганд (например, стероидные или тиреоидные гормоны, витамин D, ретиноиды) проникает через мембрану, связывается с рецептором и активирует его. Аллостерические лиганды могут усиливать или ослаблять этот эффект. В активированном состоянии рецептор димеризуется, связывается с ДНК и регулирует транскрипцию генов-мишеней (target gene transcription), что приводит
к формированию клеточного ответа.
Источник: https://www.mdpi.com/2073-4409/13/15/1284
Некоторые ЛП взаимодействуют с рецепторами посредством аллостерических механизмов, при которых связывание препарата в месте, отличном от ортостерического, может изменять сродстворецепторакортостерическомуагонисту, способностьортостерическогоагониставызыватьилистабилизироватьконформационныеизменения,связанныесактивацией,илиито,идругое. Эти препараты называются аллостерическими модуляторами. Например, бензодиазепины и барбитураты являются положительными аллостерическими модуляторами; они усиливают действие γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) на ГАМК-рецептор.
Аллостерическая модуляция не ограничивается рецепторами. Аллостерические модуляторы также действуют на потенциалзависимые ионные каналы, включая Ca2+-каналы L-типа и T-типа. Например, дигидропиридиновый блокатор Ca2+-каналов амлодипин аллостерически
78
модулирует связывание дилтиазема и Ca2+ с порой Ca2+-канала L-типа, заставляя канал имитировать конформацию инактивированного состояния.
Несмотря на небольшое количество аллостерических модуляторов значительные усилия в настоящее время направлены на разработку тех, которые различают подтипы рецепторов, для которых ортостерические участки высококонсервативны. Поскольку многие положительные аллостерические модуляторы сами по себе не обладают активностью, а скорее подготавливают рецептор к активации эндогеннымагонистом, они обладают преимуществомсохраненияпростран- ственно-временного паттерна активации рецептора при его наличии.
Таблица - Характеристикарецепторов
Характеристики |
Рецепторы,сопряжен- |
Рецепторы, |
Рецепторы, |
|
|
|
сопряженные |
|
|
||
|
ные с ионными кана- |
|
Ядерные |
||
|
лами (ионотропныере- |
с G-белком |
сопряженные |
рецепторы |
|
|
(метаботропные |
с тирозинкиназой |
|||
|
цепторы) |
|
|||
|
рецепторы) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Локализация |
Цитоплазматическая |
Цитоплазматичес- |
Цитоплазматическая |
Внутриклеточно |
|
|
мембрана |
кая мембрана |
мембрана |
|
|
|
|
|
|
|
|
Эффектор |
Ионныйканал |
Ферментили |
Фермент |
|
Генная |
|
|
канал |
|
|
транскрипция |
|
|
|
|
|
|
Сопряжение |
Прямое |
G-белок |
Прямое |
|
ЧерезДНК |
|
|
|
|
|
|
Примеры |
N-холинорецепторы |
адренорецепторы; |
Инсулиновые |
ре- |
Глюкокортико- |
|
(Na+); ГАМКА-рецепторы |
М-холинорецеп- |
цепторы; Нer2-ре- |
идныерецеп- |
|
|
(Cl-) Глициновые рецеп- |
торы; |
цепторы; |
|
торы; минера- |
|
торы (Cl-); |
ГАМКВ-рецепторы |
Цитокиновые |
ре- |
локортикоид- |
|
Глутаматныерецепторы |
Опиатные рецеп- |
цепторы |
|
ные рецепторы; |
|
торы; |
|
|
рецепторы по- |
|
|
(Ca++) |
|
|
||
|
Н-рецепторы |
|
|
ловых гормонов; |
|
|
|
5-HT-рецепторы |
|
|
рецепторы вит. |
|
|
|
|
|
D; ретиноидные |
|
|
|
|
|
рецепторы |
Время развития |
Миллисекунды |
Секунды |
Минуты – часы |
|
Часы |
клеточногоответа |
|
||||
Эффект взаимо- |
Гиперполяризацияили |
Активация систем |
Геннаятранскрипция, |
Генная |
|
действияли- |
деполяризация |
вторичных |
синтезбелков |
|
транскрипция, |
ганда и рецеп- |
мессенджеров |
|
|||
|
|
|
синтезбелков |
||
тора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ферментные мишени
Ферменты являются важными мишенями для лекарственных препаратов по двум основным причинам. Во-первых, ферменты играют особенно разнообразную и избирательную роль в важнейшихжизненныхпроцессах.Во-вторых,механизмыкатализаиаллостерическойрегуляции хорошо изучены и, следовательно, поддаются фармакологическому воздействию.
Ферменты,являющиеся мишенямидлялекарственных препаратов,почтивсегдаявляются теми, которые лимитируют скорость или иным образом необходимы в рассматриваемом метабо-
лическом процессе, например,ангиотензинпревращающий фермент (АПФ) в синтезе ангиотензина II, который ингибируется ингибиторами АПФ.
Большинство препаратов, использующих ферменты в качестве мишеней, можно в целом разделить на обратимые и необратимые ингибиторы каталитического процесса. Обратимые ингибиторы связываются с ферментом таким образом, который можно описать константами скорости связывания и диссоциации, служащими для установления динамического химического равновесия (см. рисунок ниже). Большинство этих ингибиторов являются конкурентными, при этом связывание ингибитора и субстрата с ферментом является взаимоисключающим.
Неконкурентное ингибирование относится к механизму, при котором ингибитор связывается с ферментом независимо от связанного субстрата, тогда как неконкурентное ингибирование
79
– это механизм, при котором связывание ингибитора требует совместного связывания субстрата. Как при неконкурентном, так и при неконкурентном ингибировании, фермент, с которым связаны субстрат и ингибитор, менее способен осуществлять катализ, чем с одним субстратом.
Необратимые ингибиторы ферментов образуют стабильные ковалентные связи с ферментом,темсамымнарушаякаталитическуюактивность,какправило,напротяжениивсейжизни фермента. Аспирин, который ацетилирует циклооксигеназы вблизи каталитического центра, является необратимым ингибитором превращения арахидоновой кислоты в простагландины G2 и H2, первые промежуточные продукты в синтезе различных простаноидов.
Не все препараты, воздействующие на ферменты, являются ингибиторами. Органические нитраты, например, активируют растворимую гуанилатциклазу. В этом случае оксид азота (NO), продукт ферментативного превращения органических нитратов, соединяется с гемом фермента, обеспечивая его активацию. Последующее повышение уровня внутриклеточного циклического ГМФ является основой вазодилатации, вызванной NO.
Рисунок: Обратимое ингибирование ферментов.
Показаны три различные формы обратимого ингибирования ферментов. E – фермент; S – субстрат; I – ингибитор; P – продукт.
Основывзаимодействиярецепторови ЛС
Понятие об агонистах и антагонистах
Согласноклассическойтеориифункционированиярецепторов,ЛСсвязываетсясрецептором, как правило, обратимо, подчиняется закону действующих масс и зависит от количества рецепторов и ЛС. Концентрация свободного ЛС, при которой половина рецепторов в данной системе связана с веществом, называется константой диссоциации (Kd) и выражается в ммоль/л (М).
Чем меньше Kd, тем выше сродство к рецептору и сильнее прочность связи.
