受体及其作用机理
受体是细胞膜或细胞内的一些能首先与生物活性物质(激素、神经递质、药物、抗原和毒素等)相互作用的分子。
受体功能和特征。受体的功能之一是识别。通过高亲和力的特异过程,识别并结合与其结构上具有一定互补性的配基分子;之二是信号传递,将受体-配基本相互作用所产生的信号,传递到效应器(effector),例如酶或离子通道等,使效应器的活性或构象发生与导致生理效应相适应的变化,以始动级联反应(cascade),最终导致生物效应。绝大多数受体的化学本质是蛋白蛋;有的是单聚体,如β1肾上腺素能受体,有的是寡聚体,如胰岛素受体。受体特征:①高度特异性。所谓特异性,一是指某受体只对一种或一类配基分子有高亲和力。亲和力(affinity)是配基与受体结合牢固程度的量度。配基对受体的亲和力的大小以解离常(Kd)表示。某配基对受体结合的解离常数,是指占据半数受体(或形成最大最受体-配基复合体的半量)时,所需配基的浓度。Kd值小,说明对受体的亲和力高,Kd值大,则亲和力低。二是指配基分子的化学结构。化学结构不能亦随之不同,因而将配基分为完全激动剂、部分激动剂和拮抗剂。激动剂是指与受体结合后能产生生物效应相似性质、但强度弱于完全激动剂的生物效应。拮抗剂不能引起任何生物效应,但可通过占据受体的结合部位,减弱乃至阻断激动剂的作用。激动剂的最大效应以内在的活性(intrinsic activity)表示。完成激动剂的内在活性为1,拮抗剂为0,而部分激动剂大于0而小于1.②可饱和性。受体在某一特定细胞中的数目有一定限度。因此,当用浓度递增的配基与之相互作用时,可观察到在某一浓度下所有受体全部被配基占领,即可饱和性。③可逆性。受体与配基的结合是可逆的,遵从质量作用定律。④受体与激动剂结合生,产生相应的生物效应;生物反应与激动剂结合后,产生相应的生物效应;生物反应与激动剂的浓度之间,有量的关系,可用浓度-反应曲线表示。⑤具有竞争性拮抗剂。
研究受体的主要方法是放射性配基结合分析(radio ligan dbinding analysis,RLBA).RLBA的基本原理是将放射性同位素标记的配基(受体的激动剂或拮抗剂),与组织、细胞或含有受体的细胞制剂一起保温,使受体与配基充分结合,形成复合体。用过滤或离心等放射性,即可得到与受体相结合的配基量。从总的结合中减去非特异结合(与受体以外的物质相结合),就得到特异结合。用Scatchard作图法,可求得受体对配基的亲和力和受体的最大结合容量或结合部位数。
受体的作用,包括配基与受体之间以及受体与效应器之间的相互作用。
根据药理学实验,特别是量-效关系,解释配基与受体的相互作用,如占领学说、速率学说、变构学说等。
关于受体与效应器的作用根据受体在细胞中的定位,可将其分为膜表面受体、儿茶酚胺类和前列腺素等的受体,属于膜表面受体,其中绝大多数是通过第二信使起作用。类固醇激素为胞质受体,甲状腺激素为核受体,都是通过改变基因组的转录而产生生物效应。
多肽类激素,包括各种激素释放因子、抗利尿激素、催产素、降钙素、甲状旁腺素、胰高血糖素等,以及组胺、5-羟色胺和β肾上腺素能激动剂等的受体,都是通过激活细胞膜上的腺苷酸环化酶,增加细胞内酶,以催化底物蛋白的磷酸化,最终引起生物效应。这类受体都以细胞内cAMP为第二信使。
乙酰胆碱M受体、α肾上腺素能受体、血管紧张素Ⅱ受体等,以细胞内Ca2+为第二信使。这类受体被激活后,胞浆中Ca2+浓度增设,即钙动员作用。Ca2+使cAMP含量增加,而激活环核苷酸磷酸二酯酶时,cAMP含量则下降;Ca2+还可激活鸟核苷酸环化酶,使cGMP含量增加,但细胞内cGMP增加的意义,尚未阐明。
类固醇激素受体的化学本质是蛋白质,其作用机制,可以“两步模型”来解释,即血浆中的类固醇激素与糖皮质激素结合α2-球蛋白、性激素结合β-球蛋白或清蛋白等结合的形式存在。第一步,穿过细胞膜进入胞质后,一部分激素被代谢,其余部分便与受体结合成复合体,同时发生构象变化,以便与核的染色质相互作用。第二步,这种复合体移位到核中时,即与染色质上一些称之为“接纳部位”的相结合,触发基因的转录。目前这方面的研究,进展比较快。