药物要想发挥作用必须要和相应的靶标结合, 药物靶标主要包括酶、受体、离子通道、激素和细胞因子等,与不同靶标相结合发挥不同作用的小分子化合物有不同的叫法。
受体是细胞膜上或细胞内能识别结合生物活性分子并能引起细胞功能变化,由糖蛋白或脂蛋白构成的生物大分子。受体能够通过与配体结合,辨认和接收某一特定信号,将其准确无误地放大并传递到细胞内部,从而启动一系列胞内信号级联反应,产生特定的生物效应。
有些小分子能够与受体结合并使其激动,表现出相应的生理效应或药物作用,这类小分子称为受体的激动剂(agonist)。沙丁胺醇、克伦特罗等就是典型的受体激动剂,能够激动分布在气道平滑肌上的β₂受体产生支气管扩张作用,用来治疗哮喘。
有些小分子与受体结合后不引起生物学效应,但能够阻断该受体激动剂介导的作用,这类小分子称为受体的拮抗剂(antagonist)。拮抗剂产生效应必须有激动剂存在,拮抗剂也分为竞争性拮抗剂和非竞争性拮抗剂。竞争性拮抗(competitive antagonism)是指拮抗剂与激动剂竞争性结合受体同一部位,拮抗剂与受体结合后可阻止激动剂的结合。当激动剂浓度固定,提高拮抗剂浓度可以逐渐抑制激动剂产生的效应,直至完全阻止;反之,足够高浓度的激动剂可以移除一定浓度的拮抗剂作用,仍然可以达到单独使用激动剂时的最大效应。戒毒药纳曲酮是一种竞争性受体拮抗剂,可阻断内源性阿片类药物的作用。非竞争性拮抗(noncompetitive antagonism)是指拮抗剂与激动剂结合受体的部位不同,但拮抗剂与受体结合后可妨碍激动剂的结合,即使不断提高激动剂的浓度,也不能达到单独使用激动剂时的最大效应。治疗中重度至重度阿尔茨海默型痴呆药物美金刚就是一种非竞争性NMDA受体拮抗剂。
有些受体在没有激动剂的情况下能够自主活化产生效应,此为受体的固有活性。能够抑制受体固有活性的小分子化合物称为受体的反向激动剂(reverse agonist)。反向激动剂有亲和力,无内在活性,与受体结合后不激动受体,但能拮抗受体的固有活性,使受体不发挥作用,产生与激动剂作用方向相反的效应。精神类药物匹莫范色林就是一种选择性血清素受体反向激动剂,能够选择性地靶向5-HT2A受体,降低其基础活性,从而减少中枢神经系统的兴奋程度,降低出现幻觉或妄想的风险。
离子通道是细胞膜中的跨膜蛋白质分子在脂质双分子层中构成具有高度选择性的亲水性孔道,能选择性通透某些离子。根据门控方式的不同,分为电压门控离子通道、配体门控离子通道和机械门控离子通道。有些小分子可以阻止离子通道的开放,这类小分子称为离子通道的阻滞剂(blcoker)。离子通道阻滞剂药物临床应用广泛,如治疗高血压的钙离子通道阻滞剂氨氯地平,抗心律失常的钾离子通道阻滞剂多非利特,有局麻作用的钠离子通道阻滞剂苯佐卡因等。
激素是内分泌细胞产生的一类具有高效能信息传递作用的化学物质。细胞因子是免疫细胞和某些非免疫细胞经刺激而合成、分泌的一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质。激素和细胞因子一般通过与相应受体结合,启动细胞内一系列信号转导程序,从而产生相应的生物效应。对能够增强激素和细胞因子效应的小分子称为激动剂(agonist),对能够减弱激素和细胞因子效应的小分子称为抑制剂(inhibitor),该部分对小分子化合物分类比较笼统。
总结
虽然作用靶点种类不同,小分子化合物的分类不同,但这些分类并不是绝对的,相互之间是有交叉联系的。究其原因是生命的复杂性,有些靶点身兼数职,在生物体内扮演着多重角色,如受体酪氨酸激酶既是受体,又是激酶,能够同配体结合发挥受体作用,又能将靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化发挥激酶作用;N-乙酰胆碱受体既是受体,又是离子通道,能够识别信号分子发挥受体作用;又能控制离子进出细胞发挥离子通道作用。这可能也是科研人员经常混淆抑制剂、激活剂、激动剂、拮抗剂、反向激动剂和阻滞剂的原因,希望本文能给科研人员带来帮助。