Ранее в этой главе связывание лекарства с рецептором обсуждалось как простой тип взаимодействия. Установлено, что модели на основе таких предположений имеют недостатки при исследовании взаимосвязи между ответом и концентрацией лекарств в тканях и органах или между ответом и дозой для всей популяции животных или человека. Эта область исследований известна как связь доза-ответ (dose-response, DR).

Связь между концентрацией (логарифмом дозы) препарата-агониста и ответом, выраженным в виде кривой, своей формой напоминает сигмовидную кривую, сходную с показанной на рис. 2.29, которая, в свою очередь, очень напоминает форму кривой лекарство-рецептор, показанную ранее. Эффект (Е) — это ответ ткани или, реже, ингибирование спонтанной активности (например, урежение сердечных сокращений ацетилхолином). При концентрации агониста (А) ниже определенных значений Е слишком мал для измерения. При более высоких концентрациях эффект становится заметным и растет при дальнейшем увеличении концентрации. Когда концентрация станет достаточно высокой, Е прекращается, достигая асимптоты при Еmах (максимальный эффект агониста). Кривую log доза-ответ характеризуют три параметра:

*концентрация А, при которой Е составляет 50% от Еmах (обозначают [А50]). В данном случае — [ED50], где ED — это эффективная доза, или [ЕС50], где ЕС — эффективная концентрация. ЕС50 — это мера потенциала лекарства: чем ниже ЕС50 лекарства, тем больше его эффективность.

Потенциал лекарства, как правило, не связан с максимальным ответом. Следует учесть, что в клинических исследованиях эти концепции могут быть смешаны. Этот параметр находится в центре кривой доза-ответ на кривой log дозы или log концентрации;

'''Конкурентные антагонисты смещают кривую доза-ответ вправо'''

Как и при связывании, обратимые конкурентные антагонисты вызывают параллельный сдвиг вправо графиков Е (эффект) против log[A], где А — агонист (рис. 2.30). Такая связь автоматически образуется из уравнения:

log(DR - 1) = log[C] - logKc (ф. 2.9)

Данное уравнение носит название «закон Шильда» (рис. 2.31). Согласно закону Шильда, пересечение log10 (DR - 1) = 0 (где DR = 2) является значением Кс. По аналогии с измерением pH отрицательный log10 Кс является рА2.

В некоторых случаях уравнение (DR - 1) = [С]/Кc не подходит для агонистов, даже если антагонисты полностью конкурентны и вызывают сдвиг вправо. Отклонения от этого уравнения могут быть в случае, когда рецептор несет больше одного связывающего центра для агониста и активируется только при связывании двух и более молекул агониста. Примером такого феномена является никотиновый рецептор к ацетилхолину в скелетных мышцах.

'''Не все антагонисты конкурентные'''

Другой теоретической моделью является связывание антагониста только с одним комплексом лекарство-рецептор (DR). Оно имеет место в случае, когда связывание D вызывает изменение конформации рецептора (рис. 2.32) таким образом, что он может связываться с антагонистом. В этом случае антагонист обозначают как неконкурентное лекарство (U). Вследствие динамики взаимодействия между лекарством (D), неконкурентным лекарством (U) и рецепторами сродство рецептора к лекарству D увеличивается в присутствии U. Это обычно происходит из-за того, что форма DR не может существовать и DRU прежде должен диссоциировать на DR и U до образования свободной формы R. В итоге D заключено в форме DRU.

Если антагонист (D) снижает Еmах, его обычно (и ошибочно) называют неконкурентным (рис. 2.33). Такой антагонизм приводит к заметным отклонениям закона Шильда от log(DR - 1) против log[D] у конкурентных антагонистов. Примером неконкурентного антагонизма является блокада ионных каналов, в которой лекарство нацелено на ионный канал, уже открытый агонистом.

*курареподобные соединения (никотиновые холинорецепторы скелетных мышц).

В этих случаях природа антагонизма и эффективность соединений (и значения Kd) установлены методами, упомянутыми ранее.

'''Действие необратимых антагонистов сохраняется'''

Необратимые антагонисты характеризуются антагонизмом, который сохраняется, несмотря на исчезновение свободного антагониста. Необратимый антагонизм, производимый таким препаратом, меньше при наличии высоких концентраций агониста, инкубируемого с антагонистом.

После открытия необратимых антагонистов их эффекты на кривой доза-ответ оказались неожиданными, поскольку ранее фармакологи предполагали, что ответ на препарат прямо пропорционален [AR]. Необратимые антагонисты вызывают необратимое подавление ответов на агонисты в соответствии с уменьшением доли доступных рецепторов. Однако при этом часто не происходит заметных изменений Еmах. Типичные данные представлены на рис. 2.34, на котором при коротких периодах инкубации с необратимым антагонистом кривые смещаются параллельно увеличению значений А50 без уменьшения Еmах, что характерно для конкурентной блокады. После достаточного периода инкубации Еmах снижается, а сдвиг А50 уменьшается. Объяснением данного феномена служит то, что максимальный ответ обычно требует активации только небольшой части рецепторов. Наличие большего числа рецепторов, чем необходимо для достижения максимального ответа, часто называют резервом рецепторов.

Резерв рецепторов указывает, что А50 (значение [А] для 50% ответа) меньше, чем КА ([А] для оккупации 50% рецепторов). Отношение Кд/А50 отражает резерв рецепторов. Этот параметр варьирует у агонистов, действующих на один и тот же рецептор. Следовательно, изменение резерва рецепторов у родственных аналогов агонистов является еще одной характеристикой рецепторов. Резерв рецепторов также определяется типом ткани, например активация нескольких доступных рецепторов может привести к максимальному клеточному или тканевому ответу вследствие заметной амплификации активируемых рецепторами сигнальных путей.

Простейшее и общепризнанное объяснение различий между агонистами (что называют внутренней эффективностью) состоит в том, что только определенная конформация комплекса AR (AR*) является активной и вызывает ответ. Агонисты с низкой внутренней активностью (А50 близка к КА при небольшом резерве рецепторов), включая частичные агонисты, формируют AR с небольшим количеством форм AR* в то время как агонисты с высокой внутренней активностью (А50 « Кд) формируют AR в основном в форме AR*. Кривые доза-ответ, показанные на рис. 2.34, содержат информацию для расчета КА агониста (не показан).