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受体的概念及受体实质的研究、生化学的研究

1898年,Ehrlich受Witt 1876年发现有机染料产生颜色是与其中的发色团和助色团有关的启发,提出用“免疫性侧链”来解释抗体与抗原的作用。他认为抗体有两个基团,一个是固着基团(haptophore或anchorer),另一个是毒性基团(toxophore或poisoner);固着基团是与细胞中的“受体”结合的,而提出了受体的概念。并用“锁和钥匙”(lock and key)来描述受体-配体结合,同时指出“没有结合就没有反应”(coyrora non agunt uisi fixatga)。

药理学研究阶段

药物(配体)与受体相互作用可用下列公式表述:

D+R↔[DR]→E

药物D是通过与其作用靶点或受体R结合生成复合物[DR],这个反应是可逆的,再由复合物[DR]引发起一系列的生物效应E。

1937年Clark通过研究乙酰胆碱对蛙心的作用,提出了占领学说(occupation theory)-药物-受体作用定律:即药理作用强度是与药物占领的受体数量成正比。药物反应的强度是与药物的浓度成正比。Clark以引起1mg蛙心组织收缩的乙酰胆碱的最低剂量为10-14mol/L的实验结果,计算出一个心肌细胞结合乙酰胆碱的分子数,根据组织学研究1mg心肌有3×105个细胞,而根据Avogadro常数1mol/L有6. 02×1023个分子,所以一个细胞结合的乙酰胆碱的分子数为10-14×6. 02×1023/3×105=2×104

这个结果和现在用放射配体结合法测定的结果竟然在一个数量级,令人信服,对药理学的发展作出了重大的贡献。但它是用酶促反应动力学的原理和方法,对剂量-效应关系进行分析,不能将受体作为实体进行研究,因而只能将受体作为药物结合的对象,而不能作为生理现象进行研究。因此,受体仍然只是一种假说。证明受体的存在就成为受体学说成立与否的关键。

受体实质的研究、生化学的研究

一、放射配体——甾体激素的研究

1962年Jensen和Jacobson合成高放射比度的氚标记的雌二醇[3H]E,将生理剂量的[3H]E皮下或静脉注射给大鼠,然后标记靶器官(子宫、阴道)和非靶器官(肝、肾、肌肉等)的放射活性,发现靶器官对[3H]E的摄取量多,停留时间长,不转变,即使注射后2小时,子宫内的放射活性仍为[3H]E,而在非靶器官,大部分的[3H]E已转变成雌三醇或雌酮。这提示靶器官内有“捕获”[3H]E的物质或特异结合[3H]E的受体。

上述是甾体激素受体。这类受体超家族的共同特点是受体位于胞质内,与配体结合后生成复合物,进入核内与DNA的激素反应组件(HRE)序列结合,调节相应基因的表达。

Jensen等的研究使受体研究发展到了放射配体结合分析的新阶段,可以将受体作为实体进行研究,从此受体研究的范围从药理学扩展到生物化学领域。即受体从概念开始进入实体研究。

二、离子通道受体——乙酰胆碱受体NAchR研究

在受体研究中乙酰胆碱受体的研究第一个获得成功。这是由于发现能够牢固地与胆碱受体特异结合的α-银环蛇毒素(α-bungarotoxin)和富含胆碱受体的电鳗发电器官,从中提取出胆碱受体蛋白,用免疫方法证明它的活性,并在体外用提纯的胆碱受体和少量磷脂形成的小囊具有类似膜作用的膜上受体模型,能被乙酰胆碱激活,对Na+的通透性增加。这是重建受体模型的初步成功的尝试,使受体成为真正的实体。

1982年Noda等用分子生物学方法,从N乙酰胆碱受体的α-亚单位的核苷酸推出了该受体α-亚单位一级结构的氨基酸序列。

三、β-肾上腺素受体的研究

β-肾上腺素受体是一类与第二信息系统Gs蛋白和腺苷酸环化酶cAMP耦联的膜受体。Lefkowitz将纯化的β-肾上腺受体蛋白重建入人工制备的磷脂小囊,再将小囊与非洲爪蟾的红细胞融合。非洲爪蟾的红细胞膜上没有β-肾上腺素受体,但有Gs蛋白和腺苷酸环化酶,以cAMP的生成量作为腺苷酸环化酶活性的指标,检测融合的红细胞对β-肾上腺素的反应。用异丙肾上腺素可使融合红细胞的cAMP生成量增加,β-肾上腺素受体的拮抗剂普萘洛尔可以阻断异丙肾上腺素的这一作用,而未经融合的红细胞对异丙肾上腺素和普萘洛尔都没有反应,这就明确地证明了纯化的蛋白为β-肾上腺素受体。

四、吗啡受体和内在配体的研究

1803年Serturner从鸦片中提出吗啡。一个多世纪以来,药理学家和药物化学家对它进行了大量研究,到1973年相继证明在脑内,脊髓内存在有立体专一性的鸦片受体(opiate receptor)。其后用放射性核素标记作用强的吗啡拮抗剂纳洛酮(naloxone)与鸦片受体结合后从大鼠脑组织分离出受体膜部分,证实它的存在。这意味着有相应的内源性作用物质存在。这就是说鸦片受体不是人体生来适应吗啡的,而是吗啡的分子结构刚巧与鸦片受体相匹配。于是随着鸦片受体的发现,促使研究者寻找脑内有关活性物质。1975~1976年终于从猪脑内分离出两个5肽:甲硫氨酸脑啡肽(M-enkephalin)与亮氨酸脑啡肽(L-enkephalin):N-Try-Gly-Gly-Phe-Met(Leu),并证明它们就是鸦片受体内在配体。

从Ehrlich提出受体概念到Clark用剂量-效应关系从药理学进行受体分型和亚型,以至分离纯的受体蛋白并重建受体模型,进一步证明它们的功能,另一方面从受体找到它内在配体,这使受体从概念变成实体。从此受体的概念已经渗透到其他生命科学各个领域,包括医学科学。受体的研究具有重大的理论和实际意义。它的意义在于阐明受体与配体相互作用是生命的本质和药物作用机制,以及在此基础上指导发现和设计新药。

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