После того, как пациент принял препарат внутрь, вдохнул его или получил через кожу, слизистую оболочку под языком или слизистую оболочку щек, большинство препаратов попадают в кровоток и циркулируют с кровью по всему организму. (См. также Определение динамики лекарственных препаратов). Некоторые лекарственные препараты вводятся непосредственно в ту область, где необходимо их действие. Например, глазные капли закапываются прямо в глаза. Затем препараты взаимодействуют с клетками или тканями, где они оказывают желаемое действие (т. е. с сайтами-мишенями). Это взаимодействие называет селективностью.
Селективность — степень действия лекарственного препарата на данный сайт относительно других сайтов.
Относительно неселективные препараты воздействуют на много различных тканей или органов. Например, атропин — препарат, предназначенный для расслабления мускулатуры пищеварительного тракта, может также расслаблять мышцы глаз и дыхательной системы.
Относительно селективные препараты, например, нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), такие как аспирин и ибупрофен (см. Неопиоидные обезболивающие препараты), воздействуют на любую область, где имеется воспаление.
Высокоселективные препараты воздействуют, главным образом, на один орган или систему. Например, дигоксин — препарат, применяемый для лечения сердечной недостаточности, оказывает влияние в основном на сердце, усиливая, таким образом, его насосную функцию. Снотворные воздействуют на определенного вида нервные клетки в головном мозге.
Когда лекарственные препараты оказывают свое действие, их воздействие зависит от того, как они взаимодействуют с определенными клетками или веществами, такими как ферменты.
Клеточные рецепторы
На поверхности большинства клеток находится большое количество различных видов рецепторов. Рецептор — это молекула с особой трехмерной структурой, которая позволяет связываться с ней только тем химическим веществам, которые в точности ей соответствуют, подобно ключу и замку.
Рецепторы позволяют естественным (вырабатываемым в самом организме) веществам, находящимся вне клетки, оказывать влияние на активность клетки. Примеры таких веществ включают нейромедиаторы (химические вещества, которые передают импульсы между клетками в нервной системе) и гормоны (химические вещества, высвобождаемые в кровоток одним органом, чтобы оказывать влияние на другой орган). Это влияние может стимулировать или подавлять определенного рода процессы, происходящие внутри клетки. Лекарственные препараты имитируют эти естественные химические вещества и, таким образом, используют рецепторы точно таким образом, как указано выше. Например, морфин и схожие обезболивающие препараты воздействуют на одни и те же рецепторы в головном мозге, которые используются эндорфинами, классом веществ особого рода, образуемых в организме и обеспечивающих обезболивание.
Некоторые препараты способны связываться только с одним типом рецепторов. Другие же, подобно отмычке, могут связываться с рецепторами нескольких типов по всему организму. Селективность препарата часто объясняется тем, насколько селективно он связывается с рецепторами.
Идеальная совместимость
Рецептор на поверхности клетки имеет трехмерную структуру, которая позволяет определенному химическому веществу, например, лекарственному препарату, гормону или нейромедиатору связываться с ним, поскольку это вещество имеет такую трехмерную структуру, которая идеально подходит к рецептору, подобно тому, как ключ подходит к замку. |
Агонисты и антагонисты
Лекарственные препараты, которые обладают направленным действием на рецепторы, делятся на агонисты и антагонисты. Препараты-агонисты активируют или стимулируют соответствующие им рецепторы, вызывая реакцию, которая проявляется усилением или ослаблением активности клеток. Препараты-антагонисты блокируют доступ к рецепторам или препятствуют связыванию с рецепторами естественных агонистов (обычно нейромедиаторов), содержащихся в организме; таким образом, эти препараты предотвращают или уменьшают реакции данных клеток на действие естественных агонистов.
Как агонисты, так и антагонисты могут параллельно применяться у людей с бронхиальной астмой. Например, альбутерол может применяться с ипратропием. Альбутерол (агонист) связывается со специфическими (адренергическими) рецепторами на поверхности клеток дыхательных путей, что приводит к расслаблению гладкомышечных клеток и, как следствие, расширению просвета дыхательных путей (бронходилатации). Ипратропий (антагонист) связывается с рецепторами другого типа (холинергическими), блокируя связывание ацетилхолина, нейромедиатора, который вызывает сокращение гладкомышечных клеток и, как следствие, сужение просвета дыхательных путей (бронхоконстрикцию). Оба препарата расширяют дыхательные пути (облегчая, тем самым, дыхание), но делают это по-разному.
Бета-блокаторы, например, пропранолол, представляют собой широко применяемую группу антагонистов. Бета-блокаторы применяются для снижения повышенного артериального давления, облегчения стенокардии (боли в груди, вызываемой недостаточным кровоснабжением сердечной мышцы), лечения определенных видов нарушений сердечного ритма и профилактики мигрени. Они блокируют или ослабляют стимуляцию сердца нейромедиаторами-агонистами эпинефрином (адреналин) и норэпинефрином (норадреналин), которые высвобождаются во время стресса. Антагонисты, например, бета-блокаторы, наиболее эффективны, когда концентрация агонистов повышена в определенном участке организма. Подобно тому, как если перекрыть дорогу в «час пик» в 5:00 часов вечера, то будет остановлено больше автомобилей, чем в 3:00 часа ночи, бета-блокаторы, которые применяются в дозах, оказывающих минимальное воздействие на нормальное функционирование сердца, могут оказывать более выраженное воздействие во время резких гормональных всплесков при стрессе и, таким образом, защищать сердце от излишней стимуляции.
Мишени в организме: Клеточные рецепторы
Определенные естественные химические вещества, находящиеся в организме, такие, как нейромедиаторы и гормоны, оказывают направленное действие на специфичные рецепторы на поверхности клеток. Когда эти вещества связываются с рецептором на поверхности клеток, они стимулируют этот рецептор, заставляя его, тем самым, выполнять свою функцию, которая состоит в определенном воздействии на клетку или же подавлении последнего. Определенные лекарственные препараты также могут целенаправленно воздействовать на такого рода рецепторы и связываться с ними. Некоторые препараты действуют как агонисты, стимулируя рецепторы таким же образом, как и естественные химические вещества, содержащиеся в организме. Другие же действуют как антагонисты, блокируя действие естественных химических веществ на данный рецептор. Каждый тип рецептора имеет множество подтипов; лекарственные препараты могут действовать как на один подтип рецепторов, так и на несколько. | |||
Тип рецептора | Естественный агонист, содержащийся в организме | Выполняемое в результате этого действие | Препараты с действием, направленным на данный рецептор |
Адренергический | |||
Альфа 1 | Адреналин и норадреналин | Реакция на стресс по типу «борьба или бегство»: Сужение кровеносных сосудов кожи, желудочно-кишечного тракта и мочевыводящих путей Расщепление глюкозы в печени (высвобождение энергии) Снижение активности желудка и кишечника Сокращение гладких мышц органов мочеполовой системы | Агонист: Метоксамин и фенилэфрин Антагонист: Доксазозин, празозин, тамсулозин и теразозин |
Альфа 2 | Адреналин и норадреналин | Снижение секреции инсулина, снижение агрегации тромбоцитов, ослабление сужения кровеносных сосудов в коже и кишечнике и высвобождения норадреналина из нервов | Агонист: Клонидин Антагонист: Йохимбин |
Бета 1 | Адреналин и норадреналин | Увеличение частоты и силы сердечных сокращений, усиление секреции ренина (гормона, участвующего в регуляции артериального давления) | Агонист: Добутамин и изопротеренол Антагонист: Бета-блокаторы (препараты, применяемые для лечения артериальной гипертензии и сердечно-сосудистых заболеваний), например, атенолол и метопролол |
Бета 2 | Адреналин и норадреналин | Расширение гладких мышц кровеносных сосудов, дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочевыводящих путей Расщепление глюкозы в скелетных мышцах (высвобождение глюкозы для получения энергии) | Агонист: Альбутерол, изоэтарин и тербуталин Антагонист: Пропранолол |
Холинергические | |||
Мускариновые | Ацетилхолин | Снижение частоты и силы сердечных сокращений Сужение дыхательных путей Расширение кровеносных сосудов по всему организму Увеличение активности желудка, кишечника, мочевого пузыря, а также слюнных, слезных и потовых желез | Агонист: Бетанехол и карбахол Антагонист: Атропин, ипратропий и скополамин |
Никотиновые | Ацетилхолин | Сокращение скелетных мышц | Агонист: Широко используемые препараты отсутствуют Антагонист: Атракуриум, панкуроний и тубокурарин |
Гистаминергические | |||
H1 | Гистамин | Возникновение аллергической реакции Сокращение мышц дыхательных путей и пищеварительного тракта Расширение мелких кровеносных сосудов Сонливость (седативный эффект) | Агонист: Широко используемые препараты отсутствуют Антагонист: Цетиризин, хлорфенирамин, клемастин, дифенгидрамин, фексофенадин и лоратадин |
H2 | Гистамин | Стимуляция желудочной секреции | Агонист: Широко используемые препараты отсутствуют Антагонист: Циметидин, фамотидин и низатидин |
Серотонинергические | |||
Серотонин | Сужение кровеносных сосудов головного мозга Стимуляция активности (моторики) пищеварительного тракта Сужение кровеносных сосудов Влияние на процессы сна, памяти, чувственного восприятия, терморегуляции, настроения, аппетита и гормональной секреции | Частичный агонист: Буспирон Агонист*: Суматриптан и золмитриптан Антагонист: Метисергид и ондансетрон | |
Дофаминергические | |||
Дофамин | Принимает участие в двигательной активности, регуляции настроения, процессов мышления, обучения и формировании взаимосвязи между поведением и вознаграждением Также увеличивает приток крови к почкам, что приводит к увеличению выделения мочи почками | Агонист: Прамипексол и ропинирол Антагонист: Оланзапин и рисперидон | |
* Антидепрессанты, именуемые «селективными ингибиторами обратного захвата серотонина» (СИОЗС), действуют посредством усиления эффектов серотонина, но при этом не являются агонистами (они не оказывают действия на серотониновые рецепторы). | |||
ферменты;
Для некоторых лекарственных препаратов, которые регулируют скорость химических реакций, вместо связывания с рецепторами на клетках мишенью являются ферменты. Лекарственные препараты, для которых мишенью являются ферменты, классифицируются как ингибиторы или активаторы (индукторы). Например, препарат для снижения уровня холестерина, ловастатин, ингибирует фермент HMG-CoA-редуктазу, который играет ключевую роль в синтезе холестерина в организме. Побочным эффектом антибиотика рифампина является активация ферментов, принимающих участие в метаболизме пероральных контрацептивов. Когда женщины, принимающие оральные контрацептивы, также принимают рифампин, контрацептивы метаболизируются (т. е. расщепляются на неактивные компоненты) и выводятся из организма быстрее, чем обычно; вследствие этого они могут утратить свою эффективность.
Химические взаимодействия
Некоторые препараты оказывают воздействие без изменения функции клетки и без прикрепления к рецептору. Например, большинство антацидов снижают кислотность желудка посредством простых химических реакций. Антациды — это щелочи, которые вступают в химическое взаимодействие с кислотами для нейтрализации желудочной кислоты.
