两个问题,而非一个
当药物遇到它的靶点——比如细胞表面的受体——有两件相互独立的事很重要,而且很容易混淆。第一件是药物黏附得有多好:它能否找到靶点、抓住不放、抵抗脱落?这就是亲和力。第二件是药物黏附之后做了什么:它把靶点打开、关闭,还是仅仅占着位置?这就是药物的内在效应。
区分这一点之所以重要,原因如下。两个分子可以以完全相同的强度结合同一个受体,但其中一个触发完整的生物学反应,另一个则什么也不触发,反而把前者挡在外面。结合告诉你*在哪里*以及*结合得多紧*;它不会告诉你*接下来发生什么*。药效学主要研究的就是接下来发生什么。
激动剂、拮抗剂与内在活性
分子一旦结合,我们就按它的作用来分类。激动剂结合并激活靶点,产生天然信号本会产生的反应。拮抗剂结合后自身不产生反应——它只是占据位点,阻止激动剂发挥作用。区分二者的属性是内在活性:一个从0(纯拮抗剂)到1(完全激活剂)的数值,描述结合的药物能产生多大的反应。
这正是作用机制的核心。当药理学家问"这个化合物做什么"时,他们是在同时问两件事:它与靶点的结合有多强,以及它往哪个方向推。所测得的生物学输出——即生物活性——是两者的产物。
Same target, three molecules: Molecule A affinity HIGH intrinsic activity 1.0 -> full agonist (strong ON) Molecule B affinity HIGH intrinsic activity 0.0 -> antagonist (binds, does nothing, blocks A) Molecule C affinity LOW intrinsic activity 1.0 -> agonist but needs a big dose to act Notice: A and B bind equally well. The difference is NOT binding. Notice: A and C act the same way. The difference IS binding.
化学家为何在意
对设计分子的人来说,这种拆分令人解放。你常常可以用化学手段分别调节亲和力和内在活性。加上一个填满疏水口袋的基团,可能在不改变分子结合后作用的情况下提高亲和力。改变一个接触受体活动部位的基团,可能在亲和力几乎不变的情况下,把完全激动剂翻转为拮抗剂。