药物效应的量效关系和构效关系

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1、第二节药物效应的量效关系和构效关系药物效应的强弱与其剂量或浓度大小成一定关系，简称量效关系(dose-effectrelationship)。剂量-反应曲线或量效曲线通常以药物的效应为纵坐标，药物的浓度为横坐标，通过作图来表示。在量效关系中效应有两类表达法，一类是“量反应”，即在个体上反映的效应强度并以数量的分级来表示，如血压升降以mmHg表示，尿量增减以ml表示等，其量效曲线称“量反应”量效曲线。另一类是“质反应”，即在一群体中某一效应（如死亡、生存、惊厥、睡眠等）的出现，以阳性反应出现频率或百分比表示，其量效曲线称“质反应”量效曲线

2、。一、量反应量效曲线以效应强度为纵坐标，剂量或浓度为横坐标作图可得直方双曲线；若将药物剂量或浓度改为以对数剂量或对数浓度表示，则量反应的量效曲线(gradeddose-responsecurve)呈对称的S型曲线。从量效曲线中可知，能引起药理效应的最小剂量（或浓度），称为最小有效量(minimaleffectivedose)或阈剂量(thresholddose)。随着剂量或浓度的增加，效应强度也随之增加，但其速率不一。当效应增强到最大程度后，再增加剂量或浓度，效应也不再增强，此时的最大效应(maximaleffect,Emax)称为效能

3、(efficacy)。每个药物由于化学结构的不同，因而具有独特的量反应量效曲线。药物的化学结构、作用机制相似的，其量效曲线的形态也相似。我们可以通过量效曲线以及效能或等效剂量来比较各药作用的强弱。当同类药物比较，等效时的剂量称为效价强度(potency)。二、质反应的量效曲线质反应指药理效应以阳性或阴性的形式来表示，其量效曲线称为质反应的量效曲线(quantaldose-responecurve)。若药物反应以在某一小样本群体中出现的频数为纵坐标，以剂量为横坐标作图，质反应的量效曲线呈常态分布曲线；若以累积频数或其百分率为纵坐标，则质反

4、应呈长尾S型量效曲线。对50%个体有效的剂量称为半数有效量(medianeffectivedose)，用ED50表示。如效应是中毒，称为半数中毒量（mediantoxicdose），用TD50表示。如效应为死亡，则称为半数致死量(medianlethaldose)，用LD50表示。通常以治疗指数的大小来衡量药物的安全性，治疗指数(therapeuticindex,TI)是指药物半数致死量和药物半数有效量的比值，常以LD50/ED50表示。考虑到治疗作用和致死作用两者量效曲线的位置关系，TI数值较大并不能说明其安全性较大，所以必须参考LD

5、1（或LD5）和ED99（或ED95）之间距离来综合作出评价。临床用药有严格的剂量规定，每种药物都有其常规的治疗量(therapeuticdose)。剧毒药有极量(maximaldose)的限制，这是由国家药典明确规定的。医生用药不应超过极量。三、构效关系构效关系(structure-activityrelationship)是指药物化学结构与其对受体的亲和力以及内在活性等间的关系。化学结构包括基本骨架、立体构形、活性基团及侧链长短等，这种关系经常是很严格的。药物分子细微的变化（如立体异构体）可以引起药物理化性质很大的改变。化学结构非常

6、近似的药物能与同一受体或酶结合，引起相似（拟似药）或相反的作用（拮抗药）。例如卡巴胆碱、毒蕈碱与丙胺太林（普鲁本辛）的化学结构很相似，但前两药具有拟胆碱作用，而后一药却为抗胆碱药。构效关系的研究常可导致有效治疗药物的合成，因为分子构型的变化可改变药物的作用，由此可能合成一个治疗作用较强的，而副作用较小的同类药物。通过同类化合物(congener)分子结构和药理活性之间的关系可以鉴别这些化合物的性质，从而在受体获得最佳表达，如受体的大小、形状、带电荷基团或氢键提供者的位置和定向等。在计算化学的最新进展中，有机化合物的结构分析和药物在受体最

7、初作用的生化测量能增进构效关系的定量。很多药物的药理活性与其分子结构之间有精确的定量关系，根据化学基团的总形状、位置和定向，可在结合部位和受体之间正确建立模型，这样的模型可以进行同类化合物或者全新化合物的设计。与受体结合后具有更好的选择性、亲和力和调节效应。这些设计也可通过计算机在较大的化学文库中寻找作用于受体的、有三维结构的不同化合物。此外，构效关系也能用于改进药代动力学的性质。此外，还可利用X-光结晶学或磁共振(NMR)光谱法初始测定原子分辨配基，以帮助受体结构和药物受体复合物的鉴定。当整个受体结构还不清楚的情况时，结合药物的构象常

8、能提供受体结合部位的镜象。克隆和表达cDNAs的能编码较少量的调节蛋白，促进细胞膜结合蛋白结晶的形成和设计药物，这是在药物结合部位以及根据药物与受体结合效应等知识的基础上而实现的。