Введение
Химическое вещество, которое связывается с биохимическим рецептором и активирует его. Агонист – это химическое вещество, активирующее рецептор и вызывающее биологический ответ. Рецепторы – это клеточные белки, активация которых приводит к изменению текущей активности клетки. В отличие от этого, антагонист блокирует действие агониста, а обратный агонист вызывает действие, противоположное действию агониста.
An agonist is a chemical that activates a receptor to produce a biological response. Receptors are cellular proteins whose activation causes the cell to modify what it is currently doing. In contrast, an antagonist blocks the action of the agonist, while an inverse agonist causes an action opposite to that of the agonist.
Типы агонистов
Рецепторы могут быть активированы либо эндогенными агонистами (такими как гормоны и нейротрансмиттеры), либо экзогенными агонистами (такими как лекарственные препараты), что приводит к биологическому ответу. Физиологический агонист – это вещество, которое вызывает те же реакции организма, но не связывается с тем же рецептором. Эндогенный агонист для конкретного рецептора – это соединение, естественным образом вырабатываемое организмом, которое связывается и активирует этот рецептор. Например, эндогенным агонистом серотониновых рецепторов является серотонин, а эндогенным агонистом дофаминовых рецепторов – дофамин. Полные агонисты связываются и активируют рецептор, вызывая максимальный ответ, который агонист способен вызвать в данном рецепторе. Примером препарата, выступающего в роли полного агониста, является изопротероренол, имитирующий действие адреналина на β-адренорецепторы. Другой пример – морфин, имитирующий действие эндорфинов на μ-опиоидных рецепторах в центральной нервной системе. Однако препарат может действовать как полный агонист в одних тканях и как частичный агонист в других, в зависимости от относительного количества рецепторов и различий в их взаимодействии. Коагонист действует совместно с другими коагонистами для достижения желаемого эффекта. Активация NMDA-рецептора требует связывания глутамата, глицина и D-серина – коагонистов. Кальций также может выступать в роли коагониста на IP3-рецепторе. Селективный агонист избирателен к определенному типу рецептора. Например, буспирон является селективным агонистом серотониновых рецепторов 5-HT1A. Частичные агонисты (такие как буспирон, арипипразол, бупренорфин или норклозапин) также связываются и активируют данный рецептор, но обладают лишь частичной эффективностью по сравнению с полным агонистом, даже при максимальной занятости рецептора. По этой причине такие агенты, как бупренорфин, используются для лечения опиоидной зависимости, поскольку они оказывают более мягкое воздействие на опиоидные рецепторы, с меньшим риском развития зависимости и злоупотребления. Инверсный агонист – это агент, который связывается с тем же местом связывания рецептора, что и агонист, и ингибирует конститутивную активность рецептора. Инверсные агонисты оказывают противоположный фармакологический эффект агониста рецептора, а не просто отсутствие эффекта агониста, как это наблюдается при антагонизме. Примером является инверсный агонист каннабиноидов – римонабант. Суперагонист – термин, используемый некоторыми для обозначения соединения, способного вызывать больший ответ, чем эндогенный агонист для целевого рецептора. Можно предположить, что эндогенный агонист в данной ткани является просто частичным агонистом. Необратимый агонист – это тип агониста, который прочно связывается с рецептором посредством образования ковалентных связей. Склонный (или предвзятый) агонист – это агент, который связывается с рецептором, не влияя на один и тот же путь передачи сигнала. Олицеридин является агонистом μ-опиоидных рецепторов, который, как было показано, функционально селективен в отношении G-белка и отходит от путей β-аррестина2. Новые данные, расширяющие традиционное определение фармакологии, демонстрируют, что лиганды могут одновременно проявлять свойства агонистов и антагонистов на одном и том же рецепторе, в зависимости от эффекторных путей или типа ткани. Термины, описывающие это явление, – «функциональная селективность», «протеановый агонизм» или селективные модуляторы рецепторов.
Механизм действия
Как упоминалось выше, агонисты способны связываться в различных местах и разными способами, в зависимости от типа агониста и типа рецептора. Процесс связывания уникален для взаимоотношений агонист-рецептор, однако связывание индуцирует конформационное изменение и активирует рецептор. Это конформационное изменение часто является результатом незначительных изменений заряда или изменений в сворачивании белка при связывании агониста. Другие агонисты, связывающиеся с этим рецептором, будут относиться к одной из вышеупомянутых категорий агонистов, исходя из их специфической аффинности и эффективности. NMDA-рецептор является примером альтернативного механизма действия, поскольку для его активации требуются коагонисты. В отличие от необходимости в одном специфическом агонисте, NMDA-рецептор нуждается как в эндогенных агонистах – N-метил-D-аспартате (NMDA), так и в глицине. Оба коагониста необходимы для индуцирования конформационного изменения, требующегося для обеспечения прохождения ионов через ионный канал NMDA-рецептора, в данном случае – кальция. Рецептор NMDA демонстрирует, что механизм или ответ на агонисты может быть заблокирован различными химическими и биологическими факторами. В частности, NMDA-рецепторы блокируются ионом магния, если клетка не находится в состоянии деполяризации. Эти различия показывают, что агонисты обладают уникальными механизмами действия в зависимости от активированного рецептора и необходимого ответа. Цель и процесс, однако, в целом остаются неизменными: основной механизм действия требует связывания агониста и последующих изменений в конформации для вызывания желаемого ответа в рецепторе. Этот ответ, как обсуждалось выше, может варьироваться от обеспечения потока ионов до активации GPCR и передачи сигнала внутрь клетки.
Мощность
Потенция – это количество агониста, необходимое для вызывания желаемого ответа. Потенция агониста обратно пропорциональна его значению EC50. EC50 можно измерить для данного агониста, определив концентрацию агониста, необходимую для вызывания половины максимального биологического ответа. Значение EC50 полезно для сравнения потенции лекарственных средств с близкой эффективностью, вызывающих сходные физиологические эффекты. Чем меньше значение EC50, тем выше потенция агониста и тем ниже концентрация препарата, требуемая для вызывания максимального биологического ответа.
Терапевтический индекс
При терапевтическом применении лекарственного средства важно понимать запас безопасности, существующий между дозой, необходимой для достижения желаемого эффекта, и дозой, вызывающей нежелательные и, возможно, опасные побочные эффекты (измеряемый TD50 – дозой, вызывающей токсичность у 50% испытуемых). Это соотношение, называемое терапевтическим индексом, определяется как отношение TD50 к ED50. В целом, чем уже этот запас, тем выше вероятность возникновения нежелательных эффектов. Терапевтический индекс подчеркивает важность запаса безопасности, в отличие от потенции, при оценке применимости лекарственного средства.