Молекулярная фармакология бета-адреноблокаторов

Введение

Молекулярная фармакология это раздел фундаментальной фармакологии, изучающий механизмы “молекулярного узнавания” лекарственных средств на уровне молекул с помощью современных структурно-морфологических методов.

Фармакология  - (от греч. pharmacon – лекарство, яд; и logos – учение) это наука о взаимодействии лекарственных средств (ЛС) с живыми организмами. Это наука находится «на стыке» фармации и медицины. Комплекс «фармация + фармакология» составляет науку о лекарствах.

Цели  молекулярной фармакологии: разработка новых лекарств, обоснование их рационального применения и изучение новых свойств уже известных лекарств на молекулярном уровне.

К адренергической системе относятся структуры, чувствительные к катехола-минам (КА) – адреналину (А) или норандреналину (НА), а также те нервные окончания, которые участвуют в обмене КА. Адренергическими лекарственными средствами называют вещества природного и синтетического происхождения, воспроизводящие или угнетающие полностью или частично в организме животных и человека эффекты эндогенных КА за счёт влияния на адренореактивные структуры – структурные элементы клетки, участвующие в обмене и транспорте эндогенных катехоламинов, а также адренорецепторы.

Молекулярная фармакология адренергических веществ определяется особенностями строения нервной системы и функционирования рецепторных систем, принимающих участие в процессах передачи нервных импульсов на эффекторные клетки[1].

1. β-Адренорецепторы.

β-Адренорецепторы, как и α-адренорецепторы, не являются гомогенными. Антагонисты β-адренорецепторов с алкильными заместителями у α-углеродного атома этаноламиновой боковой цепи обладают различной способностью блокировать сосудистые и сердечные эффекты катехоламинов. Разделять β-адренорецепторы на β1 и β2 начали после выявления различий в действии адренергических агонистов на те или иные органы. Рецепторы сердца и жировой ткани были ими отнесены к βрадренорецепторам, а бронхов и мышц сосудов – к β2-адренорецепторам [2].

Существование нескольких подклассов β-адренорецепторов подтвердилось тем, что одни антагонисты (практолол, атенол, метопролол) более эффективно блокировали действие катехоламинов на сердце, а другие (салбутамол, сотеренол) обладали избирательностью по отношению к бронхам.

Считается, что β-адренорецепторы имеют примерно одинаковую чувствительность к адреналину и норадреналину; они главным образом присутствуют в сердце, жировой ткани, сосудах и головном мозге. В то же время β2-адренорецепторы имеют большее сродство к адреналину, чем к норадреналину; Они обнаружены в лёгких, печени, исчерченных мышцах и неисчерченных мышцах различных органов.

В связи с ограниченным доступом некоторых ЛВ к рецепторам, избирательным поглощением и деградацией их в тканях трудно определить точную фармакологическую специфичность β1 и β2 - адренорецепторов. Фармакологический ответ, опосредуемый β -адренорецепторами, зависит не только от специфичности самих рецепторов, но и от фармакокинетики веществ-индикаторов. βрАдренорецепторы входят в состав синапсов и реагируют в основном на высвобождающийся из нервных окончаний норадреналин, а βг-адренорецепторы расположены внесинаптически и реагируют в первую очередь на катехоламины циркуляторного русла.

Тот или иной орган может содержать не только один подтип β-адренорецепторов. Поэтому неодинаковая фармакологическая специфичность различных тканей может быть обусловлена вариациями в соотношении подтипов данных рецепторов (β1/β2).

Для исследования более точных характеристик подтипов β-адренорецепторов в последнее время разработаны и широко используются генетические и биохимические методы анализа β-адренорецепции по клонированию специфических мРНК и связыванию радиолигандов. Наиболее значительным в развитии этого направления стало создание адренергических соединений, меченных одновременно радиоактивной и фотоаффинной метками, что позволяет изучать физико-химические свойства рецепторных молекул.

Для исследования связывающей способности β-адренорецепторов наиболее часто используют два β-адреноблокатора — 3Н-дигидроалпренолол и 25-йодоксибензил-пиндолол. При проведении подобных экспериментов обычно изучается конкуренция ряда фармакологических веществ, обладающих тропностью по отношению к β1-адренорецепторам (агонисты: норадреналин, НПОβ8; антагонисты: практолол, атенолол, метопролол, окспренолол) или к βг-адренорецепторам (зинтерол, салметамол, тербуталин, салбутамол, эритропрокатерол).

Важно отметить, что специфичность данных веществ, определяемая по их способности ингибировать связывание радиолигандов с β-адренорецепторами in vitro, коррелирует с их специфичностью в отношении фармакологических эффектов in vivo. Другими словами, вещества, избирательные к β1-адренорецепторам в экспериментах по связыванию, обладают кардиотропностью in vivo, а вещества, избирательные к β2-адренорецепторам в экспериментах по связыванию, обладают бронхотропностью in vivo. Однако ни одно из этих соединений не имеет абсолютной избирательности и большинство из них лишь в 20-50 раз отличается по своему сродству к (β-и βг-адренорецепторам.

В результате анализа ингибирования избирательным антагонистом β1-адренорецепторов атенололом и избирательным антагонистом βг-адренорецепторов связывания (-)-3Н-дигидроалпренолола с мембранами клеток различных тканей млекопитающих получены данные о соотношении между β1- и βг-адренорецепторами в этих тканях.

Селективным лигандом βз-адренорецепторов является  3-1251-йодцианпиндолол.

Важно отметить, что β-адренорецепторы в том или ином органе могут располагаться как в кровеносных сосудах, так и непосредственно на клеточных элементах этого органа. β-Адренорецепторы в лёгких распределены диффузно и имеются в крупных и мелких бронхах, а также в их кровеносных сосудах. Поэтому, по нашему мнению, при фармакологическом анализе подтипов β-адренорецепторов в различных тканях необходимо дифференцировать принадлежность их к тому или иному виду клеточной популяции.

Вариабельность β-адренорецепторов имеет большое теоретическое и практическое значение и стала предметом интенсивных исследований лишь в последние годы. Выявлено изменение как числа β-адренорецепторов, так и соотношение их подтипов при различных воздействиях.

Обнаружено, что введение здоровым добровольцам эфедрина (200 мг/день) или тербуталина (15 мг/день) в течение 8 сут приводит к снижению числа β-адренорецепторов на мембранах лимфоцитов примерно на 50%. После прекращения введения эфедрина и тербуталина число β-адренорецепторов на мембранах лимфоцитов возвращалось к исходному уровню через 7 и 4 сут соответственно.

В экспериментах in vitro также наблюдалось снижение числа β-адренорецепторов при воздействии агонистов этих рецепторов. Так, изопротеренол (91 мкМ) вызывал транзиторное уменьшение числа β-адренорецепторов в клетках глиомы С6 на 40%. Данный эффект изопротеренола не был энергозависимым.

Эти результаты дают возможность предполагать, что прогрессивное снижение фармакологических эффектов β-адренергических агонистов при их длительном введении обусловлено снижением числа β-адренорецепторов.

Выраженное влияние на число β-адренорецепторов оказывают антидепрессанты. Имипрамин при его длительном введении крысам уменьшал число β-адренорецепторов в коре головного мозга, а дезметилимипрамин – в сердце.

Под воздействием андрогенов изменяется число β-адренорецепторов и соотношение их подтипов в почках крыс. При гипертрофии почек у мышей, вызванной внутримышечным введением пропионата тестостерона (1 мг/день в течение 21 сут), происходит увеличение числа β-адренорецепторов на единицу белка мембран почек, связывающих 1251-йодцианпиндолол в 2 раза, но не изменяется кажущаяся константа его диссоциации с этими рецепторами (Ка = 20 25 пМ). Изучение влияния β1-селективных веществ практолола и метопролола и βг-селективных веществ IPS-339и зинтерола на связывание этого радиолиганда с мембранами почек позволило установить, что андроген избирательно индуцирует увеличение количества βг-, но не βрадренорецепторов в мембранах клеток почек.

При введении крысам в течение 11 дней ингибитора моноаминоксидазы пар-гилина (25 мг/кг в сутки) или ингибитора нейронального захвата норадреналина дезметилимипрамина (10 мг/кг 2 раза в сутки) происходит снижение плотности βрадренорецепторов в полосатом теле головного мозга на 20-25%. В то же время адреналэктомия или хроническое введение избирательного антагониста β-адреноре-цепторов пропранолола вызывали небольшое, но статистически значимое увеличение плотности β-адренорецепторов в полосатом теле. Однако адреналэктомия и указанные ЛВ не влияли заметно на число β-адренорецепторов в полосатом теле.

Адреналэктомия сопровождается снижением числа β-адренорецепторов в жировых клетках крыс, а дексаметазон при его введение крысам вызывает увеличение плотности β-адренорецепторов в лёгких (данный эффект обусловлен синтезом нового белка).

В ряде случаев может изменяться соотношение не только между подтипами β-адренорецепторов, но и между β- и а-адренорецепторами. Так, имеются данные о переходе рецепторов, опосредующих влияние катехоламинов на активность глико-генфосфорилазы и гликогенсинтетазы, в процессе культивирования гепатоцитов крыс с а-типа в β-тип, и об усилении β- но не а-адренергической стимуляции образования цАМФ в гепатоцитах при регенерации печени. Через 36 ч после наложения лигатуры на желчный проток крыс происходит уменьшение числа βрадренорецепторов на плазматических мембранах клеток печени с 680 до 285 фмоль/мг белка, но увеличение числа β-адренорецепторов с 25 до 67 фмоль/мг белка. Способность фенилэфрина и изопротеренола стимулировать гликогенфосфорилазу гепатоцитов после холестаза уменьшалась и увеличивалась соответственно. У интактных животных активация этого фермента адреналином ингибировалась фентоламином, но не пропранололом. В то же время при холестазе пропранолол в этом отношении был более активен, чем фентоламин. Поскольку при холестазе имело место 10-кратное увеличение числа митозов в печени и включения 3Н-тимидина в ДНК гепатоцитов, можно полагать, что изменения адренергической регуляции гликогенолиза в печени при холестазе не обусловлены изменением гормональных эффектов вследствие нарушения их метаболизма при данной печёночной патологии, а могут быть связаны с регенерационными процессами.

Таким образом, на основании приведённых результатов можно заключить, что причинами вариабельности β-адренорецепторов могут быть:

1. воздействие физиологически активных веществ, так или иначе влияющих на адренергические системы;
2. изменение гормонального фона;
3. изменение функционального состояния органа в условиях патологии (холестаз, регенерация и др.).

Закончив рассмотрение фармакологических и биохимических исследований эффектов катехоламинергических соединений, опосредуемых постсинаптическими β-адренорецепторами,

 β]-Адренорецепторы сердца (положительный инотропный и хронотропный  эффект).

1. βi-Адренорецепторы адипоцитов (липолиз).
2. βi-Адренорецепторы юкстагомерулярного аппарата почек (увеличение секреции ренина).
3. βi-Адренорецепторы неисчерченных мышц сосудов и других органов (расслабление).
4. βг-Адренорецепторы щитовидной железы (стимуляция секреции йодосодержа-щих гормонов).
5. βг-Адренорецепторы скелетных мышц (распад гликогена, стимуляция сокращений).
6. βг-Адренорецепторы адипоцитов (липолиз).
7. βг-Адренорецепторы слёзной железы (стимуляция секреции).
8. βг-Адренорецепторы клеток Лейдига (стимуляция стероидогенеза).
10. βг-Адренорецепторы гепатоцитов (стимуляция гликогенолиза).
11. βз-Адренорецепторы адипоцитов (регуляция образования макроэргов и тер-могенеза).

До сих пор речь шла о постсинаптических β-адренорецепторах, однако необходимо отметить, что в периферических нервных окончаниях найдены пресинаптические β-адренорецепторы, опосредующие высвобождение норадреналина. Их присутствие показано в окончаниях норадренергических нервных волокон, подходящих ко многим внутренним органам животных и человека.

В ЦНС пресинаптических β-рецепторов пока не выявлено, хотя попытки идентифицировать имели место.

Как и постсинаптические β-адренорецепторы, пресинаптические β-адренорецепторы стереоспецифичны, так как (+)-изопротеренол в отличие от (-)-изопротеренола не стимулирует высвобождение норадреналина.

Имеющиеся экспериментальные данные противоречивы в отношении того, к какому подтипу относятся пресинаптические β-адренорецепторы. С одной стороны, βг-агонисты тербуталин и салбутамол, но не βрагонист НПОβ8 увеличивают высвобождение 3Н-норадреналина из сосудосуживающих нервов человека при их электрической стимуляции; с другой стороны, пресинаптические β-адренорецепторы икроножной мышцы кошек ингибируются избирательным βрадреноблокатором метопрололом. Эти результаты могут отражать видовые и/или тканевые различия β-адренорецепторов. В будущем необходимы дальнейшие эксперименты для выяснения идентичности или неидентичности пресинаптических β-адренорецепторов с классическими постсинаптическими β-адренорецепторами.