Dược lý phân tử (từ phân tử đến lâm sàng)

GS.TS. Nguyễn Xuân Thắng

DƯỢC LÝ
PHẤN TỬ
TỪ PHÂN TỬ ĐẾN LÂM SÀNG
TTTT-TV • ĐHQGHN

615
NG-T
2011
00030

XUẤT BẢN Y HỌC


GS.TS. NGUYỄN XUÂN THĂNG

Dược LÝ PHÂN TỦ
(TỪ PHÂN TỬ ĐẾN LÂM SÀNG)

NHÀ XUẤT BẢN Y HỌC
HÀ NỘI -2011


Biên mục trên xuất bán phẩm cúa Thư viện Quóc gia Việt Nam
Nguyền Xuân Thắng
Dược lý học phản từ : Từ phân tử dến lâm sàng ì Nguyền Xuân Thắng. - H. : Y
học. 2011.- 444tr.; 27cm
Thư mục: tr. 442-443

1. Thuốc 2. Dược lí học 3. Tác dụng 4. Phàn lữ

615-dcl4
YHB(X)O6p-

LỜI NĨI ĐẦU
Hiện nay, cuộc cách mạng khoa học cơng nghệ đã tiến dến đỉnh cao ngay từ
dí-.u thố ký XXI, thê kỷ của sinh học với những thành tựu nổi bật giải mã hệ gen
người, nhân bản vơ tính. Những thành công về kỹ thuật di truyền phân tử đã di
vào y học làm cho y dược học phát triển vô cùng mạnh mẽ chuyển sang giai đoạn
m il như diều trị gen, sán xuâ't các dược phârn bằng công nghệ ADN tái tổ hợp.
kỹ thuật gen. Trong công tác phòng và chùa bệnh, tác dụng của thuốc gắn liền
vci dược lý học, một môn khoa học nghiên cứu tác động của thuốc trên cơ thê
sóng. Dựa vào thành tựu của các môn khoa học khác như sinh học, sinh lý, hóa
sinh, hóa dược, bào chế học .v.v... nghiên cứu tác dụng của thuốc khơng ngừng
phát triển, nhằm tìm ra thuốc mới và hiểu rõ hơn cơ chế sâu xa của thuốc dể
việc dùng thuốc ngày càng được an tồn, hợp lý và đạt hiệu lực cao.
Góp phần vào mục đích trên, dược lý phân tủ có vai trị quan trọng cung
cáp về sự hiểu biết tác dụng của thuốc ở mức phân tử dưỏi tế bào. Cuốn sách
"Dược lý phấn tử" giới thiệu những nguyên lý cơ bản, những cơ chế chủ yếu về
tác dụng của thuốc ở mức độ phân tử. Trong sách có phẩn giói thiệu một sô'
thuốc, dặc biệt ở chương 12 và 13 giới thiệu cơ chế tác dụng của thuốc làm thí dụ
cho nhiểu có chế dược lý phân tử của nhiều loại thuốc khác. Phần mói nhất
tring cuốn sách này là dược lý phân tử của thuốc đối với những vấn để vê kỹ
thuật gen, thuốc chông virus cúm.

Sách nhằm phục vụ sinh viên các trường đại học y dược, sinh học, chàn
nuôi, thúy sản, các giảng viên, cán bộ giảng dạy các hệ đào tạo chuyên khoa, cao
hoc, nghiên cứu sinh, cán bộ nghiên cứu ỏ các viện, trường nhâ't là cốc bác sĩ,
dược sì và các bạn đọc quan tâm vể vấn đề này.
Tác giả cảm ơn Nhà xuất bản Y học đâ quan tâm tạo điểu kiện để cuốn

sách sám đến tay bạn dọc.
Dù dã cố gáng nhiều, cuô'n sách chắc chắn cịn hạn chế và thiếu sót, chúng
tói rốt mong được các ý kiến chỉ bảo, bổ sung của các đồng nghiệp và bạn đọc.

Tác giả
GS. TS. NGUYỄN XN THẮNG
Ngun Chù nhiệm Bộ mơn Hóa sinh

Trường Đại học Dược Hà Nội

3


MỤC LỤC
Lời nói dầu

3

Chương I: Giới thiệu vể dược lý phân tử

11

Khái niệm uể dược lý phán tử

11

Những con đường nghiên cửu dược lý phân tử

13

1.

Nghiên cứu tác dụng thuốc lên màng tế bào

14

2.

Con đường nghiên cứu dược lý phân tử đối với receptor màng tế bào

14

3.

Con đường nghiên cứu dược lý phân tử đô'i với enzym tế bào

15

4.

Con đường nghiên cứu dược lý phân tử trên gen

18

Dược lý phản tử trong điểu trị

19

z.

II

III.

Chương 2: Liên quan vể cấu trúc phân tử thuốc
và tác dụng dược lý

21

I.

Sự liên quan về cấu trúc và tác dụng dược lý

22

1.

Dày đồng đẳng và mạch phân nhánh

22

2.

Sự biến đổi mạch thăng - mạch vòng

24

3.

Sự biến đổi mạch vòng - mạch vòng

25

4.

Vai trò càc liên kết c = C và C - c trong phân tử thuốc

25

5.

Vai trò các mảnh phân tử thuốc liên quan đến tácdụng dược lý

6.

Sự thêm vào và biến đổi các nhóm thế của phân tử thuốc

28

7.

Sự thế đảng cấu điện tử của phân tử thuốc

30

8.

Sự liên quan về hoá lập thể và tác dụng dược lý

32

zz.

Liên quan định lượng cấu trúc - tác dụng

34

III.

Liên quan giữa cấu trúc hoá học và mùi vị

35

1.

Liên quan giữa câ'u trúc hoả học và vị

35

2.

Liên quan giữa cấu trúc hoá học và mùi

39

Các chất có mùi, vì ứng dụng trong cơng nghiệp và ngành dược

40

IV.

Chương 3. Tốc động dược lý phân tử đối với cơ thể

I.
II.

Sự vận chuyển thuốc trong hệ thống tuần hoàn

Giám kiểm thuốc trong điều trị

26

42
42
43
5


1.

Những thông sô'cơ bản dược động học

43

2.

Môi quan hệ giữa các thơng số dược dộng học

49

Sự chuyến hố thuốc trong cơ thê

49

1.

Hệ thống enzym chuyên hóa thuốc

51

2.

Các loại phản ửng chuyên hoá thuốc

64

III.

Chương 4: Dược lý phân tử về tàc động gen

ỉ.

Cơ sớ hoá sinh phân tứ gen

76

1.

Cơ sở phân tử gen

76

2.

Hoá sinh tống hợp gen

81

3.

Gen và sự tổng hợp protein

83

Tác động thuốc lên gen tế bào

86

1.

Kháng sinh

86

2.

Thuốc chống virus

89

3.

Thuốc diều trị ung thư

99

ưng dụng công nghệ ADN trong điềutrị gen

102

1.

Tình hình hiện nay

102

2.

Những ngun lý cơ bản cơng nghệ tối tô hợp gen

103

3.

Nguyên lý điểu trị gen

106

4.

Triển vọng tương lai và diều trị gen

108

II.

HI.

Chương 5: Dược lý phân tử thuốc tác động màng tế bào

113

I.

Những nét cơ bản uề màng tế bào

113

1.

Vai trò quan trọng của màng

113

2.

Cấu tạo phân tử của màng tế bào

114

3.

Các chức phận sinh học chủ yếu của lớp áo bề mật tế bào

126

4.

Enzym màng tê bào

137

5.

Hệ thống kênh chuyển ion màng tế bào

141

Tác dụng thuốc lén màng tế bào

143

1.

Thuốc tác dụng lên lớp lipid màng tế bào

143

2.

Thuốc tác dụng lên lởp enzym màng tế bào

143

3.

Thuốc tác dụng lên kênh chuyển lon và receptor màng tế bào

144

II.

Chương 6: Dược lý phân tử receptor tê' bào

6

76

147

/.

Khái niệm tông quan

147

1

Thuốc tác động trực tiếp vối cơ thể

147


Thuốc tác dộng thông qua receptor

148

Khái niệm vé receptor

149

1.

Chất chu vận

149

2.

Chất đối kháng

149

Đặc tinh vá vai trò chức năng cùa receptortế bào

150

1.

Dặc tính chung của receptor tê bào

150

2.

Chức năng của receptor

150

Phăn loại receptor

154

1.

Receptor nội bào

154

2.

Receptor màng tê bào

154

V.

Liên quan cấu trúc receptor và tác dụng

156

1.

Sự liên quan cấu trúc receptor và tác dụngdượclý phán tử

156

2.

Liên quan cấu trúc receptor và bệnh họcphân tử

157

2.
II.

III.

rv.

Chương 7. Dược lý phân tử receptor nội bào

159

Sinh học phán tứ receptor nội bào

159

ì.

II.

Các loại receptor nội bào

161

1.

Hormon vỏ thượng thận

161

2.

Hormon sinh dục

164

3.

Hormon tuyến giáp

166

Chương 8. Dược lý phân tử thuốc tác dộng thông
qua receptor màng tế bào

169

Sinh học phân từ receptor màng tế bào

169

Tinh chất kết dinh của ligand vđi receptor

170

ỉ.

II.

1.

Cách gắn ligand vào receptor

170

2.

Động học kết dính thuốc với receptor

173

3.

Hố học lập thể của thuốc đối với receptor

195

4.

Hình dạng liên kết đặc trưng của ligand

198

5.

Yếu tơ' ảnh hưởng đến sự kết dính của ligand với receptor

200

6.

SỐ lượng receptor của tế bào

201

Điểu hoá ái lực cúa receptor đối với ligand

203

1.

Điều hòa bằng tổng hợp

203

2.

Điều hòa bàng q trình bán hủy

203

3.

Điểu hịa bới ligand

203

III.

7


4.

Điều hịa bàng sự nhận chìm vào trong

203

5.

Điều hịa bơi q trình ligand hợp đồng hay đổì kháng

206

6.

Điểu hịa nhờ protein G

208

7.

Vai trò sinh học cúa protein G và sự điểu hịa receptor

208

Hệ thống thơng tin của receptor màng tế bào

211

1.

Những chất thông tin thữ nhất

212

2.

Những chất thông tin thử hai

214

3.

Sự liên quan giữa các thông tin thứ hai

227

V

Sự liên quan giữa receptor và enzym màng tế bào đối với tác dụng
của thuốc

230

IV.

Chương 9: Dược lý phân từ thuốc tác động thơng
qua receptor tạo kênh chuyển ion
Hố sinh phản tử receptor tạo kên chuyển lon

234

Hoá sinh dược lý phân tử các loại ICR

234

1.

Receptor nicotinic acetylcholin

234

2.

Receptor glutamat và receptor glycin

253

3.

Receptor GABA

255

4.

Receptor serotonin

257

/.

II.

Chương 10. Dược lý phân tử receptor kết dinh protein G (GPR)

268

I.

Vai trị hố sinh protein G

268

1.

Định nghĩa

268

2.

Vai trị và cấu tạo protein G

268

Cấu tạo phân tử của receptor kết dính protein G

269

1.

Các tiểu loại của receptor

270

2.

Các tiểu đơn vị của protein G

271

Dược lý phán tử các loại protein G (GPR)

273

1.

Receptor adrenalia

273

2.

Receptor morphin

301

3.

Receptor histamin

316

4.

Receptor vasopressin

325

5.

Receptor cúạ natriuretic và angiotensin

330

6.

Receptor peptid trong dẫn truyền thồnkinh

335

7.

Receptor glucagon

341

//.

III.

8

234


(’hương 11. Dược lý phân từ receptor kết dinh
Protein kinase (PKR)

343

Câu trúc phản tứ vàcơ chế tác dụng

343

Các loại receptor PKR

345

1.

Receptor insulin

345

2.

Receptor cytokin

360

/II.

Chương 12. Dược lý phân tử một số loại thuốc thần kinh

367

/.

Những nét cơ bản vẻ hoá sinh thần kinh

367

1.

Thành phần hoá học của tổ chức thần kinh

367

2.

Đặc điểm chuyển hoá của tổ chức thần kinh

372

3.

Receptor cúa tổ chửc thần kinh

374

4.

Các chất dẫn truyền thần kinh

374

II

Thuốc hệ thần kinh phó giao cảm

379

III.

Thuốc hệ thắn kinh giao cảm

381

IV.

Thuốc trị rối loạn tâm thần

383

1.

Cơ chê phân tủ thuốc trị rối loạn tâm thần

383

2.

Liên quan cơ chế tác dụng đến lâm sàng

386

V.

Thuốc an thần thứ yếu

387

1.

Cơ chê tác dụng của thuốc an thần thứ yếu

387

2.

Liên quan cơ chê tác dụng đến lâm sàng

390

Thuốc điều trị rối loạn cảm xúc

392

ĩ.

Cơ chế hoá sinh dược lý phân tủ

392

2.

Liên quan cơ chế tác dụng đến lâm sàng

395

Thuốc giảm đau

397

VI.

VII.
1.

Cơ sở sinh lý và hoá sinh vể đau

397

2.

Cơ chế dược lý phân tử vể thuốc giảm đau

399

Chương 13. Dược lý phân tử thuốc điều trị bệnh tăng
huyết áp

405

/.

Thuốc ức chếemym chuyển dạng angiotensin

406

1.

Dược lý phân tử

406

2.

Từ dược lý phân tử đến lâm sàng

410

Các thuốc chẹn angiotensin receptor

414

Dược lý phân tứ

414

II.

1.

9


Từ dược lý phân tư đến lâm sàng

415

Thuốc chẹn kênh calci

418

1,

Được lý phân tử thuốc chẹn kênh calci

418

2.

Từ dược lý phân tứ đến lâm sàng

420

IV.

Thuốc ức chế adrenergic receptor

424

1.

Dược lý phân tử thuốc ức chê adrenergic receptor

424

2.

Các thuốc ức chế thụ thê giao cãm p

424

3.

Các thuốc ức chê thụ thè giao cảm al

427

2.

lỉl.

V. Thuốc tác động đến thổn kinh giao câm

1.

Dược lý phân tử

428

2.

Từ dược lý phân tứ dến lâm sàng

429

Thuốc tác động đến đầu tận thần kinh giao cám

431

Các thuốc giãn mạch trực tiếp

432

1.

Hydralazin

433

2.

Diazoxid (Hyperrstat)

434

3.

Minoxidil (Lonoten)

434

4.

Natri nitroprussiat

435

Thuốc lợi niệu

436

1.

Phân loại các thuốc lợi niệu

436

2.

Lợi niệu thiazid

437

3.

Thuốc lợi niệu quai

438

4.

Thuốc lợi niệu giũ K‘ máu

438

Phối hợp thuốc

438

1.

Sự cần thiết phổi hợp thuốc trong điểu trị tàng huyết áp

438

2.

Các phối hợp thuốc dược xem là hợp lý

439

3.

Các phôi hợp thuốc được xem là không hợp lý, nên tránh

439

Tài liệu
ĩ tham khảo

442

VI.

VII.

VỈ1I.

IX.

10

428


Chương I

GIỚI THIỆU VỀ DƯỢC LÝ PHÀN TỬ
I. KHÁI NIỆM VỂ DƯỢC LÝ PHÀN TỬ
Khái niệm dược lý phân tử bao gồm nhiều lĩnh vực về tác dụng cứa
phán lứ thuốc đến toàn bộ cơ thể. Dựa vào những sự hiểu biết của hóa sinh, sinh
lý. bệnh học, sinh học phân tứ và hóa hữu cơ dê thấy rõ tác dụng của thuốc ở
mức phân tữ đưa đến áp dụng trong lâm sàng. Nhừ có dược lý phân tứ. người ta
có thế hiểu sâu sác CƯ chê phân tứ tác dụng của thuốc, phát hiện thuốc mới. dề
xuất những hướng dần dùng thuốc an toàn, hiệu quá trong điều trị hoặc ngăn
chặn những phán ửng có hại cua thuốc khi sứ dụng. Nội dung chú yêu của dược
lý phản tử (molecular pharmacology) là dược lý học vê tác dụng của thuốc ỏ
mức dưới tế bào (siêu tế bào). Trong thời kỳ năm 1940 đến 1950, sự liên quan về
tác dụng dược lý vả cấu trúc phân tứ thuốc gán liền chặt chẽ với hóa học hữu cư
trong việc tống hợp tim ra thuốc mới: Từ thời kỳ nảm 1960 đến nay với sự phát
tnến mạnh mẽ cúa chuyên ngành hóa sinh học đã có vai trị quan trọng trong sự
tạo dựng dưực một cơ sở khoa học vững chắc cho ngành dược lý học phân tứ. Tiêp
đó đã ra dời một chuyên ngành là hóa sinh dược lý mà đỉnh cao trong
lĩnh vực này là hóa sinh dược lý phân tử dã giãi thích được nhiều nguyên lý,
cơ chê tác dụng của thuốc mà trước đây chưa giái thích đưực, tìm dược nhiều loại
thuốc mới rất dạc hiệu, hướng dẫn dùng thuốc trong trị liệu hợp lý. an toàn và
hiệu quả cao.
Dược lý phân tử thê hiện ờ nhiều giai đoạn của q trình thuốc tác dộng
trong cơ thể, có thê tơng qt như trong hình 1.1 chi cho thây sự tác động của
phân tứ thuốc trong quá trình dược động học (pharmacokinetics) và dược
lực học (pharmacodynamics) dà liên quan chặt chẽ với nồng độ của thuốc tại

tế bào đích để tạo nên sự dáp ứng trong lâm sàng nhưng đồng thời cũng có thế
gây độc do thuốc gây ra.

Trong từng giai đoạn tác dụng của phân tử thuốc trong cơ thể, biểu hiện
hóa sinh của thuốc rất khác nhau và rất phức tạp khơng những do các phản ứng
hóa học xây ra trong cơ thể mà cịn do tính riêng biệt của từng cơ thể có thê gây
ra. Để thấy rõ vấn dề này, chúng ta có thể lấy thí dụ digitalis khi ng vào cơ
thê (hình 1.2). Nhiều q trình hóa sinh học xẩy ra khi dùng thuốc dê tạo nên
tác dụng trị liệu. Khi thuốc vào cơ thể, digitalis sẽ kết hợp đặc hiệu với K’ Na’
ATPase cùa màng tê bào tim ức chế enzym này gây tăng nồng dộ Na’ nội bào
dẫn đến tăng nồng độ Ca
'
*
bơi ánh hưởng đến sự trao dôi Na' và Ca
* ’, dẫn Ca2’
từ ngồi vào màng lươi cơ tim cúa tim, phóng thích vào bào thê nâng nồng độ
Ca2’ sau khi màng bị kích thích, dẫn đến sự tương tác cúa Ca2’ với troponin c đê
ửc chê tropomyosin di chuyển, nâng cao sự tương tác myosin-actin, nâng cao lực
co bóp tim. cái thiện hệ thống tuần hồn dẫn đến có tác dụng khứ dấu hiệu và
triệu chứng suy yếu tim.

11


Liêu Ihuóc sử dung

Sanh khả dọng

Thuốc phân phỗi
t/ong lê bào

Nống dơ thuổc trong
hơ thống tn hồn

Ặ

ĩ

Thc chuyển hỏa
hay bài tiết

Dược

dộng

học

Thanh thải

Phản phổi

Nóng đố thuỗc
ở nờí tác dụng

♦

Đáp ùng
lãm sàng

Dược

lực
Hiộu lục

Dộc tinh

học

Hãu quả

Hình 1.1. Sự liên quan giữa dược động học và dược lực học của thuốc trong cơ thể
(B.G. Katzung, 1992).
Dược lý phân tử không chỉ nghiên cứu trên invitro về mô'i tương quan tác
dụng sinh học và cấu trúc phân tử thuốc như trước đây đà có rất nhiêu cơng
trình nghiên cứu dược tiến hành. Những cơng trình này đã mang đến nhiều kết
luận rất quan trọng trong việc tạo thuốc mổi bởi sự thay đổi cấu trúc khung, đặc
biệt việc thay đổi thêm bớt các nhóm chức trong phân tủ dể tăng giảm tác dụng
của thuốc vê' tính hịa tan, hoạt tính sinh học. Một trong những thành công nổi
bật là nghiên cứu nhũng thuốc chống viêm phi steroid có cấu trúc gọn nhẹ
nhưng tác dụng khơng kém thuốc chống viêm steroid. Ngày nay dược học phân
tử còn đi xa hơn nhiều, đó là sự tác dụng của phân tử thuốc trong hầu hết các
quá trình sinh lý, hóa sinh xảy ra trong cơ thể, từ đó người ta xác định được
khâu chủ chất của phân tử thuốc tác dụng trên một thành phần, một phân tử,
một nhóm tế bào của cơ thể. Dược lý phân tử được thực hiện trên invitro và
invivo vỏi nhiều kỹ thuật rất hiện đại.

Với nhũng tiến bộ mạnh mẽ cúa sinh học phân tử nhất là còng nghệ gen,
dược học phân tử cịn được định hưóng thêm về tác dụng của thuốc đối với ADN,
ARN khơng chỉ về tính di truyền mà cịn dùng thuốc để làm thay đơì hay cảm
ứng vật liệu di truyền, sự tổng hợp protein nhằm đưa đến tác dụng chữa bệnh.

Sự thiếu hụt enzym, sự mất mát sai lạc receptor của tế bào chỉ được điểu trị tốt
bàng phương pháp gen học. Phương hướng dược học phân tủ điểu trị bằng gen có
nhiều triển vọng đầy hứa hẹn giải quyết nhiều bệnh tật hiểm nghèo mà trưỏc
dây chưa thê giái quyết được.

12


Rỏnh nhân uống
digitalis

------------------

Digitalis linn kết đAc hiAu VỚI
Na’ K’ ATPase mang tim

------ ►

ức chế Na
*
* ATPase
K
hay bơm Na
*

Nâng nống đỏ
Na’ nơi báo

Khử triệu chứng va
dâu hiêu suy tim

Nàng nóng độ
Ca2’ nội bào bài ảnh
hương ưao đổi Na7 Ca2’

Cải thiẻn
sư tuán hoân

Đẩy dồng Ca2’ vào
trong màng lưới co
tương cùa tim

Nâng lực
co bốp tim

---------------------------- Nàng cao tương tóc
myosin-actin

* ương tác Ca2’VỚI
Trcpamin c và ửc chế
di chuyển tropomyosin

Phóng thích Ca7’ vao
4---------------------------bào thể sau khi màng
bị kích thích

Hinh 1.2. Sự tương tác phân tử của digitalis với các thành phần của cơ thể dẫn đến
đáp ứng dược lý trong điều trị bệnh nhân suy giảm chức năng tâm thất trái.
II. NHỮNG CON ĐƯỜNG NGHIÊN cứu DƯỢC LÝ PHÀN TỬ

Dược lý phân tử bao gồm tất cả mọi quá trình tác dụng thuốc trong cơ thể
dưới biêu hiện của phân lử thuốc tác dộng gây ra. Do vậy nhiểu con dường do
thuốc gây ra trong cd thể nhưng tựu trung hai cách chính xảy ra:

1. Những tác dụng của thuốc tạo ra.
2. Những thay đổi và tác động trở lại của cơ thể đối với phân tử thuốc.
Hai q trình này có mối hên quan khăng khít với nhau liên quan chặt chẽ
dược lý phân tử ó mức tế bào. Nghiên cứu dược lý phân tử thường phải dựa vào
các kỹ thuật hóa sinh phân tư được sứ dụng như một công cụ sấc bén để nghiên
cứu. Nói đến dược lý học, chúng ta khơng thể khơng nói đến sử dụng súc vật đế
thứ tàc dụng, nghiên cứu in vivo này rất quan trọng vì sẽ cho ta biết được kết
quá cuối cùng của tác dụng Thế nhưng nếu chỉ dừng ở mức độ dược lý kinh điển
này thì chưa thế hiểu được cơ chế phân tử của thuốc tác dụng dưối tế bào. Ngày
nay dược lý kinh điển dược nâng lên mửc dược lý invivo phân tử, nghĩa là trên
những động vật thứ tác dụng dược lý mang gen bệnh như đả xảy ra ở người.
Bằng công nghệ chuyển gen, người ta đã bắt đầu tạo ra những con chuột mang
gen quý giá như vậy dể nghiên cửu quá trình bệnh sinh, tác dụng của thuốc.
Tính ưu việt của nhừng con vật này đốì vối việc nghiên cứu dược lý sẽ gần với

13


con người hơn. khác han ihứ trên những con chuột binh thường như hiện nay do
tác dụng dược lý cùa các con vật nhiều trường hợp không giống nhau, khác xa
đối với con người, (’hang hạn. morphin gây hưng phấn (cơn diên morphin) ớ mèo.
chuột nhắt, loài nhai lại. cá. nhưng tác dụng ức chế rõ ó người, chó. thó. chuột
lang. Trong tương lai. người ta sẽ tạo được những súc vật mang những gen dặc
trưng về bệnh dê thứ tác dụng của thuốc, mở ra những vấn dề mới về dược lý
phân tử được thê hiện ở súc vật thi nghiêm.
1. Nghiên cứu tác dụng của thuốc lên màng tê bào

Màng tế bào là nơi thê hiện đầu tiên về dược lý phán tử do tác dụng của
thuốc lên màng tế bào ảnh hương đến các quá trình hoạt dộng của màng như sự
vận chuyển các chất qua màng, các loại enzym của màng nhất là hộ thòng
receptor của màng. Dè nghiên cứu tác dụng của thuốc lên màng tê bào. người ta
thường chế tạo màng tế bào từ các loại tô chức khácnhau như màng tim. màng
não. màng gan Tuy màng có những đặc tính cơ bán giống nhau nhưng mỗi một
loại màng lại có một dặc lính riêng cho nên kỹ thuật tách màng riêng cho mỗi
loại. Thí dụ giai đoạn dầu tiên nghiên cứu tách màng cần dược đồng thể màng ó
mơi trường khác nhau (báng 1.1).
Bàng 1.1. Môi trường đống thể cho tẻ' bào động vật
Tế
bào
Gan

Não

Mõi trường

Đối tượng sứ
dụng

1. 0,25 M sucrose; 1mM EDTA hepes-NaOH; pH 7,4,

Mục đích chung

2. 0,2 manitol; 50mM sucrose; 1mM EDTA 10Mm hepes-NaOH; pH 7.4.

Mitochondria

3. Như (1) cộng thêm 0.1% etinanoi

Peroxison

4. 0,25 M sucrose; 25mM KCI; 5 mM MgCI; 20 mM tris-HCI; pH 7,4

Nhản (nuclei)

0,35 M sucrose. 1mM EDTA; 0,5mM MgCI2; 20 mM MES-NaOH; pH 6,5

Synaptosom

Màng tế bào dược tách ra ở dạng thơ bàng sự phân loại những phần ngồi
màng bằng phương pháp tâm lạnh 4 - o°c vài lần ồ tốc độ thay đổi từ 800 vòng/
phút giai đoạn dâu lấy dịch nổi, sau đó ly tâm 3000 vịng/ phút thời gian20 phút
lấy phần cặn màng dược đồng thể hóa trong mơi trường 0,25 M sucrose có 1 mM
dithiothreitol. Đê có loại màng tinh sạch, người ta thực hiện siêu âm ly Lâm
gradien nồng độ sucrose, thí dụ màng plasma ở tỷ trọng 1,07 -1.19: màng Golgi
tý trọng 1,05 1.12. Phương pháp siêu ly tâm theo gradien tý trọng cho phép
tách riêng các phần màng và tế bào ra từng phân đoạn.

2. Con đưàng nghiên cứu dược lý phân tử đôi vối receptor mảng tế bào

Dược lý phân tứ về recepto (receptor) màng tế bảo rất đa dạng và phức tạp
liên quan về tác dụng và các biêu hiện hóa sinh phân tứ ở mức dưới tế bào (xem
chương 8. 9 và 10). Hai phương pháp chú yêu nghiên cứu hóa sinh dược lý phân
tứ receptor màng tế bào là nghiên cứu hóa sinh tế bào và hóa sinh phóng xạ.
Đặc trưng cùa receptor nói chung và receptor màng nói riêng là sự kết dính đặc
hiệu của ligADN VỚI receptor màng tê bào. Do vậy dể nghiên cứu một receptor

14

dạc trưng nào dó cúa màng tố bào. người ta thường dùng chất ligADN (chất liên
kết) dược gan II hay l4(' dê’ xác dinh receptó của chúng. Kill cho ligADN gán
phóng xạ phan ưng vói receptor của màng, chúng sẽ tạo hên kêt vững bền phức
họp hgADN receptor. Xác định tý lệ. mức độ liên kết và hĩnh dạng liên kết dạc
tiling có thè cho biết nhùng đặc tinh của q trình này. Hiện nay dơi VỚI thuốc
hên quan đến receptor màng tế bào thì tất cá các thuốc này trước khi dem thủ
invivo dều dưực thư invitro về tính hên kết đế loại bó nhúng thuốc khơng có
tinh hên kêt cao Bói vì tinh hèn kết càng cao thi hoạt tinh tác dụng càng lờn. Có
the nói dây là phương pháp thứ sàng lọc rất tốt, hữu hiệu mà hầu hêt các nưdc
phát triển nghiên cứu vế thuốc đều áp dụng phương pháp này. Phương pháp này
cỏn cho phép phân dinh dược ái lực của thuốc đối vởi receptor, phân loại thè
năng từng loại thuốc.

3. Con đường nghiên cứu dược lý phân tử đối vởi enzym tế bào

Tế bào có khống 50.000 loại protein mà phần lỏn chúng là những enzym
và protein có tác dụng sinh học. Đo vậy con đường nghiên cứu hóa sinh dược lý
phân tứ qua enzym tê bào râì rộng mơ và chính nhờ lác dộng của thuốc lên
cnzyni đã dưa đến những tác dụng dược lý phân tứ hữu hiệu trong diều trị bệnh.
Enzym tê bào chia làm hai loại lỏn về vị trí ờ trong tê bào.
a. Enzym màng tẽ báo. Loại enzym này có nhiều vai trị về tác dụng thuốc.
Nhiều enzym hên quan chặt chẽ VỚI tác dụng hóa sinh dược lý phân tử thuốc
như adenylcyclase, guanincyclase, ATPase. Con dường nghiên cửu hóa sinh dược
lý phân tử qua những enzym này cho biết được nhiều cơ chè thuốc quan trọng
(xem chương 8, 9 và 10). Nhiều phát hiện mới về cơ chế tác dụng dược lý phân tử
cùng xuất phát từ những nghiên cứu này đã được áp dụng trong lâm sàng.

b. Enzym nội bào. Enzym nội bào đủ các loại enzym thực hiện các q

trình xúc tác chuyển hóa các chết bao gồm enzym hệ thống oxy hóa khử
(oxidoreductase), enzym vận chuyển (transferase), enzym thủy phân
(hydrolase), enzym phân cắt (lyase), enzym đồng phân hóa (isomerase) và enzym
tống hợp (ligase). Những loại enzym này chịu sự tác động kích thích hay kìm
hãm bởi phán tứ thuốc. Để thây rõ diều này có thể lấy thí dụ trong chu trình
Krebs, một chu trình hóa sinh quan trọng liên quan dén nhiều q trình chuyển
hóa cùng chịu nhiều tác động bởi phân tử thuốc, dược thấy ờ hình 1.3. Trong
hình này chi cho thấy mepaccrin (atebrin), thuốc phòng chống sốt rét, tác dụng
tiêu diệt thể vơ tính ký sinh trùng sốt rét ức chế enzym rnalat dehydrogenase
xúc tác thành oxaỉoacetat. Sự tổng hợp acid citric của chu trình Krebs giai đoạn
dầu tiên của chu trình dược xúc tác bởi citrat synthase bị ức chế bởi kháng sinh
streptomycin, cocain, salicylat. Sự chuyển isocitrat thành o^alosuccinat nhờ
isocitrat dehydrogenase bị kìm hãm bởi morphin, thuốc tè, thuoc ngủ. Giai đoạn
a-cetoglutarat dược chuyển hóa thành succinyl- CoA nhờ phức hợp enzym acetoglutarat dehydrogenase có 5 coenzym tham gia là TPP, acid lipoic, CoA,
FAD. NAD' VỚI ba enzym xúc tác là a-cetoglutarat dehydrogenase, *
trans
succinylase, dihydro lipoyl dehydrogenase đã bị ức chế bởi kháng sinh
tetracyclin, aureomycin và salicylat. Ờ giai này arsenit củng ức chê phức hợp
enzym trên.

15


Quá trình khứ hydro cúa succinat thành fumarat nhờ sự xúc tác bói
succinat dehydrogenase bị kìm hãm bời malonat và morphin cũng như salicylat.

CMj—co*s
Ct
Ac«ty<-C»A

McpAcrĨA

o

Ictriur

II

MALAT
ữlMYOAOCtNE

C-COO-

*
oA-5

CHt-cooH.o

KADHtK

HO-CM-COO"

CH.-COO’
é-COO-

HAD

CHj-COO’
CikXr

Slrâplọmyc
Coca»Ạ

ÍH, —too"
ĩ. M«lđt

[acomiĩaií I

[fuma mam]
FluDroaCtftal

Crt.-fioo"

Ma0

C-COO

CH-COC'
CŨ- ACenal

OOC-t-M
Fvmorâỉ

Mor ph2A0M1__

tUCciMAf
QtMyp«đHMÀll I

SaliCylal

H.0

__

CHU TRINH KREBS

FAD
---------- Malonal
CHt-COO’

Ộh-coo'

^-COO’

c H|—ỒOO"

hO-CH-COO“

Morphia

Ihufelf '

Svccinot

GTP

Ĩhụ3c

CởA-SH

MAO

ngú

*
NAOH

H

6DP*P<

SUCCINVL . CoA

Iftocibat

ItOCITAAT
DfHY0AO««MA»r

iw-coo"

ỗHr-éoo"

Arnnlt

5YNTHI TA 5f

CH-COO"

NAOH* H

OằC*S-CcA

CO

Stf<c>Rwl-CoA

CHgCOO

cw
CO

O = C-COO'
OôôUằWCC>MAf .
I_ ãããôS**

'1

Mn1 [PinVếAOStMAO [

O=C-C00
a- K< ôf/vte

trcyciin

Saticyldt

Hỡnh 1.3. Tác động của một số loại thuốc đến enzym của chu trinh Krebs.
Được 'í’ phân tứ thuốc được nói kỹ nhất đó ĩà những loại vitamin dùng làm
thuốc, bói vì cơ chế phân tử tác động của loại này được nghiên cứu rất kỹ và có

nhiều tác dụng trong cuộc sống bình thường cũng như chừa bệnh.

Cơ chế dược lý phân tử của vitamin được biết từ lồu khi một số bệnh do
thiếu vitamin gây ra như bệnh tê phù, chảy máu, viêm loét, thiếu máu...
Vitamin là thành phần coenzym của nhiều loại enzym cần thiết cho sự hoạt
động của enzym. Chẳng hạn sự hoạt động bình thường của enzym oxy hóa khứ
loại dehydrogenaza (dehydrogenase) cẩn có coenzym NAD’ và NADP' mà trong

16


thành phan cấu tạo này có vitamin pp. Thiếu vitamin pp (ngày nay gọi niacin là
lén chung cùa acid nicotinic và dẫn xuất) sinh bệnh viêm lưỡi, viêm miệng, sụt
cán. bệnh nặng đặc trưng là bệnh penllagra, viêm da, tiêu cháy, sa sút trí tuệ.
Vitamin Bj (riboflavin) là thành phần
ACE
covnzym PAD. DMN cần cho 20 loại
enzym dehydrogenase hoạt động. Khi
thiêu vitamin này sẽ gây bệnh rối loạn
tiêu hóa. cương tụ kết mạc, viêm giác
mạc. viêm lưỡi, loét môi, nứt mép.
viêm da tăng tiết bã nhờn, da khơ có
enalapril
vẩy. thiếu máu.

Trên đây chỉ nêu một vài thí dụ
về tam quan trọng biêu hiện dược lý
phân tứ về coenzym mà thành phần
chứa các loại vitamin. Dưực lý phàn tử
về vitamin dược nói và viết nhiều ở các

sách hóa sinh, dược lý về cơ chế tác
dụng và ứng dụng trong cuộc sống,
trong chăn nuôi, trong điều trị.

Nhiều con dường nghiên cứu dược
lý phân tứ trên enzym đã phát hiện
được những cơ chế phân tứ về tác dụng
thuốc đến tế bào đã góp phần chính
xác dùng thuốc trong điều trị chăng
hạn việc tìm ra cơ chế ửc chế enzym
chuyến angiotensin được áp dụng
trong diều trị tàng huyết áp như
enalapril (vasotec) có cơ chế dược lý
phân tứ như hình 1.4.

Zn‘
YHrí xức tác

irí xúc tác

ami no tân

carboxy 1Ịn

Ngoài lõ bão

■I’l’gA’
Trong fi'bão

w'W1»

Đoan diuyỉn ming

COOH

Hlnh 1.4. Cơ chế phẳn tử chất ửc chế
enzym chuyển angiotensin. ACE: enzym
chuyển angiotensin (angiotensin
converting enzym). Enalapril (vasotec):
chất ức chế enzym chuyển angiotensin.

Cơ chế ức chế enzym chuyển angiotensin là do sự tương tác giữa phân tử
enzym chuyển angiotensin vỏi enalapril, ửc chế vị trí Zn2+ cần cho sự xúc tác.
Enzym chuyến angiotensin là loại kininase II, EC.3.4.11.1. là một protease có
hai nhóm kẽm, nên nó là loại metalloprotease.

Enalapril kìm hãm men chuyển cản trở việc hình thành angiotensin II là
chất gây co mạch rất mạnh đồng thời ức chế thối hóa bradykinin là chất giãn
mạch. Do khơng có angiotensin II nên vỏ thượng thận không tiết aldosteron đê
tang tái hấp thu nước và Na', hệ giao cảm bớt tảng hoạt động, vùng dưới đổi yên cũng được tiết ra arginin - vasopresin chống lợi niệu. Bradykinin còn thúc
đây làm tăng các prostagladin giãn mạch. PGI2 và PGE2.
Con đường nghiên cứu dược lý phân tử enzym cịn có thể cho biết kiểu tác
dụng của thuốc, chảng hạn nghiên cứu về cơ chế giác ngủ của nuciferin, alcaloid
của cây sen và chlopromazin, Nguyễn Xuân Thắng đã thấy rằng, sự ức chê K
*,
.
*
Na
ATPase màng não chuột của nuciferin là sự ửc chế không cạnh tranh
ĐAI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI,

TRUNG TAM THÔNG TIN THƯ VIỆN
ravn

I KTT1 À

0 /\.


(noncompetitive) nghĩa là nuciferin có thể ửc chế K’ Na' ATPase và phức hợp
enzym K
* Na
*
ATPase với cơ chất ATP. Trong khi đó chlopromazin chỉ ức chè K'
Na’ ATPase theo kiểu ức chế khơng cạnh tranh một phía (uncompetitive), nghĩa
là chỉ khi enzym K
* Na
*
ATPase liên kết với cơ chất ATP tạo phức hợp thành
phần: ATPase - ATP - chloromazin khơng cho ATPase phân hủy thành ADP và
giải phóng năng lượng. Từ sự khác biệt trên đà có thê cho phép giải thích tinh
ữu việt của nuciferin, alcaloid của tâm sen đã gây giấc ngủ sinh lý không mệt
mỏi như giấc ngủ do chlopromazin gáy ra. Hơn thế nửa có thề giải thích cơ chế
aminazin dùng cho người thần kinh thao cuồng hay hoạt dộng, cuồng phá phai
dùng chlopromazin vì người bị bệnh luôn hoạt động cần phân húy nhiều ATI’ để
có năng lượng thì khi tạo phức ATPase - ATP đã bị chlopromazin chặn lại. Mật
khác bơm K
* Na’ liên quan chặt chẽ hoạt động của ATPase gắn liền với quá
trình thay đổi điện thế dọc màng tế bào.

Nhiều quá trình dược lý phân tử của thuốc tác động đến enzym dê ức chế
hay hoạt hóa enzym cũng như tác động của thuốc lên enzym tạo ra nhùng chất
thông tin thứ hai, nhửng tín hiệu màng đã và đang được nghiên cứu sâu sắc dế
hiểu rõ thêm cơ chế dược phân tử của thuốc tác dụng ở mức dưới tế bào trong cơ
thê của con người.
4. Con đường nghiên cứu dược lý phân tử trên gen

Ngày nay gen học đà phát triển đến đỉnh cao đâ dược áp dụng trong nhiều
ngành sinh học. Công nghệ gen đã được áp dụng trong ngành y dược để sản xuất
thuốc, chân đoán và liệu pháp điểu trị gen. Do vậy con dường nghiên cứu dược lý
phân tử trên gen đã và đang được quan tâm và phát triển mạnh mẽ. Hiện nay
nói đến thuốc, người ta không chỉ quan tâm đến tác dụng chữa bệnh của thuốc
mà lưu ý rất nhiều đến hậu quả của thuốc về những tính chất liên quan đến gen
học như vấn để thuốc gây đột biến gen, tác hại xấu lâu dài của thuốc. Trước đây,
việc nghiên cứu dược lý phân tủ trên gen chưa thuận lợi, nhưng ngày nay, nhờ
các kỹ thuật hiện đại về công nghệ gen người ta có thè đi sâu được tác dụng cùa
thuốc trên gen bằng kỹ thuật PCR (polymerase chain reaction). Phản ứng trùng
hợp này cho phép khuếch đại những đoạn rất nhỏ ADN (axit desoxyribonucleic)
tảng lên hàng chục triệu lần để nghiên cứu và phân tích. Nhiều kỹ thuật khác
như tách dòng từ hệ ADN, truyền ADN, chọn lọc và phân tích các thể tái tổ hợp.
cho biết được nhiều điểm mỏi rõ ràng vê gen mà thuốc đã tác động như thê nào
đến gen hoặc ảnh hưởng đến gan. Kỹ thuật di truyền có thế cho phép nghiên cứu
vể tác dụng thuốc đến sự tổng hợp protein vả từ đó bằng con dường ngược dịng
hiểu được thuốc tác động vào gen nào. Hiện nay bằng phương pháp nhân bân
ngược dòng sau khi tách được protein receptor, con người đã tìm được những gen
sản sinh ra các loại receptor đó.

Kỹ thuật di truyền phân tứ là con đường rộng lớn cho nghiên cửu dược lý
phân tử trên gen sẽ cho nhiều kết quả mới về sự hiểu biết sâu sắc dược lý phàn
tử mà từ đỏ sẽ tìm ra thuốc mới như mong muốn của con người cũng như hiểu

biết về việc sử dụng thuốc ngày càng tốt hơn nữa.

18


III. Dược LÝ PHÀN TỬ TRONG ĐIỂU TRỊ
Nguyên tắc cơ ban dùng thuốc là phái đúng loại thuốc dùng dể chữa bệnh
dung heu lượng, đúng con dường dưa thuốc vào cơ thế, nhàm mục đích có tác
dụng điểu trị cao nhất mà khơng gây tác dụng có hại. Để thực hiện được nguyên
tác cư bán này người thầy thuốc cần phải hiểu đầy đủ dược lý phồn tử cũa thuốc
sú dụng cho bệnh nhân. Chảng hạn thuốc điều trị tăng huyết áp bao gồm nhiêu
loại thuốc mà mỗi loại có tác dụng riêng đê làm hạ huyết áp. Tâng huyết áp chi
là biểu hiện cúa triệu chứng mà chưa phái là nguyên nhân. Cho nên khi hiểu
dược dược lý phân tứ thì sử dụng thuốc sẽ tốt hơn, có hiệu quá. Ví dụ như người
bệnh lãng huyết áp do quá trình rối loạn chuyển hóa mỡ gây xơ vửa động mạch
dang có cơn tăng huyết áp cao đe dọa đứt động mạch máu não thì hiểu cơ chê
tác dụng cúa thuốc ở mức hóa sinh dược lý phân từ gây ra tác dụng nhanh
chóng làm hạ huyết áp lúc đó là tối cần thiết. Trong trường hợp này, ngoài
những thuốc làm hạ huyết áp, an thần thì biện pháp giảm áp lực huyết âp
bằng thuốc 1Ợ1 niệu mạnh là cần thiết vi thuốc 1Ợ1 tiểu tác dộng lên ống thận
xúc tiên dào thải natri và nước, kết quả giảm thể tích trong mạch nên giảm áp
lực máu. Trong thực tế thuốc điểu trị tảng huyết áp làm giảm áp lực máu bàng
nhiều cách:

1. Giám tốc độ, sức co bóp và công suất tim, hiệu quả sẽ giảm bớt lực lưu
thông của máu dè lên thành mạch.
2. Khử bớt nhịp của tim làm cho mạch máu giảm ãp lực căng phồng, kết
quả giảm áp lực ép thành mạch và giảm cung lượng tim.

3. Giám thể tích máu lưu thơng bởi ngăn chặn sự hấp thu trở lại nước và

các chất điện giải của thận.
Như vậy đê’ điều trị tãng huyết áp sè thực hiện nhiều cơ chế tác động khác
nhau tùy theo mức độ bệnh và tình trạng người bệnh. Rõ ràng ràng, trong trường
hợp này phái hiếu sâu sắc hóa sinh dược lý phân tử của thuốc cần sử dụng.

Trên cơ sỏ nghiên cứu các thuốc điếu trị tăng huyết áp về mặt dược lý phân
tủ người ta đã chia được chín loại chủ yếu mà cơ chế hóa sinh dược lý phân tử
khơng giống nhau, có thể nêu như sau:

1. Giả chất chủ vận adrenergic kích thích các receptor a ỏ trung ương não
để làm giảm trương lực ngoại vi. Kìm hãm sự co bóp tim bởi sự kích thích trung
tâm vận mạch não làm giảm sức chảy dịng máu nên giảm áp lực ép thành mạch.
Tốc độ tim giảm.
2. Phong bê hạch khử kích thích thần kinh giao cảm của tim và mạch máu.
Tuy nhiên, sự giám áp lực mạch máu chỉ áp dụng trong sự lên cơn.
3. Giám tác động catecholamin ngoại vi bằng sự khử nhịp mạch, khử kích
thích thần kinh giao cảm của mạch máu, giảm sự kháng và áp lực máu bởi sự
ngàn chặn thu nhận và phóng thích noradrenalin, hủy tác dụng bởi MAO.
4. Phong bế a ■ adrenergic giảm sức cản thành mạch và áp lực máu bởi sự
ức chê receptor a, - adrenergic.

19


5. Úc chê' kênh chuyển calci, giảm sức cản ngoại VI. co bóp cơ trơn, do khứ
tốc độ tim và sự co bóp.
6. Phong bê p, ức chế dẫn truyền của sự kích thích receptor p - adrenergic
của thần kinh giao cảm, giảm bài tiết renin thân.
7. Giảm trương lực mạch cơ trơn, giảm mạch máu do nới lỏng cơ vân của
thành mạch, tác dụng trực tiếp lẽn tiếu dộng mạch ngoại biên.

8. Úc chê enzym chuyên angiotensin.
9. Thuốc lợi tiêu, đào thải muối nước, giâm thê tích máu trong mạch nên
giám áp lực máu.

Thí dụ trên chỉ là một trong râ't nhiều thí dụ về sự liên quan hóa sinh
dược lý phân tử dược ửng dụng trong lâm sàng. Hiện nay, do sự phát triển
mạnh mẽ của y học thì dược lý phân tứ càng dược quan tâm và chú ý hơn vì
chính nó đà đưa lại nhiểu tiến bộ trong cơng tác điều trị bệnh chính xác, an
tồn và hữu hiệu hơn.

20