Tổng quan về hoạt động của receptor màng tế bào đối với tác dụng của thuốc

.......

...................... ......... .....................

..........................................................................m

BỘ YTẾ
TRƯỜNG ĐH DƯỢC HÀ NỘI

Nguyễn Xuân Bắc

TỔNG QUAN VÊ HOẠT ĐỘNG CỦA RECEPTOR MÀNG TÉ BÀO
ĐỔI với TÁC DỤNG CỦA THUỐC
m

Giáo viên hướng dẫn : GS-TS Nguyễn Xuân Thắng
Thời gian thực hiện

: 1/2007 - 5/2007

Nơi thưc hiên

: Bô môn Hóa Sinh ĐH Dươc HN

Hà Nội - Tháng 5/2007

ỉHi

........ —

....... ...................

Iffi


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin cảm ơn GS - TS Nguyễn Xuân Thắng - Bộ môn Hóa
Sinh trường ĐH Dược Hà Nội. Trong thời gian qua nhờ sự hướng dẫn, chỉ bảo
tận tình của thầy mà em đã hoàn thành luận văn của mình.
Em xin cảm ơn các thầy cô trong trường ĐH Dược Hà Nội đã trang bị
cho em những kiến thức cơ bản về Y - Dược, xin cảm ơn các thầy cô trong bộ
môn Hóa Sinh trường ĐH Dược Hà Nội đã trực tiếp giúp em trang bị những
kiến thức về hóa sinh, những kiến thức đó là cơ sở để em hoàn thành luận văn
và tiếp tục học hỏi nâng cao kiến thức của mình.
Em xin cảm ơn các cô chú trong thư viện trường ĐH Dược Hà Nội, thư
viện khoa học kỹ thuật, thư viện quốc gia, đã tạo điều kiện cho em tìm tài liệu
để hoàn thành luận văn của mình.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã tạo điều
kiện, giúp đỡ em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên: Nguvễn Xuân Bắc


DANH MỤC CÁC TỪ VIÊT TẮT

• ACTH: Adrenocorticotropin hormon.
Hormon kích thích vỏ thượng thận.
• ADP: Adenosine diphosphate.
• AMPv: 3 \5 ’-Adenosine monophosphate.
• ARNm: ARN thông tin.

• ATP: Adenosine trisphosphate.
• EGF: Epidermal growth factor.
Yếu tố tăng trưởng biểu bì.
• FGF: Fibroblast growth íactor.
Yếu tố tăng trưởng nguyên bào sơ.
• DAG: Diacyl glycerol.
• GDP: Guanyl diphosphate.
• GH: Growth hormon.
Hormon tăng trưởng.
• GMPv: 3 \5 ’-Guanin monophosphate
• GTP: guanyl trisphosphate.
• HGF: Hepatocyte growth íactor.
Yếu tố tăng trưởng tế bào gan.
• INF: Interíeron.
• IP3: 1,4,5 inositol trisphosphate.
• LDL: Low density lipoprotein.
Lipoprotein tỷ trọng thấp.
• MAPK: Mitogen-activated protein kinase.
Protein kinase hoạt hóa phân bào.


PDE: Phosphodiesterase.
PDGF: Platelet-derived growth factor.
Yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc tiểu cầu.
PKA: Protein kinase A,
PKC: Protein kinase c.
PKG: Protein kinase G.

PLC: Phospholipase c.
PTH: Parathyroid hormon.

Hormon tuyến cận giáp.
RAMP: receptor activate modulate protein.
Protein điều hòa hoạt động receptor.
TNF: Tumor necrosis íactor.


MỤC LỤC

Trang
1. Đặt vấn đề...................................................................................................1
2. Khái niệm và chức năng của receptor.................................................... 2
2.1 Khái niệm.......................................................................................... 2
2.2 Chức năng của receptor hoạt hoá.......................................................3
3. Những con đường hoạt động của receptor màng tê bào........................5
3.1 Các loại receptor màng tế bào...........................................................5
3.2 Sự hoạt động của receptor màng tế bào đối với tác dụng của
thuốc.................................................................................................6
3.2.1 Khái quát..................................................................................6
3.2.2 Receptor tạo kênh chuyển ion (ICR)....................................... 11
3.2.3 Receptor kết dính với protein G (GPR)................................... 17
3.2.4 Receptor kết dính với với protein kỉnase (PKR)..................... 38
3.2.5 Receptor đáp ứng miễn dịch................................................... 45
4. Những kết luận rút ra.............................................................................46
5. Kiến nghị..................................................................................................47
Tài liệu tham khảo
Phụ lục


1. Đặt vấn đề.
Receptor đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì và phát triển sự sống

trên trái đất. Mọi tế bào sinh vật đều có receptor: từ tế bào chưa có nhân đến
các tế bào nhân thật, từ các tế bào của cơ thể đơn bào đến các tế bào của cơ
thể đa bào đều có receptor. Receptor là phân tử trung gian quan trọng trong
mọi quá trình sống của sinh vật: từ quá trình cảm ứng, quá trình trao đổi chất,
đến quá trình sinh sản.
Cở sở của sự sống là các chất hữu cơ tổng hợp chủ yếu từ thực vật nhờ quá
trình quang tổng hợp phải có các receptor trong lục lạp tiếp nhận photon ánh
sáng để chuyển năng lượng ánh sáng thành năng lượng hoá học.
Đối với con người, receptor có mặt trong mọi tế bào để tiếp nhận các thông
tin ngoại bào điều chỉnh mọi hoạt động của tế bào. Hoạt động của các hệ
thống sống quan trọng của con người như hệ thần kinh, hệ nội tiết đều phải
thông qua sự tác động trên các receptor. Các tế bào của hệ miễn dịch cũng có
các receptor có vai trò nhận biết, hoạt hoá các thành phần của hệ miễn dịch để
làm tăng khả năng loại trừ các yếu tố có hại đối với cơ thể.
Ngày nay, người ta càng thấy được vai trò của các receptor bởi receptor là
đích tác dụng chính của đa số thuốc đang được sử dụng. Nghiên cứu về
receptor sẽ giúp giải thích các tác dụng của thuốc và là cơ sở để các bác sỹ,
dược sỹ sử dụng thuốc hợp lý, an toàn, hiệu quả đồng thời có thể mở ra các
hướng điều trị mới và phương pháp nghiên cứu thuốc mới hiệu quả hơn.
Những hiểu biết của con người về receptor không ngừng được phát triển,
càng ngày người ta càng có thêm nhiều sự hiểu biết về hoạt động của các
receptor, nhưng hiểu biết của con người về receptor vẫn còn hạn chế đặc biệt
là về các receptor hoạt hoá. Đã có nhiều tài liệu viết về receptor, tuy nhiên,
chưa có nhiều tác giả thấy được vai trò của receptor hoạt hoá. Gần đây, một số
tác giả như H.P.Rang, M.M.Dale, J.R.Ritter, P.K.Moore, KD Tripathi, GS-TS

1


Nguyễn Xuân Thắng nêu ra vai trò quan trọng của receptor hoạt hoá trong Y

học - thể hiện một bước tiến lớn trong sự hiểu biết về receptor.
Trong phạm vi luận văn tốt nghiệp đại học, chúng tôi thực hiện đề tài Tổng
quan vê hoạt động receptor màng tế bào đối với tác dụng của thuốc với các
mục tiêu sau:
1. Làm sáng tỏ vai trò của receptor hoat hoá dối với tác dụng của thuốc.
2. Rút ra một số ứng dụng trong việc sử dụng thuốc tác dụng trên các
receptor,
2. Khái niệm và chức năng của receptor.
2.1 Khái niệm.
a) Khái niệm phân tử về định nghĩa. [13, 17]
Receptor là những protein có phân tử lượng lớn, có khả năng nhận biết và
gắn đặc hiệu với một số phân tử khác còn gọi là chất liên kết (ligand) ở ngoài
tế bào đích có thể nội sinh hay ngoại sinh. Receptor có thể cư trú ở màng tế
bào hay ở bên trong tế bào, có khả năng truyền đạt thông tin hoá học từ một tế
bào khác thông qua vai trò của ligand. Đó là loại receptor hoá học
(chemoreceptor). Phân tử ligand gắn với receptor thường rất nhỏ so với phân
tử receptor và đặc hiệu với receptor của nó.
b) Khái niệm sinh lý về định nghĩa. [17, 24, 41]
Receptor là tập hợp một nhóm tế bào hay tập hợp các mô giữ vai trò chức
năng sinh lý của cơ thể như sự đáp ứng nghe, nhìn, áp lực, nhiệt độ. Đó là các
loại receptor cơ học (mecanoreceptor), receptor áp suất (baroreceptor),
receptor nhiệt độ (thermoreceptor), receptor thể tích (voloreceptor)...
Trong luận văn này, chúng tôi chỉ đề cập đến các receptor màng tế bào.
Đây là một loại receptor hoá học liên kết với các ligand ưa nước - là các thông
tin hoá học không có khả năng khuyếch tán qua màng sinh chất của tế bào.
Các ligand chúng tôi quan tâm là các phân tử thuốc dùng trong lâm sàng.

2

c) Khái niệm receptor hoạt hoá. [18, 38, 43, 44]
Receptor hoạt hoá là receptor đã được thay đổi trạng thái không gian ở
dạng hoạt động sau khi kết hợp với ligand. Receptor
hoạt hoá có
thể còn liên .
^ ----------------- =
kết với ligand hay đã đươc ligand chuyển tin cho

re c e p tor ri ílancr hnat hná

Receptor hoạt hoá có hiệu lực đối với nhiều quá trình hoạt động của tế bào,
tạo ra tác dụng sinh học của các ligand. Các hoạt động của receptor hoạt hoá
như: thay đổi tính chất lý hoá của receptor; liên kết các tiểu phân tạo thành
kênh chuyển ion qua màng tế bào với tốc độ rất nhanh; receptor di chuyển
trong lớp lipid màng tế bào đến enzim, hoạt hoá enzim xúc tác tạo thông tin
thứ hai; enzim của receptor được kích hoạt thực hiện quá trình phosphoryl
hoá.
Receptor muốn trở thành dạng receptor hoạt hoá cần phải có sự tác động
của các ligand. Ligand là các phân tử có trọng lượng phân tử nhỏ,.có khả năng
gắn đặc hiệu với các receptor. Các ligand khi gắn với receptor làm receptor
biến đổi thành receptor hoạt hoá được gọi là các chất chủ vận (agonist) của
receptor. Ngược lại, các chất khi gắn với receptor không làm biến đổi receptor
thành dạng receptor hoạt hoá được gọi là các chất đối kháng (antagonist).
Những chất khi gắn với receptor hoạt hoá làm giảm hoạt động của các
receptor này được gọi là các chất có hoạt tính âm (inverse agonist). Các thuốc
sử dụna hiện nay thường là các agonist hoặc antagonist.
2.2 Chức năng của receptor hoạt hoá. [17]
a) Tham gia vào quá trình đưa protein được tổng hợp rời màng tế bào.
Ví dụ như receptor của lipoprotein và receptor của IgA. Đây là các receptor
đặc biệt, bình thường hoạt động ở màng tế bào nhưng khi gắn với ligand thì nó

có khả năng vận chuyển ligand vào bên trong tế bào rồi quay trở lại vị trí ban
đầu ở màng tế bào. Những loại receptor này như chất mang, không có tác
dụng khuyếch đại thông tin thứ nhất. Receptor lipoprotein vận chuyển
lipoprotein vào trong tế bào. Phân tử kép IgA từ lòng mạch kết hợp với

3


receptor trên tế bào biểu mô ruột, hình thành phức hợp receptor-IgA di chuyển
vào phía màng lòng ruột rồi tách IgA vào lòng ruột. Receptor đi trở lại vào
bào tương, sau đó quay về màng lòng thành mạch để đón nhận phân tử IgA
mới. Với cơ chế này, đoạn Fc của IgA thông qua các receptor để kháng thể
này tiết ra nước bọt, sữa, niêm mạc đường hô hấp và các niêm mạc khác.
b) Tạo kênh chuyển ion.
Một số receptor hoạt hoá, ví dụ như dạng hoạt hoá của receptor nicotinic
acetylcholin, receptor glutamate, receptor GABAa, receptor glycin tạo thành
kênh cho phép các ion di chuyển giữa ngoại bào và bào tương qua màng sinh
chất. Các receptor hoạt hoá này làm thay đổi sự phân bố điện tích giữa trong
và ngoài màng tế bào (khử cực hoặc ưu cực hoá) có vai trò quan trọng trong sự
dẫn truyền tín hiệu thần kinh.
c) Các receptor hoạt hoá ảnh hưởng tới hầu hết các quá trình chuyển
hoá trong tế bào.
Các receptor sau khi được hoạt hoá bởi ligand tác động làm biến đổi hoạt
tính của nhiều enzim xúc tác cho các quá trình chuyển hoá trong tế bào làm
thay đổi tốc độ chuyển hoá các chất, thay đổi tính chất, chiều hướng chuyển
hoá. Tiêu biểu cho sự tác động này là hoạt động của các receptor hormon như
receptor insulin, receptor glucagon.
d) Receptor với sự tồn tại, phát triển, và biệt hoá tế bào.
Đây là sự tác động cộng hợp của nhiều receptor hoạt hoá tác động lên
nhiều quá trình sống của tế bào trong dó quan trọng là quá trình điều hoà quá

trình sao mã và dịch mã tổng hợp protein. Có thể thấy rõ vai trò này của các
receptor hoạt hoá thông qua sự hoạt động của receptor của các yếu tố tăng
trưởng như GH, FGF, EGF, HGF, PDGF, các cytokin.
e) Receptor hoạt hoá với quá trình dẫn truyền thần kinh.
Các tín hiệu thần kinh được truyền đi nhanh nhờ các receptor tạo kênh ion
và được điều hoà bởi nhiều receptor khác đối với việc tổng hợp, dự trữ, giải

4


phóng, thu hồi các peptid và các amin dẫn truyền thần kinh, đảm bảo cho sự
hoạt động hài hoà của hệ thần kinh.
f) Receptor hoạt hoá với quá trình đáp ứng miễn dịch.
Đối với cả hệ miễn dịch tự nhiên và hệ miễn dịch đặc hiệu, các receptor
đều có vai trò quan trọng làm tăng cường sự hoạt động, sự phối hợp hoạt động
của các thành phần của hệ miễn dịch trong việc loại trừ các kháng nguyên, các
vi sinh vật để bảo vệ cơ thể. Các receptor của hệ miễn dịch gồm receptor
cytokine, receptor trên màng tế bào lympho B, T.
g) Receptor đối với tác dụng của thuốc.
Đây là vai trò quan trọng của receptor được các nhà nghiên cứu dược lý
phân tử rất quan tâm bởi đa số các thuốc đang được sử dụng hiện nay đều tác
dụng trên các receptor của tế bào. Các thuốc sử dụng là các chất chủ vân, chất
đội kháng trẽn- r e c e ptor hoặc các thuốc làm thay đổi nồng đố các ligand nội
sinh tại receptor đích để điều chỉnh lại hoạt động của tế bào, mô, và toàn cơ
thể trong các trường hợp bị rối loạn và các trường hợp bệnh lý. Các receptor
của thuốc bao gồm tất cả các receptor của các thông tin hoá học nội sinh và
gồm cả các receptor của tế bào mà chưa biết ligand nội sinh của nó.
3. Những con đường hoạt động của receptor màng tế bào.
3.1 Các loại receptor màng tế bào: Gồm 3 loại chính. [1,17,38,42, 43]
a) Receptor tạo kênh chuyển ion (ion channel coupled receptor-ICR).

Receptor loại này có đặc tính là các tiểu phân của phân tử receptor tạo
thành kênh chuyển các ion Na+, K+, Ca2+,

cr.

Thí dụ các như receptor

nicotinic acetylcholin, receptor glutamate, receptor GABAa, receptor glycin.
Tốc độ tác động cỡ khoảng miligiây.
b) Receptor kết dính với protein G (G protein coupled receptor-GPR).
Receptor loại này khi được hoạt hoá sẽ tác động trực tiếp lên các protein G
để gây ra các đáp ứng trong tế bào. Thí dụ các loại receptor của amin dẫn

5


truyền thần kinh như receptor adrenergic, receptor opioid. Thời gian tác động
thường là giây.
c) Receptor kết dính protein kinase (protein kinase coupled receptorPK R).
Receptor nhóm này có enzim thực hiện quá trình phosphoryl hoặc liên kết
với một kinase nội bào khác. Thí dụ như receptor GH, receptor EGF, receptor
INF, receptor insulin. Thời gian hoạt động của loại receptor loại này thường là
phút hay giờ.
Ngoài 3 loại chính trên, còn một số receptor được phân vào loại khác như
receptor của vitamin A và D, receptor LDL.
3.2 Sự hoạt động của receptor màng tế bào đối vói tác dụng của thuốc.
3.2.1 Khái quát. [17,18, 38, 43]
Theo quan điểm cũ của Goodman và cộng sự [25, 26] thì tác dụng của
thuốc thông qua việc tạo phức với phân tử receptor và phức hơp nàv sau đó tác
động lên các phân tử khác trong tế bào để tao ra đáp

ứng

của t£ bào đích.

(Hình 1).

Hình 1. Mô hình tác dụng của thuốc: Phức hợp Thuốc - Receptor
gây ra tác dụng. K], K2 lần lượt là tốc độ phản ứng tạo phức và
phân ly phức DR. (Theo Goodman và cộng sự [25, 26])

6


Gần đây (2003), theo quan điểm của H.P.Rang và cộng sự [38] cùng với
KD Tripathi [43] thì phân tử thuốc là agonist tạo phức với receptor và receptor
được hoạt hoá gây ra các đáp ứng của tế bào đích, còn các thuốc là antagonist
không biến đổi receptor thành dạng receptor hoạt hoá. (Hình 2).
Liên kết
bởi ái lưc

Tác động
tao hiêu lưc

Thuốc
K-+1

A+R
Agonist

Thuốc

B+R

p

[ AR] «=*
a

K-1

AR*

K+1

;------ -

[ BR ]

Không đáp ứng

K-1
Antagonist

Hình 2. Mô hình tác dụng của thuốc: Chất chủ vận gây biến đổi
receptor thành dạng receptor hoạt hóa; chất đối kháng không
gây biến đổi receptor. (Theo hình 2.1 [38])
Các thuốc là agonist và antagonist đều có khả năng tạo phức hợp với phân
tử receptor bằng các liên kết không hoá trị như liên kết hyđro, liên kết muối,
liên kết giữa các nhóm kỵ nước. Sự tạo thành phức hợp này phụ thuộc vào ái

lực giữa phân tử thuốc và phân tử receptor, đặc trưng bởi hằng số phân ly Kd
(K_]/K+1) của phức hợp receptor-thuốc. Kd càng lớn thì ái lực giữa receptor và

7


thuốc càng yếu và ngược lại Kd càng nhỏ thì ái lực giữa receptor và thuốc càng
lớn. Tuy nhiên ái lực của thuốc với receptor không phải là yếu tố duy nhất
quyết định tác dụng của thuốc đó. Các thuốc là agonist và antagonist đều có ái
lực cao với receptor nhưng chỉ có các agonist mới gây ra các đáp ứng của tế
bào do có khả năng làm biến đổi receptor từ dạng không hoạt hoá thành dạng
hoạt hoá còn các antagonist dù gắn được với receptor nhưng không có khả
năng biến đổi receptor thành dạng hoạt hoá nên không gây ra đáp ứng của tế
bào mà ngăn chặn các đáp ứng này do các ligand nội sinh gây ra.
Khả năng một phân tử thuốc khi gắn với receptor gây ra sự biến đổi cấu
dạng của phân tử receptor phụ thuộc vào hiệu lực nội tại của các phân tử
thuốc, đặc trưng bởi hệ số biến đổi Ị3/a của hai dạng AR và AR*. Các
antagonist có ị3/a=0, tức là không có sự biến đổi phức hợp receptor-thuốc
thành phức hợp có receptor hoạt tính. Còn các agonist có ị3/a > 0, có nghĩa là
một phần phức receptor-agonist sẽ được chuyển thành dạng phức có chứa
receptor hoạt hoá. Giá trị p/a của các thuốc khác nhau thì khác nhau. Thí dụ
một X có giá trị p/a nhỏ thì chỉ có một phần nhỏ cắc receptor gắn với X được
hoạt hoá, ngay cả khi tất cả các receptor đều được gắn với X, và thường thì
thuốc X không thể gây ra đáp ứng tối đa của tế bào dù dùng với nồng độ cao.
Thuốc X có đặc tính như vậy gọi là các thuốc chủ vận một phần. Ngược lại,
với một thuốc Y có giá trị p/a lớn thì hầu hết các phân tử receptor đã được gắn
với phân tử Y đều được chuyển thành dạng receptor hoạt hoá và do đó chỉ cần
một lượng nhỏ receptor được gắn với Y cũng đủ để gây ra đáp ứng tối đa của
tế bào. Thuốc Y có đặc tính như vậy gọi là chất chủ vận toàn phần.
Tác dụng của thuốc phụ thuộc cả ái lực và hoạt tính nội tại của thuốc đó

với receptor, được thể hiện qua phương trình sau:
sN xa

Đáp ứng = f ( ------------- )
XA +

K d

8


Trong đó:
f : Là hệ số chức năng của Receptor, biểu hiện khả năng của Receptor sau
khi được hoạt hoá tác động lên các thành phần khác của con đường dẫn truyền
thông tin.
N: Là tổng số Receptor có ở cơ quan đáp ứng.
8: Là hiệu lực nội tại của ligand, biểu hiện khả năng của phân tử ligand biến
đổi cấu dạng của phân tử Receptor sau khi gắn vào Receptor.
Kd: Là hằng số phân ly của phức hợp Receptor - ligand.
XA: Là nồng độ chất chủ vận tại mô đích.

Khi sử dụng thuốc kéo dài thường dẫn đến giảm số lượng receptor của tế
bào đích (giảm N), giảm ái lực của thuốc với receptor (tăng Kd), giảm khả
năng biến đổi cấu dạng của receptor (giảm s), giảm khả năng của các receptor
hoạt hoá gây ra đáp ứng , gây ra sự mất nhạy cảm và dung nạp thuốc và phải
tăng liều sử dụng (xA) để có hiệu lực thuốc như ban đầu.
Theo quan điểm của GS-TS Nguyễn Xuân Thắng [17, 18] thì tác dụng của
thuốc được thể hiện là do các phân tử thuốc gắn với receptor và biến đổi
receptor thành dạng receptor hoạt hóa (R’), chính receptor hoạt hoá này gây
ra các đáp ứng tiếp theo trong tế bào còn phân tử thuốc được tách ra và chuyển

hoá mất tác dụng.

Thuốc

Receptor
hoat hóa

Receptor
Ki

Đáp ứng
k2

+ D -> chuyển hoá
Hình 3. Mô hình tác dụng của thuốc: Thuốc chuyển tin cho
receptor thành receptor hoạt hóa gây ra tác dụng.
(Theo GS-TS Nguyễn Xuân Thắng).
9


Để giải thích một cách trực quan cho tác dụng của các thuốc trên các
receptor, người ta đưa ra mô hình hai trạng thái của receptor: receptor tồn tại
cân bằng giữa trạng thái không hoạt động (receptor nghỉ - R) và trạng thái
hoạt động (receptor hoạt hoá - R*). (Hình 4).

Inverse
agonỉst

Agonist

i
Đáp ứng

Trạng
thái
nghỉ

Trạng
thái
hoạt
động

Antagonist

Hình 4. Mô hình 2 trạng thái receptor: Receptor tồn tại
cân bằng giữa trạng thái nghỉ và trạng thái hoạt động
(Theo hình 2.10 [38])
Trong điều kiện không có ligand thì đa số các phân tử receptor tồn tại ờ
trạng thái nghỉ, chỉ có một số ít các phân tử tồn tại ở dạng receptor hoạt hoá.
Các thuốc là agonist (chất chủ vận) có ái lực với phân tử receptor hoạt hoá cao
hơn so với các phân tử receptor ở trạng thái nghỉ nên gắn ưu tiên trên các
receptor hoạt hoá làm chuyển dịch cân bằng sang bên phía tạo ra các receptor
hoạt hoá làm tăng số lượng các receptor hoạt hoá. Ngược lại các thuốc là
inverse agonist (chất có hoạt tính âm) lại có ái lực với receptor ở trạng thái

10


nghỉ cao hơn so với receptor hoạt hoá nên làm chuyển dịch cân bằng sang bên
phía tạo ra các receptor ở trạng thái nghỉ. Trong khi đó các thuốc là antagonist

(chất đối kháng) có ái lực như nhau với cả các receptor ở trạng thái nghỉ và
receptor hoạt hoá nên không làm chuyển dịch cân bằng.
3.2.2 Receptor tạo kênh chuyển ion (ICR).
a) Cơ chê hoạt động chung. [14,17,18,24, 31, 33, 37,38, 42, 43]
Các receptor tạo kênh chuyển ion cấu tạo từ một số tiểu đơn vị protein
receptor khác nhau. Khi gắn với chất chủ vận, rec^ceptor thay đổi cấu hình
thành dạng receptor hoạt hóa và cho các ion đi qua. Bản thân các receptor hoat
hóa trở thành kênh ion.
Tác dụng mở kênh của chất chủ vận diễn ra rất nhanh (miligiây) làm thay
đổi phân bố điện tích giữa trong và ngoài màng tế bào. Các receptor nicatinịc
acetylcholin, receptor glutamate cho các ion dương đi qua làm khử cực màng
tế bào. Ngược lại, các receptor GABAa, receptor glycin cho các ion âm đi qua
làm ưu phân cực màng tế bào. Vì vậy các receptor tạo kênh chuyển ion đáp
ứng nhanh với các tín hiệu thần kinh. (Hình 5).
Mỗi loại receptor tạo thành kênh chọn lọc với các ion khác nhau. Receptor
nicotinic acetylcholin chủ yếu cho Na+ đi qua. Receptor glutamate chủ yếu
cho Ca2+ đi qua. Trong khi đó receptor GABAa và receptor glycin lại chỉ cho

cr

đi qua. Cách các receptor được hoạt hóa cũng khác nhau. Chẳng hạn,

receptor nicotin phải cần 2 phân tử acetylcholin để mở kênh; trong khi đó
receptor GABAa được tăng cường hoạt hóa bởi GABA nhờ sự có mặt của phân
tử benzodiazepin gắn với receptor ở vị trí điều hòa.
Hoạt động của receptor được điều hòa bởi nhiều yếu tố. Chu kì của mỗi
receptor thường trải qua 4 chặng (dạng) khác nhau: R (dạng tiếp nhận), A
(dạng hoạt hoá), I (dạng vô cảm), D (dạng bất hoạt). (Hình 6).

11

s

Vi ưc gấfl LÌ.&&ỈUỈ

Vị ui gấu
chất đ iều hưầ

s

ỵ

ỵ

C h ả ‘, vh y vặn

I > X '

: ' ‘
í: / ?í!ị ‘ ! ìl ' ( ^

;

ICO' * C(X X 1

; 1 ' ■ I 1 ' . ' 1;
■; '; ■: ' ■
' ^• ị!■?■;■
: ■:■ ’ !41

11

X 1 /:5X ( Ẳ;

■"'V

Nội hào

Hlnh 5. Mô hình receptor tạo kênh chuyển ion.
A. Receptor khi chưa có ligand gắn vào: Kênh đóng.
B. Receptor khi có chất chủ vận gắn vào: Kênh mở.
(Theo hình 3.5[28])

Hình 6. Mô hình biến đổi các dạng khác nhau của receptor
tạo kênh chuyển ion. (Theo hình 3.12 [18])
12


b)

ứng dụng các thuốc tác dụng trên receptor tạo kênh chuyển ion.

[3, 4, 6,18]
1. Thuốc tác động trên receptor nicotinic acetylcholin.
• Các chất chủ vận trên receptor nicotinic acetylcholin.
* Tác dụng và cơ chế tác dụng.
Các chất chủ vận trên receptor nicotinic acetylcholin có tác dụng phức tạp
do kích thích cả hạch giao cảm và hạch phó giao cảm. Lúc đầu do kích thích
hạch phó giao cảm và trung tâm phế vị ở hành não, gây chậm nhịp tim, hạ

huyết áp. Sau đó kích thích hạch giao cảm, kích thích tủy thượng thận tăng
sinh catecholamin nên tăng nhịp tim, co mạch, tăng huyết áp, tăng biên độ hô
hấp, tăng nhu động đường ruột. Cuối cùng do kích thích các hạch liên tục gây
ra giai đoạn liệt hạch với biểu hiện tụt huyết áp kéo dài, trụy tim mạch.
Receptor nicotinic acetylcholin có 2 vị trí gắn với chất chủ vận trên các
tiểu đơn vị a. Khi các vị trí này được gắn với chất chủ vận thì receptor được
biến đổi cấu dạng và cho các ion Na+ vào trong tế bào gây khử cực màng làm
tăng các dẫn truyền thần kinh. Ngoài Na+, các ion Ca2+, NH4+, K+cũng có thể
qua được kênh tạo bởi receptor này.
Cấu tạo của receptor phù hợp cho vai trò tạo kênh ion. Đường dẫn ion tạo ra
bởi các đoạn xoắn a kỵ nước M, của mỗi tiểu đơn vị. Các vị trí chức năng
quan trọng của lỗ kênh như: hai vòng các acid amin mang điện âm phía trong
và ngoài tạo ra tính chọn lọc các cation của kênh; vòng kỵ nước leucin thắt lại
có vai trò như là khoá của lỗ kênh. Các chất chủ vận gắn vào receptor gây ra
sự xoay các đoạn xoắn M2 và bật các chốt leucin làm mở lỗ kênh (Hình 7).

13


Hình 7. Một sô vùng chức năng dọc theo lỗ kênh tạo bởi
Receptor nicotinic acetylcholin: Vùng điện âm chọn lọc
cation; vòng leucin là chốt của kênh. (Theo hình 7.14 [21])
* Sử dụng trong lâm sàng: Do có tác dụng phức tạp nên các chất chủ vận
như nicotin, tetramethylamoni, và dimethyl-phenyl piperazin không được
dùng trong lâm sàng mà chỉ được dùng trong các nghiên cứu dược lý trên
động vật. Acetylcholin dễ bị các enzim phân huỷ mất tác dụng nên ít được sử
dụng trong lâm sàng, chất này chỉ được sử dụng bằng cách tiêm vào tiền
phòng nhãn cầu để hạ nhãn áp.
• Các chất đối kháng trên receptor nicotinic acetylcholin: Gồm hai
loại là các thuốc liệt hạch và thuốc giãn cơ.

*Thuốc liệt hạch.
* Tác dụng và cơ chế tác dụng: Các thuốc liệt hạch gắn trên các receptor
nicotinic acetylcholin tại hạch giao cảm và phó giao cảm ngăn cản các
acetylcholin nội sinh kích thích các hạch của thần kinh thực vật làm giảm hoạt
động của cả hệ giao cảm và hệ phó giao cảm. Anh hưởng của thuốc trên các
cơ quan khác nhau phụ thuộc vào mức độ ảnh hưởng của hệ giao cảm và hệ
phó giao cảm tới cơ quan đó. Thí dụ, các động mạch nhỏ và tĩnh mạch chịu sự

14


ảnh hưởng của hệ giao cảm mạnh hơn hệ phó giao cảm nên các thuốc liệt hạch
gây giãn mạch, hạ huyết áp; trong khi đó các tế bào tim ảnh hưởng bởi hệ phó
giao cảm mạnh hơn nên các thuốc liệt hạch làm cho tim đập mạnh lên.
* Sử dụng trong lâm sàng: ít thuốc được sử dụng trong lâm sàng, chỉ có 2
thuốc được sử dụng là methioplegium và mecamylamin trong các trường hợp
như: cơn tăng huyết áp; hạ huyết áp có kiểm soát trong mổ xẻ; đôi khi dùng
điều trị phù phổi cấp.
*Thuốc giãn cơ.
4» Tác dụng và cơ chế tác dụng: Các thuốc giãn cơ kiểu cura gắn lên các
receptor nicotinic acetylcholin tại bản vận động cơ vân làm mất tác dụng của
acetylcholin nội sinh nên làm mất trương lực cơ gây giãn cơ hoặc kích thích
liên tục receptor này dẫn đến không nhạy cảm với các xung động thần kinh
nữa cũng gây giãn cơ. Các thuốc này gây liệt các cơ lần lượt theo thứ tự từ cơ
mi, cơ mặt, cơ cổ, cơ chi dưới, cơ bụng, cơ liên sườn và cuối cùng là cơ hoành.
* Sử dụng trong lâm sàng: Ví dụ các thuốc được sử dụng là pancuroni,
gallamin, d-tubocurarin.
Pancuroni được chỉ định trong các trường hợp:
+ Được dùng chủ yếu để gây giãn cơ trong phẫu thuật sau khi gây mê.
+ Chẹn thần kinh-cơ trong điều trị tích cực nhiều bệnh khác nhau kể cả

hen dai dẳng, uốn ván.
+ Làm dễ dàng cho việc theo dõi người bệnh đang được hô hấp nhân tạo.
Pancuroni chống chỉ định trong các trường hợp:
+ Quá mẫn với thuốc.
+ Dùng đồng thời với các thuốc chẹn thần kinh-cơ khử cực.
+ Không dùng cho người bệnh có nhịp tim nhanh từ trước hoặc người
bệnh hơi tăng nhịp tim đã thấy khó chịu.
2. Thuốc tác động trên receptor GABAa.
* Tác dụng và cơ chế tác dụng của các chất chủ vận.

15


Receptor GABAa có ít nhất 15 tiểu đơn vị gồm 6a, 4Ị3, 3y, ls, lp tạo thành
oligomer. Cấu trúc chức năng của receptor này tương tự receptor nicotin và có
nhiều acid amin mang điện dương hai phía ở đoạn M2, có vai trò trong việc
thấm chọn lọc Cl" qua kênh. GAGA từ tế bào thần kinh tiền synap gắn với
receptor GABAa ở màng sau synap gây ra tăng dòng

cr vào tế bào, màng tế

bào thần kinh trở thành ưu phân cực do đó ức chế dẫn truyền thần kinh.
Nhiều loại thuốc tác dụng với receptor GABAa như các thuốc thuộc nhóm
benzodiazepin. Các thuốc này và GABA có chung rec/ceptor và có tác dụng
bằng cách tăng hiệu lực của GABA. Khi không có benzodiazepin, các receptor
GABAa bị một protein nội sinh chiếm giữ làm cho GABA không gắn vào
được, làm cho c r không qua màng được. Benzodiazepin đẩy protein nội sinh
và chiếm lại receptor

để GABA gắn vào receptor của nó và làm mở kênh cr.

Vì vậy các benzodiazepin có tác dụng an thần, chống co giật và điều hòa tim
mạch.
* Sử dụng trong lâm sàng.
+ Diazepam.
Đặc điểm
Diazepam là một thuốc hướng thần nhóm 1,4 benzodiazepin, có tác dụng
rõ rệt làm giảm căng thẳng, kích động, lo âu, và tác dụng an thần, gây ngủ.
Ngoài ra, diazepam còn có tác dụng giãn cơ, chống co giật.
Chỉ định
Diazepam được sử dụng trong những trạng thái lo âu, kích động, mất ngủ.
Trong trường hợp trầm cảm có các triệu chứng giống như trên, có thể chỉ định
dùng diazepam cùng với các thuốc chống trầm cảm.
Sảng rượu cấp, các bệnh tiền sảng và các triệu chứng cấp cai rượu.
Cơ co cứng do não hoặc thần kinh ngoại biên, co giật.
Tiền mê trước khi phẫu thuật.

16


Chống chỉ định
Mẫn cảm với các thành phần của thuốc.
Nhược cơ, suy hô hấp nặng.
Trạng thái ám ảnh sợ hãi.
Không sử dụng đơn độc để điều trị trầm cảm hoặc lo âu kết hợp với trầm
cảm vì có nguy cơ thúc đẩy tự sát ở nhóm người bệnh này.
Loạn thần mạn.
3.2.3 Receptor kết dính vóỉ protein G (GPR).
a) Cơ chế hoạt động chung. [11, 14, 17, 19, 20, 23, 24, 27, 28, 35, 37,
38,39, 42, 43]

Các receptor kết dính với protein G có đặc điểm chung là một protein đơn
phân tử có 7 đoạn xoắn a xuyên màng. Phần xuyên màng và ngoại bào của
receptor có những vị trí liên kết với ligand, còn phần nội bào của receceptor có
các vị trí liên kết với một phân tử protein khác. Phân tử protein này có đặc
điểm liên kết đặc hiệu với guanin phosphate (GDP hoặc GTP), nên được gọi là
protein G, và receptor kết dính với nó gọi là receptor kết dính với protein G
(Hình 8).

Ngoài

Trong

V
Chất truyền tin thứ 2

Hình 8. Mô hình receptor kết dính với protein G : Một
phân tử protein có 7 đoạn xoắn xuyên màng kết dính
phân tử protein G có 3 tiểu đơn vị.
(Theo hình 10.1 [17]).
17

/ ệ ? r . ^ - ứ - '■


Protein G là một họ protein với nhiều loại khác nhau, cấu tạo chung gồm 3
tiểu đơn vị a, p, Ỵ. Trong trạng thái nghỉ, tiểu đơn vị a liên kết với GDP; trong
trạng thái hoạt động, tiểu đơn vị a liên kết với GTP.
Khi một thuốc là agonist gắn với receptor, receptor sẽ được biến đổi thành
dạng receptor hoạt hóa. Receptor hoạt hóa tác động tới protein G kết dính với
nó, làm tiểu đơn vị a giảm ái lực với GDP, tăng ái lực với GTP dẫn đến việc

thay thế GTP vào vị trí của GDP trên tiểu đơn vị a. Tiểu đơn vị a có gắn GTP
tách khỏi tiểu đơn vị Ị3y, tạo ra các hiệu ứng trên các phân tử khác. Các hiệu
ứng điều hòa bởi tiểu đơn vị a thể hiện sự thay đổi hóa sinh như kích hoạt
adenylcyclase, tăng dòng Ca2+ hoặc ức chế adenylcyclase, tăng dòng K+, giảm
dòng Ca2+; tăng hoạt tính PLC, tăng trao đổi Na+/H+; hoạt hóa guanylcyclase,
phosphodiesterase. Trong khi đó tiểu đơn vị

thường đóng vai trò điều hòa

hoạt động của protein G. Ví dụ như các receptor p - adrenergic hoạt hoá kích
thích ađenylcyclase làm tăng phân huỷ ATP tạo ra AMPv. Ngược lại các
receptor ot2 - adrenergic và receptor opioid hoạt hoá lại ức chế adenylcyclase
làm giảm nồng độ AMPv trong tế bào. Trong khi đó receptor
hoạt

hoá

lại

kích

thích

phospholipase

c

làm

Ơ.J -

tăng

adrenergic
phân

huỷ

phosphatidylinositol diphosphate tạo ra IP3 và DAG. Bản thân tiểu đơn vị a là
một enzim GTPase, hoạt tính GTPase tăng lên khi khi tiểu đơn vị này tương
tác với các phân tử khác trong quá trình tạo hiệu ứng. Do đó GTP được thủy
phân tạo ra GDP, tiểu đơn vị a gắn GDP tái liên kết với tiểu đơn vị Ị3y tạo
thành phân tử protein G ở trạng thái không hoạt động (Hình 9).

18


G-GDP
Dạng không
hoạt động
a
GDP

GTP
Xúc tác bởi
receptor hoạt
hóa

a
+

GTP

Ga-GTP
Dạng hoạt
đọng

gpy

Hình 9. Hoạt động điều hòa của protein G. (Theo hình 8.38 [17])
Trong trường hợp thuốc là antagonist, thì các phân tử thuốc gắn vào
receptor, ngăn cản các chất chủ vận nội sinh hoặc ngoại sinh hoạt hóa
receptor, làm các protein G kết dính với receptor không được hoạt hóa. Các
thuốc này được sử dụng để ức chế hoạt động của một hệ chất nội sinh hoặc
giải độc trong trường hợp ngộ độc thuốc.
Sự tương tác giữa tiểu đơn vị a của protein G hoạt hóa vói các phân tử khác
trong tế bào thường tạo ra các chất truyền tin thứ hai. Các chất truyền tin thứ hai
hoạt hóa các phân tử chức năng khác trong tế bào, dẫn đến tác dụng sinh học
cuối cùng. Có nhiều chất truyền tin thứ hai do các thuốc tạo ra, ví dụ như AMPv,
GMPv, IP3, DAG, Ca2+. Dẫn truyền tín hiệu bằng chất truyền tin thứ 2 là một
trong 3 cách chủ yếu mà các chất truyền tin ngoại bào (chất truyền tin thứ nhất)
sử dụng để truyền thông tin vào bên trong tế bào (Hình 10 ).

19


Những thông tĨỊi thứ nhất ngoài tế bào

Màng
tế bào
AMPv

GMPv

^ Í P DAG

++
+ ++
+ +

Kênh vận
chuyển ion

Protein
(tyrosine)
phosphate

ị
Ca2+

Hệ thống thông tin thứ hai

Hệ thống protein
(tyrosin) kinase
Receptor
màng tế
bào

Hình 10. Ba kiểu cơ chế chủ yếu dẫn truyền thông tin
trên bề mặt receptor màng tế bào. (Theo hình 8.37 [17])
• AMP vòng (AMPv).

AMP vòng có nhiều vai trò sinh học quan trọng, như kích thích cho sự mở
đầu sao chép ARNm, điều hòa hoạt động enzim tế bào. Hầu hết tác động được
biết của AMPv ở tế bào là thông qua hoạt hóa protein kinase phụ thuộc AMPv
(PKA). Trong sự có mặt của AMPv, 2 tiểu đơn vị điều hòa tách ra khỏi PKA,
làm PKA chuyển từ dạng không hoạt động thành dạng hoạt động. PKA hoạt
động xúc tác phosphoryl hóa nhiều enzim khác trong tế bào như lipase,
glycogen synthase, phosphorylase kinase.
AMPv là thông tin nội bào của nhiều loại hormon, chất dẫn truyền thần
kinh, và của nhiều thuốc. AMPv được tạo ra từ ATP nhờ xúc tác của enzim
adenylcyclase (AC), và bị thoái hóa thành 5’AMP nhờ xúc tác của enzim

20