Значение количественных подходов

Стандартизация условий проведения экспериментов, стрем­ление к получению количественных данных, применение строгих статистических методов при обработке результатов за послед­ние четыре десятилетия обеспечили фармакодинамике прочную базу.

Не менее революционной для количественной фармакодина­мики была мысль о необходимости учитывать соотношение размеров биологических объектов, высказанная А. Дж. Кларком (Лондон) в его книге «Клеточные механизмы действия лекар­ственных веществ» [Clark, 1933]. Чтобы подчеркнуть этот аспект фармакодинамики, на рис. 5.1 приведена мнемоническая диаграмма. На ней представлены типичные представители: млекопитающих — собака, насекомых — блоха, которая в; 1000 раз меньше собаки, типичный микроб — стрептококк, раз­меры которого еще в 1000 раз меньше, и, наконец, типичная био­логически активная молекула — ПАБ, в свою очередь в 1000 раз меньшая, чем микроб. Таким образом, на этой диаграмме объ­екты расставлены в ряд по шкале размеров, составляющей 10¹² (миллион миллионов) относительных единиц.

Длина молекулы мышечного белка миозина в развернутом виде составляет примерно 8 нм. Ее можно сравнить с длиной мышечной клетки (около 60 мкм). Если построить молекуляр­ную модель любого из фармакодинамических препаратов, ОММ которых обычно 150—300, из шариков — атомов, для которых 0,1 нм будет соответствовать 1 см, то окажется, что длина мо­лекулы этого соединения составит примерно 5 см. Молекула белка в этом же масштабе будет иметь около 9 м в длину, а длина мышечной клетки составит 5,5 км при ширине 180 м.

В одном микрограмме лекарственного вещества содержится огромное число молекул — три тысячи миллионов миллионов, если принять его ОММ равной примерно 200. С другой сторо­ны, для того чтобы покрыть поверхность стафилококка общей площадью около 2 мкм² молекулами лекарственного вещества, их нужно не более 4 000 000. Однако для фармакодинамических целей совсем необязательно покрывать всю поверхность клетки. Действительно, для подавления деятельности мышцы сердца или желудка лягушки или матки крысы молекул АХ, адренали­на или гистамина нужно всего лишь 10¹⁴ на 1 г сырой мышцы. Такое количество вещества может покрыть лишь 1 см² поверх­ности, тогда как площадь всех клеток 1 г сердца лягушки со­ставляет 6000 см². Следовательно, для проявления биологиче­ской активности достаточно уже такого количества этих гормо­нов, при котором ОНИ покроют всего 7б000 поверхности клеток. Эти данные явились первыми доказательствами взаимодействия указанных веществ со строго специфичными рецепторами, за­нимающими лишь ничтожную долю общей поверхности клеток [Clark, 1933].

Подобными простыми расчетами целесообразно пользовать­ся при оценке экспериментальных данных для того, чтобы представить себе соотношение лекарственного вещества и био­логического объекта. Например, минимальная эффективная кон­центрация АХ, как было обнаружено в опытах на сердце лягуш­ки, составляет 5Х 10~¹⁹, т.

Примером усовершенствования тест-объектов, направленного на избегание большинства «мест потерь» лекарственного веще­ства, служит нервно-мышечное соединение. До недавнего времени его изучали на изолированных нервно-мышечных пре­паратах, содержащих большое количество весьма неоднород­ных мышечных и нервных клеток и посторонних структур. В 1957 г. была установлена возможность ионофоретического подведения лекарственного вещества от точечного источника на двигательную концевую пластинку портняжной мышцы лягуш­ки. Такое введение АХ вызывает кратковременное изменение потенциала на несколько милливольт [del Castillo, Katz, 1957]. Эта модель оказалась наилучшей для установления корреляций структура-активность в ряду лекарственных веществ, действую­щих на иервно-мышечное соединение.

Развитие техники эксперимента позволяет устанавливать но­вые аспекты связи между структурой и биологической актив­ностью лекарственных веществ. Например, Merritt и Putnam (1938), изучая вещества, способные подавлять электрогенные судороги, открыли новый противоэпилептический препарат фе- нитоин, в отличие от фенобарбитала не обладающий снотворным эффектом. Этот факт подтверждает необходимость применения различных физических измерений при проведении биологиче­ских экспериментов и поиске новых лекарственных средств (см. также разд. 6.2).

7.5.