Η δέσμευση πρωτεΐνης περιγράφει την ικανότητα των πρωτεϊνών να σχηματίζουν δεσμούς με άλλες ουσίες και συνήθως αναφέρεται στη σύνδεση φαρμάκων με αυτά τα μόρια στο πλάσμα του αίματος, τα ερυθρά αιμοσφαίρια, άλλα συστατικά του αίματος και με τις μεμβράνες των ιστών. Μπορεί, ωστόσο, να αναφέρεται σε άλλες χημικές ουσίες που εισέρχονται στην κυκλοφορία του αίματος. Στο πλαίσιο της φαρμακολογίας, η ποσότητα του φαρμάκου που δεσμεύεται καθορίζει πόσο αποτελεσματικό είναι στον οργανισμό. Το δεσμευμένο φάρμακο διατηρείται στην κυκλοφορία του αίματος ενώ το μη δεσμευμένο συστατικό μπορεί να μεταβολιστεί ή να αποβληθεί, καθιστώντας το το ενεργό μέρος. Έτσι, εάν ένα φάρμακο είναι 95% συνδεδεμένο με μια πρωτεΐνη δέσμευσης και το 5% είναι ελεύθερο, αυτό σημαίνει ότι το 5% είναι ενεργό στο σύστημα και προκαλεί φαρμακολογικές επιδράσεις.
Πώς Γίνεται Δεσμευτικό
Οι πρωτεΐνες είναι πολύ μεγάλα και εξαιρετικά πολύπλοκα μόρια που αποτελούνται από αλυσίδες αμινοξέων που ενώνονται με πεπτιδικούς δεσμούς και μπορούν να λάβουν μια ποικιλία πολύπλοκων σχημάτων. Μπορούν να συνδεθούν με μόρια, συμπεριλαμβανομένων άλλων πρωτεϊνών, σε συγκεκριμένες θέσεις γνωστές ως θέσεις δέσμευσης, οι οποίες συχνά αποτελούνται από εσοχές στις οποίες μπορούν να χωρέσουν τακτοποιημένα άλλα μόρια ή μέρη τους. Οι χημικές ιδιότητες της θέσης δέσμευσης, και του άλλου μορίου, είναι επίσης σημαντικές: ο δεσμός θα πραγματοποιηθεί μόνο εάν είναι χημικά εφικτός. Μία μεμονωμένη πρωτεΐνη μπορεί να έχει περισσότερες από μία θέσεις δέσμευσης.
Ένα παράδειγμα είναι η αιμοσφαιρίνη, η πρωτεΐνη που είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά οξυγόνου από τους πνεύμονες σε άλλα μέρη του σώματος. Έχει τέσσερις θέσεις που μπορούν να συνδεθούν με ένα μόριο οξυγόνου. Ο δεσμός που σχηματίζεται σε αυτή την περίπτωση είναι αρκετά αδύναμος — πρέπει να είναι, για να αφαιρείται εύκολα το οξυγόνο όπου χρειάζεται. Σε άλλες περιπτώσεις, τα μόρια μπορεί να συνδέονται πιο ισχυρά. Η τάση ενός φαρμάκου να δεσμεύεται με πρωτεΐνες και η ισχύς του δεσμού είναι σημαντικοί παράγοντες στη φαρμακολογία.
Δέσμευση των ναρκωτικών
Οι πρωτεΐνες που συνήθως εμπλέκονται στη δέσμευση με φάρμακα είναι η λευκωματίνη, οι λιποπρωτεΐνες και η α1-οξύ-γλυκοπρωτεΐνη (AGP). Οι όξινες και οι ουδέτερες ενώσεις θα τείνουν να συνδέονται με την αλβουμίνη, η οποία είναι βασική, ενώ οι βασικές ουσίες θα συνδέονται κυρίως με το όξινο μόριο AGP. Τα όξινα μόρια μπορεί επίσης να συνδεθούν με λιποπρωτεΐνες εάν η λευκωματίνη είναι κορεσμένη. Αυτό δεν είναι δεσμευτικό με τη στενή έννοια του όρου. Είναι πιο κοντά στη διάλυση και είναι κοινό σε λιποδιαλυτές ουσίες.
Η δέσμευση είναι συχνά αναστρέψιμη και σε αυτές τις περιπτώσεις μπορεί να δημιουργήσει μια χημική ισορροπία, στην οποία η χημική αντίδραση μπορεί να πάει προς τα πίσω και προς τα εμπρός χωρίς καθαρή αλλαγή στα αντιδρώντα και τα προϊόντα. Αυτό αντιπροσωπεύεται ως:
πρωτεΐνη + φάρμακο ⇌ σύμπλεγμα πρωτεΐνης-φαρμάκου
Εάν η συγκέντρωση του μη δεσμευμένου φαρμάκου μειωθεί, μέρος του συμπλέγματος πρωτεΐνης-φαρμάκου μπορεί να διασπαστεί για να απελευθερώσει περισσότερο από την ένωση, διατηρώντας την ισορροπία. Αυτό σημαίνει ότι ένα κύτταρο που είναι αποτελεσματικό στην εξαγωγή του μη δεσμευμένου φαρμάκου μπορεί να εξαγάγει περισσότερο από αυτό καθώς το σύμπλεγμα διασπάται για την αποκατάσταση της ισορροπίας.
Η ποσότητα δέσμευσης και το κλάσμα που δεν έχει δεσμευτεί – γραμμένο ως η ποσότητα του μη δεσμευμένου φαρμάκου σε σχέση με τη συνολική ποσότητα – προσδιορίζονται από τη συγγένεια της ένωσης για την πρωτεΐνη και τις σχετικές συγκεντρώσεις τους. Αυτό είναι σημαντικό όταν εξετάζετε άλλα φάρμακα που μπορεί να παίρνει ένας ασθενής. Ορισμένες πρωτεΐνες μπορεί να είναι ήδη κορεσμένες, κάτι που θα μπορούσε να επηρεάσει την ποσότητα του ελεύθερου φαρμάκου και πιθανώς να αλλάξει τα φαρμακολογικά αποτελέσματα.
Για παράδειγμα, εάν το φάρμακο Α κορέστηκε μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη δέσμευσης και τότε το φάρμακο Β δεν ήταν σε θέση να συνδεθεί με αυτήν, τότε θα υπήρχε μεγαλύτερη συγκέντρωση μη δεσμευμένου Β. Εναλλακτικά, εάν το φάρμακο Β έχει ισχυρότερη χημική συγγένεια για την πρωτεΐνη, θα μπορούσε εκτοπίζει το Α, αυξάνοντας το αδέσμευτο κλάσμα του. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει αρκετά γρήγορα, σε λεπτά έως ώρες, και και τα δύο σενάρια θα μπορούσαν να έχουν αρνητικές επιπτώσεις. Πολλά φάρμακα, ωστόσο, συνδέονται με διαφορετικές πρωτεΐνες ή σε διαφορετικές θέσεις στην ίδια ή δεν υπάρχουν σε αρκετά υψηλή σχετική συγκέντρωση ώστε να προκαλέσουν κορεσμό και επομένως δεν ανταγωνίζονται τα άλλα φάρμακα που χρησιμοποιούνται.
Ομοίως, η ικανότητα του σώματος να απορροφά ένα φάρμακο μπορεί να επηρεάσει την κάθαρσή του στο σύστημα. Η νεφρική ανεπάρκεια και η ηπατική νόσος συχνά επηρεάζουν αρνητικά την ικανότητα απορρόφησης του μη δεσμευμένου φαρμάκου. Για αυτούς τους λόγους, πρέπει να ληφθούν υπόψη προηγούμενα ιατρικά ζητήματα, η συνολική συγκέντρωση και το μη δεσμευμένο κλάσμα του φαρμάκου και οποιαδήποτε άλλα φάρμακα μπορεί να λαμβάνει ένας ασθενής.
Δοκιμές
Τα πρόσφατα αναπτυγμένα φάρμακα μπορούν να ελεγχθούν για την τάση τους να συνδέονται με πρωτεΐνες χρησιμοποιώντας μια δοκιμασία δέσμευσης πρωτεΐνης. Αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί με δείγματα κατάλληλου πλάσματος ή ιστού, τα οποία μπορούν να επωαστούν με τον παράγοντα που θα εξεταστεί. Μετά από ένα δεδομένο χρονικό διάστημα, τα δεσμευμένα και μη δεσμευμένα τμήματα διαχωρίζονται – για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα πολύ λεπτό φίλτρο που δεν επιτρέπει τη διέλευση μεγάλων πρωτεϊνικών μορίων – και στη συνέχεια μπορεί να προσδιοριστεί η έκταση της δέσμευσης.