アドレナリンやノルアドレナリンは自律神経系の交感神経系に関'j・する神経伝達物質である.交感神経系は緊張時や興奮時に優位にはたらき,心拍数川加や釦凵1昇などの変化をもたらす.アドレナリン受容体には大きく分けてα受容体とβ受容体の2種煩が存在し それぞれの受容体に作用する医薬品の俳造には特徴がある.また.ノルアドレナリンの分泌に作用する医薬品もある.
アドレナリンは水酸圸が2つ忖いたベンゼン環と.炭素2つにアミノ从が付いたカテコールアミン(カテコラミンJ とよばれる構造を母核として,さらに炭素鎖上に水醯圸を1つイj寸る構造をしている.アドレナリンはドパミンとよく似た構造であるが.これはアドレナリンがドパミンから牛合成されるからである.
アドレナリン受容体作動薬の構造はアドレナリンの構造が駄本となっており.類似性が高い。構造の特徴については以ドのとおりである.
@基本骨格はフェネチルアミン
A芳香環とアミンの間の炭素数は2
Bアミノ基の置換基が大きくなるとβ選択性向上
C芳香環上の3,4位に水酸基を導入するとα,β作用が最大.水酸基がなくなると,脳内移行性は向上(脂溶性が向上するため)するが,活性は低下
Dβ位の水酸基の立体配置はji!体(/体)のほうが高活性
アドレナリン受容体遮断薬は作動薬と異なり,アドレナリンの構造と大きく異なるものが多い
α受容体遮断薬としては,麦角アルカロイドやイミダゾリン誘導体,キナゾリン誘導体があげられる。
β受容体遮断薬としてはアリールオキシプロパノールアミン構造があげられる。
神経系は中枢神経系と末梢神経系からなり,末梢神経系には自律神経系と体性神経系がある.自律神経系はほぽ全身に分布しており,循環,呼吸,体温調節など基本的な生命活動の維持にかかわっていて,生命の恒常性維持のために重要である。
自律神経系は交感神経系と副交感神経系に分類され,互いに1つの器官を相反する方向に調節している(拮抗的二重支配).交感神経系は気管支拡張,心拍数増加,血圧上昇などのエネルギーを消費する方向にはたらき,副交感神経系は気管支収縮,心拍数減少,腸管運動促進などのエネルギーを確保する方向にはたらく.交感神経系は活動に備えた状況,副交感神経系は休息が必要な状況に器官のはたらきを変化させる。
自律神経系の神経伝達物質には,アセチルコリン(ACh)とノルアドレナリン(NA)がある.中枢から神経節に情報を伝える神経伝達物質は交感神経系,副交感神経系ともにアセチルコリンである.アセチルコリンは二コチン受容体を介してシグナルを伝達する.交感神経系では,節後線維からノルアドレナリンが神経伝達物質として放出され,支配臓器(効果器)に存在するアドレナリン受容体を刺激する.副交感神経系では,節後線維からアセチルコリンが神経伝達物質として放出され,支配臓器(効果器)に存在するムスカリン受容体を刺激する。
自律神経系に作用する薬は,交感神経系に作用するか副交感神経系に作用するかの2つに分けられ,さらにそれぞれの神経系を促進させるか抑制するかにより,4種類(アドレナリン受容体作動薬,アドレナリン受容体遮断薬,コリン作動薬,抗コリン薬)に分類される.薬の効果としては,交感神経系を優位にするか,副交感神経系を優位にするかの2つになる。
以下にアドレナリン受容体作動薬,アドレナリン受容体遮断薬,コリン作動薬,抗コリン薬の薬理作用を示す.先に述べたように4つの薬の効果は大きく分けて2つに大別される。
交感神経系が興奮するとアドレナリン受容体を刺激する物質としてノルアドレナリンとアドレナリンが放出される.ノルアドレナリンは交感神経の節後線維から放出され,効果器のアドレナリン受容体に作用する.一方,アドレナリンは副腎髄質から放出され,ホルモンとして血液中に分泌され,全身の効果器のアドレナリン受容体に作用する。
交感神経系に作用する薬としてアドレナリン受容体作動薬と遮断薬があり,それらはノルアドレナリンの分泌に作用するものとアドレナリン受容体に作用するものに大別される。
アドレナリン受容体はα受容体とβ受容体の2つに大別される.
α受容体はさらにα1、α2の2つのサブタイプ,
β受容体はβ1〜β3の3つのサブタイプに分類される.それぞれの器官によっておもに発現しているサブタイプが異なり,たとえばβ1受容体刺激により,心臓の興奮などが起こるのに対し,β2受容体刺激により血管平滑筋の弛緩(血圧の低下)や気管支平滑筋の弛緩(気管支拡張)などが起こる。
(表)
アドレナリン受容体作動薬は,受容体に直接作用する「直接型」と,間接的にノルアドレナリンやアドレナリンを遊離させる「問接型」,さらに両方の作用機序をもっ「混合型」に分類される. 「直接型」は受容体に結合して作用を発揮し,「間接型」は交感神経末端でノルアドレナリンやアドレナリンと交換して遊離させることで,作用を発揮する.「混合型」は両方の作用機序をもつ。
直接型のアドレナリン受容体作動薬のなかで代表的なアドレナリン系薬物として,ノルアドレナリン,アドレナリン,イソプレナリンがあげられる.これらはいずれもカテコールアミン構造を有している.ドパミンはノルアドレナリンとアドレナリンの前駆体で,ドパミン水酸化酵素により水酸基が導入されてノルアドレナリンが生成される(図12-9).
これらのアドレナリンのα受容体とβ受容体への選択性は構造によって異なり,特にアミンの置換基の大きさによって変化する.何も置換基が付いていないノルアドレナリンはα受容体に対する選択性が高い.一方,アドレナリンはアミン部分にメチル基を有する構造で,α受容体選択性とβ受容体選択性はほぼ同じになる.イソプレナリンは合成アドレナリンだが,アミン部分に立体的に大きなイソプロピル基を有しており,β受容体への作用しかもたない.このように,アミン上の置換基の大きさによって,選択性が大きく変化する.また,ドパミンはα1受容体とβ1受容体,およびドパミン受容体に対する刺激作用がある。
現在では,それぞれの受容体のサブタイプに対して高い選択性を示す医薬品が開発されている.また,カテコールアミンについては詳細な構造活性相関研究が行われており,それをまとめたものを図12-10に示す.
(1)αβ受容体刺激薬
αβ受容体刺激薬にはノルアドレナリンとアドレナリンがあり,激する.ノルアドレナリンのほうが,α受容体刺激作用が強く,受容体双方に対して刺激作用が強い。
(2)α1受容体刺激薬
α1受容体刺激薬の構造は,ノルアドレナリンの構造に類似している.ナファゾリンはナフタレン環とイミダゾリン環からなるが,ノルアドレナリンの基本骨格は含まれている.ミドドリンはプロドラッグであり,生体内でアミド基が加水分解されて活性を発現する.フェニレフリン,エチレフリン,ミドドリンは不斉炭素を有するが,フェニレフリン以外はラセミ体で市販されている(図12-12).ステムとして,交感神経興奮薬を示す「−プリン(-phrine,
-frine)」や「−ドリン(-drine)」が付けられていることが多い。
(3)α2受容体刺激薬
α2受容体刺激薬の構造は,一見するとノルアドレナリンとの共通構造がみえにくいが,芳香環とアミノ基という共通性がある.β位に水酸基は付かない.メチルドパは光学活性体で市販されている。
(4)非選択的β受容体刺激薬
非選択的β受容体刺激薬として,イソプレナリンがある.イソプレナリンは合成医薬品で天然には存在しない.ノルアドレナリンのアミノ基部分に,立体的に大きなイソプロピル基が導入されているのが特徴である.イソプレナリンは光学活性体で市販されている。
以下,β受容体選択的な医薬品に共通して,ノルアドレナリンのアミノ基部分に大きな置換基が導入されているのが特徴である.
(5)β1受容体刺激薬
βI受容体刺激薬としては,ドブタミンとデノパミンがある.基本骨格としてイソプレナリンと類似の骨格をもち,アミノ基部分にアルキル基十芳香環という構造をもっている.ともに不斉炭素を有するが,ドブタミンはラセミ体,デノパミンは光学活性体で市販されている。
(6)β2受容体刺激薬
β2受容体刺激薬もイソプレナリンを基本骨格としてアミノ基に大きな置換基が導入されているのが特徴で,
tert-ブチル基やイソプロピル基,これらに類似した置換基が導入されている(図12-16).ステムには「−テロール(-terol)」が多い.β2受容体刺激薬はすべて不斉炭素をもっているが,トリメトキノールとインダカテロールを除き,ラセミ体(鏡像異性体を含む)で市販されている.第二世代以降は,α作用が消失し,第三世代ではβ2選択性がさらに向上している.
β2受容体刺激薬の芳香環上の置換基には,ツロブテロールを除き,水酸基やアミノ基が導入されている.芳香環の水酸基は作用の増強につながることが知られており(図12-10参照),ツロブテロールはほかのものよりも投与量の増量が必要である.また,ホルモテロール,サルメテロール,インダカテロールのように,アミノ基上に芳香環または長い炭素鎖を有するものは脂溶性が高く,これらが細胞膜の脂質層に入り込み,徐々に細胞膜から放出されるために持続性が長くなると考えられている。
さらにインダカテロールの構造に含まれるカルボスチリル骨格はミセル表面(電荷部分)に配向することがわかっており細胞膜においても同様に電荷部分と相互作用することが考えられる.その結果,細胞膜に長く貯留され徐々に細胞外に放出されることで長期持続作用を発揮すると考えられている.同じカルボスチリル骨格をもつプロカテロールも作用持続性の医薬品に分類されている.
また,サルメテロールが長時間持続性を示す理由については,アミンから伸びた長鎖の炭素鎖がβ2受容体の非活性部位(exo-site)に結合した状態で,活性発現に必要なカテコールアミン部分が受容体の活性部位に対して結合と解離を繰り返すためだと考えられている。
(7)β3受容体刺激薬
β3受容体刺激薬として,ミラペグロンとビベグロンが開発されている.近年開発された新しい医薬品で,過活動性膀胱治療薬として用いられている.ステムは「−ペグロン(-begron)」である.構造的にはアドレナリンを基本骨格として,左側のベンゼン環には水酸基をもたず,さらにアミノ基からベンゼン環とアミド基を挟んでチアゾール環またはピリミジン環を含む複素環を有しており,構造の類似性がみられる(図12-19).光学活性体として市販されている.
間接型アドレナリン受容体作動薬は,交感神経の末端部でアドレナリンやノルアドレナリンと置換して遊離させることで作用を発揮する.基本骨格はノルアドレナリンと類似だが,側鎖上に水酸基をもたない.アンフェタミンやメタンフェタミンは芳香環の水酸基もない。
混合型アドレナリン受容体作動薬は,直接型としても間接型としてもはたらくアドレナリン受容体作動薬である.直接型のアドレナリンの構造に類似しているが,芳香環の水酸基はなく,直接型と問接型の中間の構造である.エフェドリン,メチルエフェドリンともに不斉炭素をもつが,メチルエフェドリンはラセミ体で市販されている.ドパミンは芳香環上の水酸基をもつがアドレナリンの炭素鎖上にある水酸基をもたない.ドカルパミンはドパミンのプロドラッグである。
直接アドレナリン受容体に結合して,アドレナリン作動薬のa作用およびβ作用を特異的に遮断する薬として,α受容体拮抗薬(a遮断薬)とβ受容体拮抗薬(β遮断薬)がある.高血圧,不整脈,狭心症などの治療に汎用されている重要な薬である.
(1)非選択的α受容体遮断薬
非選択的α受容体遮断薬には,麦角アルカロイドとイミダソリン誘導体の2種類がある.これら2つの構造の共通性を探すのは困難だが,あえていえば,両方ともフェネチルアミンの構造を含んでいる.麦角アルカロイド類は複雑な構造であるが,活性発現に必要なのはエルゴメトリンに該当する部分である.また,イミダソリン誘導体は名前のとおり,イミダソリン骨格を有したシンプルな構造である。
(2)選択的α1受容体遮断薬
選択的α1受容体遮断薬としてキナソリン誘導体がある.これらはキナゾリン骨格を有し,側鎖にピペラジン骨格一カルボニル基を基本構造としてもっている.ブナゾシンはピペラジン骨格ではなく,7員環構造になっている.ナフトピジルとウラピジルはキナゾリン骨格をもっていないが,ピペラジン環を有しており,ピペラジン環に結合した芳香環までが両者の共通構造である.タムスロシンやシロドシンもキナソリン骨格をもたず,ほかの選択的α1受容体遮断薬とは骨格の共通性はみえにくいが,芳香環やヘテロ原子(酸素や窒素原子)の位置はナフトピジルやウラピジルと似ており,両者の構造共通性は高い(図12-23).テラゾシンやドキサゾシン,ナフトピジルはラセミ体で市販されており,タムスロシンおよびシロドシンのみが光学活性体で市販されている.
(3)選択的α2受容体遮断薬
選択的α2受容体遮断薬としてヨヒンビンがあるが,臨床的には適用されない.構造的には後述のレセルピンと非常によく似ている。
(4)非選択的β受容体遮断薬
非選択的および選択的β受容体遮断薬は,ともにアリールオキシプロパノールアミン構造という共通構造を有している.アリールは芳香環,アリールオキシは芳香環に酸素が付いた置換基,プロパノールアミンは炭素3つにアルコールとアミンが結合していることを意味する.また,ステムとして,アリールオキシプロパノールアミン構造をもつ医薬品には「−オロール(-0101)」が付けられている.アミン上の置換基はβ受容体に作用する医薬品に共通で,立体的に大きい置換基であるイソプロピル基,もしくはX助−ブチル基が付いている.
非選択的β受容体遮断薬は,構造中の芳香環部分が二環性(環が2つ付いた構造)になったものが多いのが特徴である(図12-25).これらはすべて不斉炭素を有するが,チモロールのみが光学活性体でその他はラセミ体で市販されている.
(5)選択的βl受容体遮断薬
選択的β1受容体遮断薬の基本骨格もアリールオキシプロパノールアミン構造である.非選択的β受容体遮断薬と比べて,芳香環に結合した長い側鎖が特徴的である(図12-26).これらもすべて不斉炭素を有するが,ランジオロール以外はラセミ体で市販されている.
選択的にβ1受容体を遮断できる理由として,β1受容体のほうがβ2受容体よりも大きく,長い側鎖をもつ選択的β1受容体遮断薬はβ2受容体に結合できないため,選択的にβ1受容体を遮断すると考えられる。
(6)αβ受容体遮断薬
αβ受容体遮断薬は,アリールオキシプロパノールアミン構造を有するものと,アリールエタノールアミン構造(フェネチルアミン構造)を有するものがある.これらは不斉炭素を有しているが,すべてラセミ体で市販されている。
アドレナリン作動性神経遮断薬には,ノルアドレナリン枯渇薬のレセルピンとノルアドレナリン遊離阻害薬のグアネチジンがある.これらはアドレナリン受容体遮断薬とは異なり,受容体に直接作用せず,神経終末のノルアドレナリンを枯渇させる.レセルピンは小胞モノアミントランスポーターを阻害することで,小胞内のノルアドレナリンの蓄積を阻害する.レセルピンはヨヒンビン(12-6-1
(3)参照)と構造が非常によく似ており,エステル基がある以外はほぽ同じ構造である.一方,グアネチジンはトランスポーターによって小胞内に取り込まれ,ノルアドレナリンを追い出すことで小胞内のノルアドレナリンを枯渇させる.交感神経が興奮してもノルアドレナリンが遊離されないため,遊離阻害薬とよばれる.構造中にグアニジン骨格と8員環構造をもっているのが特徴的である。