Vezivanje na proteine opisuje sposobnost proteina da stvaraju veze s drugim tvarima, a najčešće se odnosi na vezivanje lijekova na te molekule u krvnoj plazmi, crvenim krvnim stanicama, drugim komponentama krvi i na membranama tkiva. Međutim, može se odnositi na druge kemikalije koje ulaze u krvotok. U kontekstu farmakologije, količina lijeka koja je vezana određuje koliko je učinkovit u tijelu. Vezani lijek se zadržava u krvotoku dok se nevezana komponenta može metabolizirati ili izlučiti, čineći je aktivnim dijelom. Dakle, ako je lijek 95% vezan na vezni protein, a 5% je slobodan, to znači da je 5% aktivno u sustavu i uzrokuje farmakološke učinke.
Kako se događa obvezivanje
Proteini su vrlo velike i enormno složene molekule koje se sastoje od lanaca aminokiselina povezanih peptidnim vezama i mogu poprimiti razne komplicirane oblike. Mogu se vezati s molekulama, uključujući druge proteine, na određenim mjestima poznatim kao vezna mjesta, koja se često sastoje od udubljenja u koja se druge molekule ili njihovi dijelovi mogu uredno uklopiti. Kemijska svojstva mjesta vezanja i druge molekule također su važna: veza će se dogoditi samo ako je kemijski izvedivo. Jedan protein može imati više od jednog veznog mjesta.
Jedan primjer je hemoglobin, protein odgovoran za transport kisika iz pluća u druge dijelove tijela. Ima četiri mjesta koja se mogu vezati za molekulu kisika. Veza koja nastaje u ovom slučaju je prilično slaba — mora biti, kako bi se kisik mogao lako ukloniti tamo gdje je potreban. U drugim slučajevima, molekule se mogu jače vezati. Sklonost lijeka da se veže s proteinima i snaga veze važni su čimbenici u farmakologiji.
Vezivanje lijekova
Proteini koji su obično uključeni u vezivanje s lijekovima su albumin, lipoproteini i a1-kiseli glikoprotein (AGP). Kiseli i neutralni spojevi će se vezati za albumin, koji je bazičan, dok će se bazične tvari prvenstveno vezati za kiselu molekulu AGP. Molekule kiseline mogu se također vezati s lipoproteinima ako je albumin zasićen. Ovo nije obvezujuće u strogom smislu pojma; bliži je otapanju i čest je u lipidnim ili mastima topivim tvarima.
Vezivanje je često reverzibilno i u tim slučajevima može stvoriti kemijsku ravnotežu, u kojoj kemijska reakcija može ići naprijed-natrag bez neto promjene u reaktantima i produktima. Ovo je predstavljeno kao:
protein + lijek ⇌ kompleks protein-lijek
Ako se koncentracija nevezanog lijeka smanji, dio kompleksa protein-lijek može se podijeliti kako bi se oslobodilo više spoja, održavajući ravnotežu. To znači da stanica koja je učinkovita u ekstrakciji nevezanog lijeka može ekstrahirati više od njega kako se kompleks cijepa u obnavljanju ravnoteže.
Količina vezanja i nevezana frakcija – zapisana kao količina nevezanog lijeka u ukupnoj količini – određuju se afinitetom spoja za protein i njihovim relativnim koncentracijama. Ovo je važno kada se razmatraju drugi lijekovi koje bi pacijent mogao uzimati. Određeni proteini mogu već biti zasićeni, što bi utjecalo na količinu slobodnog lijeka i eventualno promijenilo farmakološke učinke.
Na primjer, ako je lijek A zasitio određeni vezni protein i tada se lijek B nije mogao vezati na njega, tada bi postojala veća koncentracija nevezanog B. Alternativno, ako lijek B ima jači kemijski afinitet za protein, mogao bi pomaknuti A, podižući njegov nevezani ulomak. Ovaj se proces događa prilično brzo, za nekoliko minuta do sati, a oba scenarija mogu imati štetne učinke. Mnogi se lijekovi, međutim, vežu na različite proteine ili na različita mjesta na istom, ili nisu prisutni u dovoljno visokoj relativnoj koncentraciji da izazovu zasićenje, pa se stoga ne natječu s drugim lijekovima koji se koriste.
Isto tako, sposobnost tijela da apsorbira lijek može utjecati na njegovo uklanjanje u sustav. Zatajenje bubrega i bolest jetre često negativno utječu na sposobnost apsorpcije nevezanog lijeka. Iz tih razloga, potrebno je uzeti u obzir prethodne medicinske probleme, ukupnu koncentraciju i nevezani dio lijeka te sve druge lijekove koje pacijent može uzimati.
Ispitivanje
Novorazvijeni lijekovi mogu se testirati na njihovu sklonost vezanju na proteine pomoću testa vezanja proteina. To se može izvesti s uzorcima odgovarajuće plazme ili tkiva, koji se mogu inkubirati sa sredstvom za ispitivanje. Nakon zadanog vremenskog intervala, vezani i nevezani dijelovi se odvajaju – na primjer, korištenjem vrlo finog filtera koji neće dopustiti da velike proteinske molekule prođu – i tada se može odrediti opseg vezanja.