La liaison aux protéines décrit la capacité des protéines à former des liaisons avec d’autres substances et fait le plus souvent référence à la liaison des médicaments à ces molécules dans le plasma sanguin, les globules rouges, d’autres composants du sang et les membranes tissulaires. Il peut cependant faire référence à d’autres produits chimiques qui pénètrent dans la circulation sanguine. Dans le contexte de la pharmacologie, la quantité de médicament qui est liée détermine son efficacité dans le corps. Le médicament lié est conservé dans la circulation sanguine tandis que le composant non lié peut être métabolisé ou excrété, ce qui en fait la partie active. Ainsi, si un médicament est lié à 95% à une protéine de liaison et que 5% est libre, cela signifie que 5% est actif dans le système et provoque des effets pharmacologiques.
Comment se produit la liaison
Les protéines sont des molécules très grandes et extrêmement complexes, constituées de chaînes d’acides aminés reliées par des liaisons peptidiques, et elles peuvent prendre diverses formes compliquées. Ils peuvent se lier à des molécules, y compris d’autres protéines, à des endroits particuliers appelés sites de liaison, qui consistent souvent en des indentations dans lesquelles d’autres molécules, ou des parties d’entre elles, peuvent parfaitement s’insérer. Les propriétés chimiques du site de liaison, et de l’autre molécule, sont également importantes : la liaison n’aura lieu que si elle est chimiquement réalisable. Une seule protéine peut avoir plus d’un site de liaison.
Un exemple est l’hémoglobine, la protéine responsable du transport de l’oxygène des poumons vers d’autres parties du corps. Il a quatre sites qui peuvent se lier à une molécule d’oxygène. La liaison formée dans ce cas est assez faible – elle doit l’être pour que l’oxygène soit facilement éliminé là où il est nécessaire. Dans d’autres cas, les molécules peuvent se lier plus fortement. La tendance d’un médicament à se lier aux protéines et la force de la liaison sont des facteurs importants en pharmacologie.
Liaison des médicaments
Les protéines couramment impliquées dans la liaison avec les médicaments sont l’albumine, les lipoprotéines et l’a1-acide-glycoprotéine (AGP). Les composés acides et neutres auront tendance à se lier à l’albumine, qui est basique, tandis que les substances basiques se lieront principalement à la molécule AGP acide. Les molécules acides peuvent également se lier aux lipoprotéines si l’albumine est saturée. Ceci n’est pas contraignant au sens strict du terme ; il est plus proche de la dissolution et est courant dans les substances solubles dans les lipides ou les graisses.
La liaison est souvent réversible et dans ces cas peut créer un équilibre chimique, dans lequel la réaction chimique peut aller et venir sans changement net des réactifs et des produits. Ceci est représenté comme :
protéine + médicament ⇌ complexe protéine-médicament
Si la concentration du médicament non lié est réduite, une partie du complexe protéine-médicament peut se séparer pour libérer davantage de composé, maintenant l’équilibre. Cela signifie qu’une cellule qui est efficace pour extraire le médicament non lié peut en extraire davantage à mesure que le complexe se divise en rétablissant l’équilibre.
La quantité de liaison et la fraction non liée – écrites comme la quantité de médicament non lié sur la quantité totale – sont déterminées par l’affinité du composé pour la protéine et leurs concentrations relatives. Ceci est important lorsque l’on considère d’autres médicaments qu’un patient pourrait prendre. Certaines protéines peuvent déjà être saturées, ce qui affecterait la quantité de médicament libre et modifierait éventuellement les effets pharmacologiques.
Par exemple, si le médicament A saturait une certaine protéine de liaison et que le médicament B n’était pas capable de s’y lier, alors il y aurait une concentration plus élevée de B non lié. Alternativement, si le médicament B a une affinité chimique plus forte pour la protéine, il pourrait déplacer A, augmentant sa fraction non liée. Ce processus se déroule assez rapidement, de quelques minutes à quelques heures, et les deux scénarios pourraient avoir des effets néfastes. Cependant, de nombreux médicaments se lient à différentes protéines ou à différents sites sur le même, ou ne sont pas présents à une concentration relative suffisamment élevée pour provoquer une saturation, et ne sont donc pas en concurrence avec les autres médicaments utilisés.
De même, la capacité du corps à absorber un médicament peut affecter son élimination dans le système. L’insuffisance rénale et les maladies du foie ont souvent un impact négatif sur la capacité d’absorber le médicament non lié. Pour ces raisons, les problèmes médicaux antérieurs, la concentration totale et la fraction non liée du médicament et tout autre médicament qu’un patient peut prendre doivent être pris en compte.
Tests
Les médicaments nouvellement développés peuvent être testés pour leur tendance à se lier aux protéines en utilisant un test de liaison aux protéines. Cela peut être effectué avec des échantillons de plasma ou de tissu appropriés, qui peuvent être incubés avec l’agent à tester. Après un intervalle de temps donné, les parties liées et non liées sont séparées – par exemple, en utilisant un filtre très fin qui ne laissera pas passer les grosses molécules de protéines – et l’étendue de la liaison peut alors être déterminée.