Полумаксимальная эффективная концентрация ( EC 50 ) является мерой концентрации препарата, антитела или токсичного вещества, которая вызывает биологическую реакцию на полпути между исходным уровнем и максимумом после определенного времени воздействия. [1] Проще говоря, EC 50 можно определить как концентрацию, необходимую для получения 50% [...] эффекта [2] и также может быть записана как [A] 50 . [3] Она обычно используется в качестве меры эффективности препарата , хотя использование EC 50 предпочтительнее, чем использование «эффективности», которое подвергалось критике за его неопределенность. [3] EC 50 является мерой концентрации, выраженной в молярных единицах (М), где 1 М эквивалентен 1 моль / л .
Таким образом , EC 50 кривой градуированной дозы-реакции представляет собой концентрацию соединения, при которой наблюдается 50% его максимального эффекта. [4] EC 50 кривой квантовой дозы-реакции представляет собой концентрацию соединения, при которой 50% популяции проявляют реакцию, [5] после определенной продолжительности воздействия.
Для пояснения, градуированная кривая доза-ответ показывает градуированный эффект препарата (ось y) в зависимости от дозы препарата (ось x) у одного или среднего количества субъектов. Квантовая кривая доза-ответ показывает процент субъектов, у которых реакция отмечена по принципу «все или ничего» (ось y) в зависимости от дозы препарата (ось x).
Для анализов конкурентного связывания и функциональных антагонистических анализов IC 50 является наиболее распространенной суммарной мерой кривой доза-реакция. Для анализов агонистов/стимуляторов наиболее распространенной суммарной мерой является EC 50 . [6]
EC 50 также связана с IC 50 , которая является мерой ингибирования соединения (50% ингибирование).
Биологические реакции на концентрации лигандов обычно следуют сигмоидальной функции. Точка перегиба , в которой рост реакции с ростом концентрации лиганда начинает замедляться, — это EC 50 , которую можно математически определить путем выведения линии наилучшего соответствия. Хотя полагаться на график для оценки удобнее, этот типичный метод дает менее точные и четкие результаты. [6]
Ответ или эффект, E, зависит как от связывания препарата, так и от связанного с препаратом рецептора. Агонист , который связывается с рецептором и инициирует ответ, обычно сокращенно обозначается как A или D. При низких концентрациях агониста, [A], ответ, E, неизмеримо низок, но при более высоких [A], E становится измеримым. E увеличивается с [A] до тех пор, пока при достаточно высоких [A], когда E выходит на плато в направлении асимптотического максимального достижимого ответа, E max . [A], при котором E составляет 50% от E max , называется полумаксимальной эффективной концентрацией и сокращенно обозначается как EC 50 , или редко [A] 50 . Термин «эффективность» относится к значению EC 50 . Чем ниже EC 50 , тем меньшая концентрация препарата требуется для получения 50% максимального эффекта и тем выше эффективность. Концентрации EC 10 и EC 90 , вызывающие 10% и 90% максимальных ответов, определяются аналогичным образом.
Существует широкий диапазон значений EC 50 для лекарств; они обычно находятся где-то от нМ до мМ. Поэтому часто более практично ссылаться на логарифмически преобразованные значения p EC 50 вместо EC 50 , где
.
Эффективность препарата зависит от его сродства к белку и эффективности .
Сродство описывает, насколько хорошо препарат может связываться с рецептором. Более быстрое или сильное связывание представлено более высоким сродством или, что эквивалентно, более низкой константой диссоциации. EC 50 не следует путать с константой сродства, K d . В то время как первый отражает концентрацию препарата, необходимую для уровня тканевого ответа, последний отражает концентрацию препарата, необходимую для количества связывания рецептора.
Эффективность — это взаимосвязь между занятостью рецепторов и способностью инициировать ответ на молекулярном, клеточном, тканевом или системном уровне.
EC50 относится к уравнению Хилла , которое является функцией концентрации агониста, [A]:
где E – наблюдаемый ответ или эффект выше исходного уровня, а n – коэффициент Хилла , отражающий наклон кривой. [7]
EC 50 представляет собой точку перегиба уравнения Хилла, за пределами которой увеличение [A] оказывает меньшее влияние на E. В кривых доза-эффект часто берется логарифм [A], превращая уравнение Хилла в сигмоидальную логистическую функцию . В этом случае EC 50 представляет собой восходящую часть сигмоидальной кривой.
Эффекты стрессора или препарата обычно зависят от времени воздействия. Поэтому EC 50 (и аналогичные статистические данные) будут функцией времени воздействия. Точная форма этой временной функции будет зависеть от стрессора (например, конкретного токсиканта), механизма его действия, организма, подвергшегося воздействию, и т. д. Эта временная зависимость затрудняет сравнение эффективности или токсичности между соединениями и между различными организмами.
Лекарственное средство не будет иметь единого значения EC 50 из-за того, что разные ткани имеют разную чувствительность к лекарственному средству (отчасти из-за экспрессии рецепторов, специфичных для тканей). [ необходима цитата ] Кроме того, EC 50 зависит от многих факторов, включая вид, тип ткани и клеток, а также генетику. [ необходима цитата ]
![{\displaystyle E={\frac {{[A]}^{n}\times {E_ {\mathrm {max} }}}{{[A]}^{n}+\mathrm {EC} _{50 }^{n}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/655b52301235f8884480e0b617f5b5e6d2759623)