剂量-反应曲线介绍
什么是剂量-反应曲线(dose-response curve)？
剂量-反应曲线可用来绘制多种实验的结果。 X轴画出药物或激素的浓度。 Y轴画出的反应(response)，这几乎可以是任何的内容。例如，响应可能是酶的活性，细胞内第二信使(second messenger)的累积，膜电位，分泌的一种激素，心脏率或肌肉的收缩。
“剂量”一词经常被用的很轻率，严格的”剂量”一词只适用于施用到动物或人身上的实验，在这里您管理不同剂量的药物进行实验，在这您管理各种的药物剂量。你不知道实际的药物浓度 – 您只知道您管理的剂量。然而，”剂量 – 反应曲线”这个词的也较为轻率的用来形容体外实验(vitro experiments),在这您应用已知浓度的药物。术语“浓度-反应曲线”是对这些实验的结果更精确的标签。，”剂量 – 反应曲线”偶尔更轻率的用来涉及您改变一些其他变量水平，比如温度或电压，的实验。
激动剂(agonist )是一种会导致反应的药物。如果您管理不同浓度的激动剂，剂量反应曲线就会像”上山坡”,从左侧（低浓度）到右侧（高浓度)。完全激动剂(full agonist)是一个的药物，似乎能够产生完整的组织反应。部分激动剂(partial agonist)是一个可以引起反应的药物，但是它的最大反应比完全激动剂的最大反应要小。拮抗剂(antagonist )是一种药物，它本身不会引起反应，但会阻止agonist-mediated反应。如果您变化拮抗剂的浓度(对应一个固定的激动剂浓度)，剂量反应曲线将下坡运行(run downhill)。
剂量-反应曲线的形状
在绑定激动剂到受体(receptor)并产生反应之间有很多步骤。因此根据您使用的药物和您测量的反应，剂量-反应曲线几乎可以有任何形状。然后，在很多系统中的剂量 – 反应曲线遵循一个标准的形状，如下图所示
剂量-反应实验中通常使用10-20激动剂，在对数刻度(logarithmic scale)上有近似相等的间隔。例如，剂量可能是1，3，10，30，100，300，1000，3000和10000nM.到对数时，这些值有同样的间隔：0.0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5和4.0。
注意：3的对数实际上是0.4771，而不是0.50。 0.5的反对数是3.1623。因此，为了使剂量在对数尺度上能真正等间隔，浓度应该是1.0，3.1623，10.0，31.623等
由于激动剂约束力和反应之间的联系是非常复杂的，任何形状都是可能的。这似乎很奇怪，因此，如此多的剂量反应-曲线有相同的受体结合曲线形状。最简单的解释是，受体结合和反应之间的联系是直接的，这样的反应是成正比的受体结合。然而，在大多数系统中的一个或多个第二信使系统(second-messenger systems)链接受体结合反应。例如，结合激动剂激活腺苷酸环化酶，从而产生第二信使cAMP。第二信使可以绑定效应（如蛋白激酶并启动响应。
如果一个第二信使传达反应的话，您期望的剂量-反应曲线看起来会是什么样子呢?如果您认为第二信使的生产是与受体占用成正比，激动剂浓度与第二信使浓度图将会和受体占用有相同的形状（双曲线，如果绘制在一个线性尺度上，如果绘制成半对数图形，则是一个斜率因子为1.0的S型曲线).如果第二信使绑定到一个效应器(effector),绑定步骤按照mass action规律，第二信使的浓度vs.响应图也将有相同的标准形状。这不是很明显，但Black和Leff（见激动剂行动的运作模式）已经显示激动剂浓度vs.响应图也有标准形状（提供绑定步骤按照mass action规律）。事实上在干预激动剂约束力和响应之间有多少步骤这不要紧。只要每个信使按照mass action规律结合到一个单一的结合位点，剂量-反应曲线将遵循相同的双曲/S状曲线作为受体结合曲线的形状。
EC50
一个标准的剂量-反应曲线由四个参数定义：基线反应（底部），最大反应（顶部），斜率，和产生一个位于基线和最大值中间的反应值(EC50)的药物浓度。
这是很容易误解的EC50的定义。它被很简单的定义为一个位于基线反应（底部）和最大反应（顶部）中间值的反应的药物浓度。在没有定义基线和最大反应之前无法定义EC50.
取决于您如何正态化您的数据，这个值可能和产生Y=50的反应的浓度一样。例如，在下面的例子中，数据被正态化为最大反应的百分比，没有减去基线。基线大约是20%，最高为100％，因此EC50是使反应大约为60%(在20％和100％之间的一半)的激动剂浓度。
不要过度解释EC50。它只不过是需要引起反应为基线和最大反应一半值的激动剂的浓度。它通常和绑定激动剂和受体的Kd不同。
剂量-反应曲线的陡峭程度
许多剂量-反应曲线完全按照一个受体结合曲线的形状。如下图所示，要达到90％的反应比10％的反应需要81倍多的激动剂。
然而，一些剂量-反应曲线比标准曲线更陡峭或更平坦。陡峭根据Hill的斜率量化，也称为斜率因子。标准斜率的剂量-反应曲线的Hill斜率为1.0。一个陡峭的曲线具有较高的斜率因子，较平坦的曲线具有较低的斜率因子。如果使用单一浓度的激动剂而拮抗剂浓度不一，曲线将向下倾斜，斜率因子为负。
