すべての記述により、勃起反応を増強するためのシルデナフィル、バルデナフィル、タダラフィルの作用の有効性はよく比較されているようです。 最高血しょう集中（Cmax）に達するのに必要な時間（Tmax）および行為の手始めの時はsildenafilかvardenafilよりわずかに遅いtadalafilとわずかに変わります。 但し、薬剤は血しょうからの整理の率で大幅に異なります;血しょう整理のt βはtadalafilのための18hと比較されるsildenafilまたはvardenafilのための≥4hです。 男性におけるシルデナフィルまたはバルデナフィルの効果は、ピーク血漿濃度（Cmax）の時間を近似する≤0.5–1hで最適である。 これらの薬物の血漿濃度は、Ｔ βが≧４〜５時間で減少するので、血漿薬物レベルは１ ２時間後に低くなる（Ｃｍａｘの≧１ ３％）。 但し、調査は人がまだ投薬の後の建設12hを促進したことを示します。同様に、タダラフィルを服用した患者は、薬物の血漿濃度がCmaxの25％以上である場合、36時間で勃起機能の改善が報告されている。17これらの薬物の延長された有効性はEDの患者のための性行為の開始に柔軟性を加え、投薬の頻度を減らすことができます。 このパターンが他の組織（例えば、肺血管系）に適用される場合、より少ない頻度の投薬レジメンが所望の治療目標をもたらすために使用され得ることを これにより、患者の投薬への曝露が低くなり、治療のコストが削減される可能性があります。
薬物作用の時間経過は、一般に薬物の血漿レベルと密接に相関すると考えられている。 このモデルによれば、血漿からの薬物のクリアランス、組織からの薬物の排出、およびその組織内での薬物作用の停止は本質的に一致するであろう。 しかし、強力なPDE5阻害剤の長期作用は、このモデルにはよく適合しない。 いくつかの生化学的メカニズムは、PDE5阻害剤の明らかに延長された効果を説明するかもしれません。 (1)阻害剤が血漿からのクリアランスと並行して組織からクリアされる場合、その生物学的効果の持続性は、おそらく暴露時のcGMPシグナル伝達経路の持続的な活性化と組み合わせて阻害剤への組織の事前暴露によるものでなければならない（すなわち、cGMPシグナル伝達経験の細胞的”記憶”）。 さらに、薬物が細胞から除去された場合、PDE5活性は回復し、cGMPレベルは基底レベルに近いと予測される（図2a）。 (2)あるいは、血漿からのクリアランスと並行して薬物がクリアされない場合、すなわち、薬物が海綿体のVSMCに保持（または隔離）され、PDE5によるcGMPの破壊が大 これは、阻害剤に対する親和性を高めるために、（1）pde5上のアロステリックcGMP結合部位への持続的なcGMP結合、（2）PKGへの持続的なCGMP結合およびcGMPシグナ この後者のシナリオでは、PDE5阻害剤とcGMPの細胞濃度は、これらのリガンドのそれぞれの特定の隔離、すなわち、阻害剤はPDE5触媒部位にしっかりと結合し、CGMPはPKGおよびPDE5におけるアロステリックcGMP結合部位にしっかりと結合した結果、ある程度上昇するであろう。 勃起応答に対するＰＤＥ５阻害剤の長期の効果についてのこれらの可能な説明が本明細書で考慮されるであろう。 これらの仮説は、PDE5およびPKGに関連することが知られている確立された分子機構に基づいているが、考慮事項は他の機構を排除するものではない。
ホスホジエステラーゼ-5（PDE5）阻害剤の存在下で血管平滑筋細胞（VSMC）における環状グアノシン一リン酸（cGMP）シグナル伝達経路の活性化の効果の持続に貢献 PDE5阻害剤および性的刺激の投与後、CGMPのPDE5分解がブロックされるため、VSMCにおける高いcGMPレベルが達成され、数時間持続することができる。 （ａ）阻害剤が血漿からのクリアランスと並行して細胞から除去される場合、ＰＤＥ５活性は回復し、ｃＧＭＰは低下し、プロテインキナーゼ（ＰＫ Ｇ）活性化は低下する（白 しかし、cGMPシグナル伝達経路が非常に活性であったときに発生したタンパク質のPKGリン酸化の長期的な効果は持続する可能性がある。 （ｂ）阻害剤が血漿から大部分除去されてからずっと細胞内に保持されている場合、ＰＤＥ５活性はブロックされ続け（白い矢印で示される）、ＰＤＥ５が陰茎組織中の主なｃＧＭＰ加水分解ＰＤＥであるので、より早い性的刺激から生じる高レベルのｃＧＭＰは保存されるであろう。 PKGの継続的な活性化は、PDE5（Pによって示される）のリン酸化および両方の酵素をcGMP効果により敏感にするPによって示されるPKG自己リン酸化を含む、こ
cGMPシグナル伝達経路の活性化の持続的な結果
CGMPの同時上昇の有無にかかわらず、PDE5阻害剤への組織の曝露後の”記憶”効果の可能性が最初に考慮される。 通常、cGMPの上昇およびPKGの活性化は、細胞事象のカスケードを運動させ、PDE5の作用はヌクレオチドを加水分解することによってこの効果に対抗する。 研究されている組織では、Pdeの作用が環状ヌクレオチドレベルを低下させる細胞の能力の大部分を占めることを示唆する証拠がある。ＰＤＥ５阻害剤の存在は、ＰＤＥ５の作用を遮断し、ｃＧＭＰ蓄積およびｃＧＭＰシグナル伝達を増強する。 ＰＤＥ５阻害剤の存在下で達成されるｃＧＭＰのレベルが、生理学的条件下で生じるレベルと類似しているか、またはｃＧＭＰがはるかに高いレベルに蓄積するかは知 ブタの冠状動脈平滑筋では、cGMPの三倍の上昇は、最大の弛緩を生成します。34PDE5は海綿体における主要なcGMP加水分解PDEであり、PDE5阻害剤が存在する限り、他の影響により勃起が沈静化した後でさえ、有意なcGMPレベルがこの組織内に持続する可能性が高い。 もしそうであれば、ＰＫＧは、数時間、ある程度活性化されたままである可能性が高い。
上記のPKGの作用の増加の長い期間は、阻害剤の非存在下でのPDE5作用が迅速にcgmpおよびPKGの活性をほぼ基底レベルに戻すと予測されるため、ほとん PKGによって媒介されるリン酸化反応の効果は、一般に、リンタンパク質ホスファターゼの作用によって急速に相殺されると考えられている。 CGMPの低下とPKG活性の低下に直面しても、PKGリン酸化の効果の逆転は、リンタンパク質間で異なる可能性があり、いくつかは急速に脱リン酸化されて元の機能状態に戻る可能性があり、他のものは細胞内の位置または他のタンパク質と複合体化することによって急速な脱リン酸化から保護され、cGMPの増加の元の効果を維持する可能性がある。 実際、これらの経路のいずれかの作用の真の結果および時間経過についてはほとんど知られていない。 PKGの活性化および/またはPKGを介したリン酸化の効果が完全にタイムリーに逆転していない場合（図2a）、エロ刺激によるcGMPのその後の上昇は、PDE5阻害剤 細胞タンパク質機能に対するリン酸化イベントの長期の効果は、（1）リンタンパク質ホスファターゼによる遅い脱リン酸化による細胞内の標的タンパク質の長期のリン酸化、（2）異なるレベルの活性を有する形態間の変換などの構造変化、（3）遺伝子発現、mRNA翻訳および/または安定性、および/またはタンパク質回転率の変化によるタンパク質レベルの変化、（4）細胞コンパートメント間のタンパク質の転座、（5）cGMPおよび/またはタンパク質ターンオーバー率に対する感受性の増加を含む多くのメカニズムによって発生する可能性がある。 cGMPシグナル伝達経路。 PDE5のPKGを介したリン酸化は、酵素の見かけの立体構造の変化を生成し、そのアロステリックサイトでcgmpとその触媒部位で阻害剤/cgmpの親和性を増加さ11,35,36,37環状GMP活性化PKGは自己リン酸化を受け、cGMPの非存在下でも酵素の活性をわずかに上昇させ、その後のcGMPの増加に対する感受性を増加させる（図3）。38,39,40,41自己リン酸化はまた、酵素の見かけの立体配座変化を引き起こし、それによってアロステリックcGMP結合部位でcgmpを保持し、unphospho-PKGと比較してcGMP結合のためのより高い親和性を促進する;38,42PKGのcgmp結合アロステリック部位は積極的に協力的であるため、43これは、CGMPのその後の小さな増加によって完全な活性化のためにPKGを”プライム”する傾向がある。 PKGによってリン酸化されているいくつかのタンパク質は、その後、cgmpシグナル伝達の結果を延長したり、そうでなければ影響を与える可能性がある他のキナーゼによる酸化、ユビキチン化またはリン酸化などの他の翻訳後修飾によって共有結合的に修飾される可能性がある。
プロテインキナーゼ（ＰＫＧ）の自己リン酸化は，環状グアノシン一リン酸（ｃ ｇ）に対する活性と親和性を増加させる。 Ｃｇｍｐの上昇はＰＫＧ自己リン酸化を増加させる。 自己リン酸化されたＰＫＧは、ｃＧＭＰに対するより高い親和性（モデル中のより重い線およびｃＧＭＰの位置によって示されるように）およびｃＧＭＰの非存在下でのより高 自己リン酸化と非リン酸化の両方のPKGはcGMP結合によって完全に活性化され、細胞タンパク質のリン酸化を行う。
PKGの基質であるタンパク質のレベルの変化は、多数のプロセスによって起こる可能性がある。 PKGを介したリン酸化は、遺伝子発現を調節する転写因子を標的とし、PKGの下流のタンパク質のレベルを変化させる可能性がある44、45。 他の例では、リン酸化はubiquitinationの細道によって故障のための蛋白質を目標とすることができます。いくつかの細胞におけるＰＫＧの環状ＧＭＰ活性化は、細胞質ゾルから特定の細胞内の位置への酵素の転座およびその区画内の標的タンパク質のリン酸化をまた、図４ ４、４ ５、４ ８、４ ９、５ ０に示すように、ＰＫＧの活性化は、特定のタンパク質、例えば、Ｒｈｏａ、５ １を細胞内で再分配するか、またはタンパク質の膜への挿入を誘発し、それによ52、53PKG活性によって影響されるいくつかの細胞プロセス、例えば、原繊維タンパク質の重合または膜へのタンパク質の挿入の変化は、逆転するのが遅 これらは、cGMPの上昇を促進する薬理学的レジメンを適用する際に重要な考慮事項であり、個体が慢性的に投薬されている場合には数時間または数日 CGMPシグナル伝達経路の活性の短期的な変化の結果は、より持続的な活性化のそれとは有意に異なる可能性があり、慎重な調査を必要とする。
血漿から除去した後のVSMCにおけるPDE5阻害剤の保持
PDE5阻害剤がvsmcに保持され、血漿から除去した後でも勃起反応の改善を促進する可能性もある（図2bおよび4）。 Sildenafil、vardenafilおよびtadalafilはVSMCで新陳代謝しません; 組織におけるこれらの薬物の効果の逆転のために、薬物はPDE5から解離し、細胞質ゾルを通って原形質膜に拡散し、原形質膜を横断し、シトクロムの作用 比較的短い血漿半減期を有し、PDE5などの細胞内受容体に高い親和性で結合するが、標的細胞では分解されないこれらのような薬物は、広く研究されていないややユニークなクラスにある。 細胞クリアランスに影響を与える予期しない細胞の薬物動態学的特性は、これらの薬物に適用され得る。
血管平滑筋細胞（VSMC）における強力なホスホジエステラーゼ-5（PDE5）阻害剤の理論的蓄積と保持を描いた漫画モデル。 （ａ）Ｖインサートを有する黒色の円は、阻害剤に対するより低い親和性を有するＰＤＥ５の形態を表す。 ダイヤモンドマークIで表される阻害剤は、環状グアノシン一リン酸（cGMP）破壊をブロックするためにPDE5上の触媒部位に結合します。 (b)PDE5上の白い円のCGとして示されるアロステリック部位への阻害剤、リン酸化、およびcGMP結合の結合は、立体配座の変化を誘発し(図4aの黒い円に比べて細長い楕円形で示されるように)、阻害剤に対する酵素の親和性を増加させる。 阻害剤とＰＤＥ５との間の好ましい相互作用は、重い矢印によって示される。 この状況では、血漿中の遊離阻害剤およびサイトゾルは等しい。 （ｃ）細胞周囲の血漿からの阻害剤の必須クリアランスにもかかわらず、有意な量の阻害剤は、細胞内のＰＤＥ５に結合したままであり、細胞からの阻害剤の
細胞におけるＰＤＥ５阻害剤の侵入および蓄積は、ＰＤＥ５のレベルによって影響されると予想される。 したがって、ＰＤＥ５に豊富に存在する細胞は、ｐｄｅ５がほとんどまたは全く存在しない細胞と比較して、阻害剤を選択的に獲得し、保持すると予測される（図 血の流れへの薬剤の吸収の後で、抑制剤は全身の循環によってVSMCの表面に運ばれます。 最初は、細胞質ゾル中に薬物が存在しないと、細胞の外部と内部の間に化合物の大きな化学勾配が生じ、これにより細胞への薬物の侵入が容易にな 阻害剤はＰＤＥ５に対して非常に高い親和性で結合しているので、阻害剤が細胞に入るとすぐに、それはほぼ瞬時にＰＤＥ５によって結合される、すなわち、大部分はサイトゾルから隔離され、サイトゾル中の遊離阻害剤は非常に低いままであり、それによって勾配を維持することが予測される。 PDE5に結合する阻害剤は、阻害剤の細胞への流入に続いて、細胞質ゾル中の遊離阻害剤の量が低いために細胞阻害剤の流出が遅くなるので、阻害剤の蓄積速度を増加させるであろう（図4a）。 さらに、ＰＤＥ５から解離する阻害剤分子のかなりの部分は、細胞を離れる前に酵素に再結合する可能性が高い。 これらの要因は、PDE5の細胞レベルに見合った細胞における阻害剤の蓄積を促進するであろう。 このモデルによれば、細胞中の阻害剤の蓄積は飽和可能であり、細胞内PDE5の濃度によって決定されるであろう。 PDE5触媒部位のすべてが満たされると（飽和）、サイトゾル中の遊離阻害剤の濃度は最終的に血漿中の濃度に近づく（図4b）が、細胞中の総阻害剤は、その細胞中のPDE5のレベルによって有意に影響されるので、細胞中の総阻害剤=サイトゾル中のPDE5+遊離阻害剤に結合した阻害剤である。 一部の患者で報告されている市販されたPDE5阻害剤の長期作用は、同じプロセス、すなわち、（1）VSMCにおけるPDE5の高レベルと（2）これらの阻害剤に対するPDE5の高親和性の組み合わせ効果に起因すると予測される。 本質的に高い阻害剤に対するPDE5の基礎親和性（KD=0.1〜4nM）は、性的刺激および/またはそれぞれの薬物への長期暴露で起こるように、cGMPの上昇に応答して以下に論じるように、この親和性の増加は、ＣＧＭＰのＰＤＥ５へのアロステリック結合、酵素のリン酸化の増加、およびｃＧＭＰおよび阻害剤の上昇による酵素の触媒9,11,12,55したがって、性的興奮の有無のいずれかでPDE5阻害剤を摂取した数時間後、血漿阻害剤濃度は高くなり、VSMCにおけるPDE5の触媒部位は阻害剤で飽和し、阻害剤に対するPDE5の親和性は基底状態よりも有意に高いと予測される（図4b）。 このより高い親和性結合は、阻害剤とＰＤＥ５との継続的な関連およびＶＳＭＣにおける阻害剤の保持を促進する。
簡単に言えば、56、57VSMCは、非結合およびPDE5結合阻害剤の両方を含む透析バッグに似ていると考えることができる。 血漿阻害剤が低下するにつれて、細胞の細胞質ゾル中の遊離阻害剤は並行して低下すると予想される。 しかし、PDE5-阻害剤複合体に結合した阻害剤分子の集団は、細胞からの阻害剤の脱出が、膜を介して血漿へのその分子の拡散速度に排他的に依存しないため、よりゆっくりと減少する可能性がある（図4cおよび5）。 むしろ、PDE5分子は、阻害剤の出口を有意に妨害する可能性がある。 阻害剤はPDE5に可逆的に結合しているため、複合体は動的平衡にあり、すなわち阻害剤は一定の速度で酵素から常に解離し（koff）、一定の速度で反発し（kon） Ｋｏｎに対するｋｏｆｆの比（ｋｄと呼ばれる）は、阻害剤に対する酵素の親和性を反映する。 高親和性阻害剤では、PDE5との会合がこの平衡において好まれ、その結果、阻害剤の多くは、酵素から解離した後に迅速に再結合する。 阻害剤結合のオン速度は阻害剤およびＰＤＥ５の両方の濃度によって影響されるので、ＰＤＥ５の高濃度はまた、阻害剤の再結合を促進するであろう。
強力な阻害剤とホスホジエステラーゼ-5（PDE5）複合体の寿命に影響を与える機能の漫画の描写。 強力な阻害剤はPDE5に可逆的に結合している。 ＰＤＥ５−阻害剤複合体からの阻害剤解離速度（ｋｏｆｆ）と、それが結合または反発する速度（ｋｏｎ）との比は、ＫＤと呼ばれ、阻害剤に対する酵素の親和性を反映する。 非常に高い親和性相互作用では、PDE5との会合がこの平衡において好まれ、その結果、阻害剤の多くは、それが酵素から解離した直後に迅速に再結合し、PDE5活性は、白い矢印で示されるように低い。
阻害剤の一部が細胞を脱出し、循環によって細胞の近傍から除去されると、”開いた”PDE5触媒部位が存在し、同じPDE5で阻害剤の再結合が起こるだけでなく、他のPDE5分子も阻害剤を傍受して結合することができるようになり（図5）、細胞からの脱出をさらに妨げる。 したがって、阻害剤分子は、細胞を離れるよりもPDE5上の遊離部位に再結合する可能性がはるかに高いであろう。 PDE5のための薬剤のそのような分離および再連合のシナリオはcytosolからの薬剤の整理が達成される前に可能性としては何回も起こることができま これは、ＶＳＭＣ中の薬物の濃度および保持、または「捕捉」をもたらし、したがってその作用持続時間を延長する可能性がある。
VSMCからの阻害剤流出のt βを遅らせるためのこれらのプロセスの効果は、細胞中のPDE5の濃度と阻害剤に対するPDE5の親和性を考慮することによ 細胞からの阻害剤出口を遅くするＰＤＥ５の効果は、１＋Ｐ／ＫＤに比例し、ここで、ＰはＰＤＥ５上の阻害剤結合部位の濃度（ＰＤＥ５サブユニット濃度）であり、ＫＤはＰＤＥ５−阻害剤複合体の平衡解離定数である。56VSMC8(未発表データ)においてPDE5が≥5×10-7Mであり、バルデナフィルに対する未リン酸化PDE5のKDが4×10-10Mであると仮定すると、pde5に対する阻害剤の細胞内結合は、PDE5のない細胞における流出速度と比較して≥1500の係数でこの阻害剤の流出速度を減少させる。 この因子は、バルデナフィルのような阻害剤に対するＰＤＥ５触媒部位の親和性が、ＰＤＥ５アロステリック部位へのｃＧＭＰの結合、ＰＤＥ５のリン酸化、阻害剤への
PDE5はシルデナフィル、バルデナフィル、タダラフィルに対して本質的に高い親和性を持っていますが、タンパク質の改変はこれらの阻害剤の一部ま; これらには、PDE5アロステリック部位および触媒部位へのcGMP結合、PDE5触媒部位への阻害剤結合またはPDE5上のアロステリック部位へのcGMP結合のいず9, 11, 12, 13, 35, 55 PDE5およびPKG上のアロステリックcGMP結合部位へのcGMP結合もこのような状況下で促進され、破壊から保護されるため、58、59これらの部位におけるcGMPの隔離は、基底状態に比べてcgmpの細胞濃度が高くなり、その後の放出のためにcGMPのリザーバを提供する可能性があり、それによって第二メッセンジャー信号のその後の小さな増加に由来する効率を変化させる。60
阻害剤に対するホスホジエステラーゼ-5（PDE5）の親和性に影響を与えるプロセス。
