A szimpatomimetikumok olyan vegyületek, amelyek hatása a szimpatikus idegrendszer aktiválásán keresztül érvényesül. Ezek a vegyületek az endogén neurotranszmitterhez, a noradrenalinhoz hasonlóan adrenergreceptorokhoz kötődnek. Az adrenalin és a noradrenalin mind α-, mind β-receptorokhoz kapcsolódik, eltérő affinitással. Összesen 9 adrenergreceptor-altípust tartunk számon, mindegyik G-proteinhez kapcsolt: α1, ezen belül α1A, α1B, α1D, és α2, ezen belül α2A, α2B, α2C, valamint β1, β2 és β3. Ezek szöveti eloszlása jellegzetes mintázatot mutat, továbbá az α1-, α2- és β-receptorok szignáltranszmissziói is eltérőek. Az α1-receptorok Gq-fehérjéhez kapcsolódnak, az itt ható szimpatomimetikum legjellemzőbb hatása a simaizmok kontrakciója. Az α2-receptorok Gi-fehérjén keresztül szignalizálnak, leginkább szekréciók gátlását (pl. inzulin) és simaizom-kontrakciót idéznek elő. Minden β-receptor Gi-fehérjéhez kapcsolódik, aminek tipikus következménye simaizmok relaxációja és szekréciók fokozódása. Mindebből következik, hogy az egyes altípusokra specifikus agonistákkal igen változatos hatásokat lehet kiváltani. Az α1-szelektív agonistákat leginkább lokális vazokonstriktorként, nazális dekongensztánsként alkalmazzuk. Az α2-agonisták részben a preszinaptikus hatásuk, részben a központi idegrendszeri hatásaik miatt csökkentik a szimpatikus tónust, így antihipertenzív szerekként kerültek be a terápiába (pl. klonidin). Mára indikációs területük kiszélesedett. Használunk ilyen szereket anxiolitikumként (pl. dexmedetomidin) és centrális izomrelaxánsként is (pl. tizanidin). Az egyik fő célkitűzés a szimpatomimetikumok fejlesztésében a receptorszelektív szerek létrehozása. Ehhez elengedhetetlen volt a noradrenalin receptorkötődésének molekuláris szintű feltérképezése.

 

 

A 6.9.32. ábra illusztrálja a noradrenalin β-receptorhoz való kötődését, ahol három fő kötődési hely azonosítható. A protonált aminocsoport erős ionos kölcsönhatást képez a receptor egy aszpartátrészével, a katekolszerkezetben található fenolos hidroxilcsoportok két szerinnel alakítanak ki hidrogénhidas kölcsönhatást, míg az aromás gyűrű egy aromás–aromás kölcsönhatásban vesz részt a fehérje fenilalanin aminosavával. A kölcsönhatás sztereoszelektív, az R-enantiomer kötődik jobban. Az α-receptorok kisebb és merevebb kötőzsebet tartalmaznak, amely kedvez a kisebb, kevésbé elágazó aminocsoportokat tartalmazó molekuláknak. A β-receptorok tágasabb kötőzsebbel rendelkeznek, amely jobban befogadja a nagyobb térkitöltésű aminocsoportokat, mint például az izopropil- vagy terc-butil-csoportokat, ami lehetőséget ad szelektív szerek szintéziséhez.