1、General discussion of ion channels&calcium antagonists第一节第一节 离子通道概论离子通道概论Patch-clamp技术新药开发Na+,Ca2+,K+,Cl-等电流分子生物学技术单细胞电流记录离子通道的结构与功能药物作用机制基因克隆及蛋白表达通道蛋白功能测定Patch-clamp探头计算机模数转换膜片钳放大器样品池单细胞K+Ca2+Na+-电极电极-v 激活态（激活态（activation）：外界因素作用下，通道）：外界因素作用下，通道允许某种或某些离子顺浓度差和电位差通过膜，相允许某种或某些离子顺浓度差和电位差通过膜，相当于开放。当于开放。
2、v 失活态（失活态（inactivation）：通道关闭，同时即使）：通道关闭，同时即使有外来刺激也不能使之进入开放状态。有外来刺激也不能使之进入开放状态。v 关闭态（静息态）：关闭态（静息态）：离子通道分类离子通道分类v离子通道按激活方式分类离子通道按激活方式分类n电压门控离子通道 voltage gated channels,VGCvoltage gated channels,VGCn化学门控离子通道 ligand gated channels,LGCligand gated channels,LGCv离子通道按离子选择性分类离子通道按离子选择性分类n钠通道n钙通道（calcium cha
3、nnels）n钾通道（potassium channels）n氯通道（chloride channels）v 钠通道钠通道v 钙通道钙通道 电压门控钙通道：L,N,T,P,Q,R型；配体调控性钙通道：IP3Rs钙通道,RyRs钙通道v 钾通道钾通道 电压依赖性钾通道：Ikr,Iks,Ito,If等；钙依赖性钾通道：BKCa,IKCa,SKCa等；内向整流钾通道：KATP,KAch,IK1等；v 氯通道氯通道 -氨基丁酸受体（GABA-R)离子通道分类离子通道分类 钠通道钠通道(sodium channels)v 功能功能n选择性允许钠离子Na+跨膜通过的离子通道。n电压门控，维持细胞膜兴奋性和
4、传导。在心脏神经和骨骼肌，快钠通道激活和钠离子内流引起动作电位的0相除极。v 特征特征n电压门控，INan激活1ms和失活10ms速度快n分类：n 神经类（对河豚毒素TTX敏感）n 骨骼肌类（对芋螺毒素CTX敏感）n 心肌类（均不敏感）钙通道（calcium channels）心肌细胞v 为细胞外为细胞外Ca2+内流通道，调节细胞内内流通道，调节细胞内Ca2+浓浓度度v 电压门控钙通道：电压门控钙通道：v L型型(DHPs，维拉帕米敏感的钙通道）：外钙，维拉帕米敏感的钙通道）：外钙内流，分布于各种兴奋细胞，是心肌动作电位内流，分布于各种兴奋细胞，是心肌动作电位2相相平台期形成的主要离子流。平台
5、期形成的主要离子流。v T型：分布于心脏、神经，调节心脏自律性。型：分布于心脏、神经，调节心脏自律性。v N型；型；P型；型；Q型；型；R型。型。钙通道（calcium channels）v 受体门控钙通道：受体门控钙通道：n 位于肌质网和内质网膜上，是储钙释放进入胞浆的途径。位于肌质网和内质网膜上，是储钙释放进入胞浆的途径。IP3或者或者Ca2+激活。激活。n 名词解释*：Ca2+诱发Ca2+释放（以Ca2+释Ca2+）当细胞膜去极化时，电压门控钙通道开放，钙内流使细胞内钙突然增加而触发钙释放，从而引起细胞兴奋收缩偶联等生理活动这一过程被称为。触发细胞兴奋收缩偶联，心肌收缩和心脏节律调节，T
6、淋巴细胞激活等 n Ryanodine受体(RyRs)激活的Ca2+通道（骨骼肌、心肌、平滑肌、脑、内分泌等）n IP3受体激活的Ca2+通道（心脏收缩和节律）心肌细胞AP复极3期胺碘酮 钾通道（钾通道（potassium channelspotassium channels）v 一、电压依赖性钾通道一、电压依赖性钾通道n 1.延迟整流钾通道延迟整流钾通道(delayed rectifier K+channels)，外，外向电流向电流Ik,。n 慢激活整流钾通道慢激活整流钾通道(Iks)n 快激活整流钾通道快激活整流钾通道(Ikr)钾通道（钾通道（potassium channelspotas
7、sium channels）v 一、电压依赖性钾通道一、电压依赖性钾通道n 2.瞬时外向钾通道瞬时外向钾通道(transient outward K+channels，Ito)，去极化明显时激活。，去极化明显时激活。n 3.起搏电流起搏电流(pacemaker channels,If)n 非特异性阳离子电流，非特异性阳离子电流，K+、Na+。是窦房节、房室节、和希浦系统的。是窦房节、房室节、和希浦系统的起搏电流之一，超极化激活。起搏电流之一，超极化激活。+起搏电流(If)-Adr Ach 心率钾通道（钾通道（potassium channels）v 二、钙依赖性钾通道二、钙依赖性钾通道(Ca2
8、+dependent K+channels)：IKCa、n 除极化和提高除极化和提高Ca2+浓度使之开放浓度使之开放 K+外流外流 膜复极化和超极膜复极化和超极化化 血管扩张血管扩张;负反馈调节负反馈调节。钾通道（钾通道（potassium channels）三、三、整流钾通道整流钾通道:（1）KIR 通道：存在于心肌细胞（心室、心房、普肯耶细胞Pf），主要维持4相静息电位。（2）KATP 通道：心肌缺血、缺氧、ATP减少时开放 K+外流 APD缩短 心肌收缩性 耗氧保护心肌；引起缺血性心律失常。血管平滑肌-开放超极化Ca2+内流血管扩张l开放剂：克罗卡林、二氮嗪；l阻滞剂：格列苯脲、D860
9、（3）Ach激活的钾通道（K Ach）:心房、窦房结、房室结；Ach+M2-R 通道开放RP超极化负性频率作用。离子通道的生理功能离子通道的生理功能1.决定兴奋细胞的兴奋性、不应性和传导性决定兴奋细胞的兴奋性、不应性和传导性电压敏感氯通道：1、2、3型Na+-k+-2Cl 转运系统（利尿药）GABA受体氯通道（镇静催眠药）氯通道（氯通道（chloride channelschloride channels）VGC 的分子结构及钠、钙和钾通道共性outinIIIIIIIVNCNa+or Ca2+channel(或或1亚基亚基)Primary functional domains:P loop:i
10、on selectivity S4:voltage dependenceNa+,Ca2+NCs1-s6s1-s6s1-s6s1-s6VGC 的分子结构及钠、钙和钾通道共性 1.S4 电压感受器 感受膜电位变化和通道激活开放 2.S5-S6之间肽链形成孔道或P区（pore region）；S5S6及其相邻S片段连接的肽链与通道失活有关。3.孔道和S6片断内侧或外侧有药物结合位点第二节第二节 作用于离子通道的药物作用于离子通道的药物 第三节第三节 钙通道阻滞药钙通道阻滞药一一 钙通道阻滞药的类型钙通道阻滞药的类型二二 钙通道阻滞药的作用方式钙通道阻滞药的作用方式三三 钙通道阻滞药的药理作用和临床应
11、用钙通道阻滞药的药理作用和临床应用心脏工作肌收缩 窦房结、房室结（起搏、传导）动静脉（冠状、肺、外周）收缩 骨骼肌收缩 肥大细胞组胺释放 腺体分泌释溶酶体酶 血小板聚集、收缩、胞排 神经细胞递质释放 Ca2+钙通道的类型（一）（一）选择性钙拮抗药选择性钙拮抗药1 1 苯烷胺类苯烷胺类 （phenylalkylamines,PAAphenylalkylamines,PAA）维拉帕米（维拉帕米（verapamil,ververapamil,ver）,加洛帕米，噻帕米加洛帕米，噻帕米 2 2 二氢吡啶类（二氢吡啶类（dihydropyridines,DHPdihydropyridines,DHP）硝
12、苯地平（硝苯地平（nifedipinenifedipine，nifnif）,氨氯地平，尼莫地平氨氯地平，尼莫地平 3 3 苯并噻氮卓类（苯并噻氮卓类（benzothiazepinesbenzothiazepines，BTZsBTZs）地尔硫卓地尔硫卓(diltiazem(diltiazem，dil)dil)（二）（二）非选择性钙拮抗药非选择性钙拮抗药 4 4 二苯哌嗪类二苯哌嗪类 桂利嗪桂利嗪,氟桂利嗪氟桂利嗪 5 5 普尼拉明类普尼拉明类 普尼拉明普尼拉明 6 6 其它类其它类 派克昔林派克昔林钙拮抗药的分类钙拮抗药的分类开放时间开放时间 较久较久 较短暂较短暂激活电位激活电位 -10mv
13、-70mv-10mv -70mv失活电位失活电位 -60mv-60mv-10mv -100mv-10mv -100mv60mv60mv主要分布主要分布 心肌心肌 动脉血管动脉血管 血管平滑肌血管平滑肌 心脏传导系统心脏传导系统 （窦房结）（窦房结）L-型钙通道 T-型钙通道 （long-lasting）(transient)二二 对钙通道的作用方式对钙通道的作用方式失活态PAADHP钙通道阻滞药的作用方式钙通道阻滞药的作用方式v 亲水性的维拉帕米和地尔硫卓与激活或失活通道结亲水性的维拉帕米和地尔硫卓与激活或失活通道结合，降低通道的开放概率。疏水性的硝苯地平与失合，降低通道的开放概率。疏水性的硝
14、苯地平与失活状态的通道结合延长恢复活性时间。活状态的通道结合延长恢复活性时间。v 维拉帕米和开放状态的通道的内侧结合有频率依赖维拉帕米和开放状态的通道的内侧结合有频率依赖性和使用依赖性。抗心律失常。性和使用依赖性。抗心律失常。v 硝苯地平与钙通道外侧结合，抑制失活通道，有电硝苯地平与钙通道外侧结合，抑制失活通道，有电压依赖性，适用于病变血管的扩张。压依赖性，适用于病变血管的扩张。1.药理作用药理作用2.临床应用临床应用3.作用机制作用机制三 钙拮抗药的作用与临床应用（一）对心肌的作用（一）对心肌的作用 直接抑制作用直接抑制作用 间接兴奋作用间接兴奋作用 1 1 负性肌力作用负性肌力作用 反射性
15、兴奋交感神经反射性兴奋交感神经 2 2 负性频率作用负性频率作用 3 3 负性传导作用负性传导作用 4 4 对缺血心肌的保护作用对缺血心肌的保护作用 5 5 逆转心室肥厚逆转心室肥厚 氨氯地平，氨氯地平，nifnif药理作用（二）血管（二）血管 扩张动脉扩张动脉 扩张冠状动脉，治疗心绞痛扩张冠状动脉，治疗心绞痛 扩张外周动脉，解除痉挛扩张外周动脉，解除痉挛 扩张脑动脉，增加脑血流扩张脑动脉，增加脑血流药理作用 （三）（三）其他平滑肌的作用其他平滑肌的作用 松弛支气管平滑肌明显松弛支气管平滑肌明显 减少组胺释放和减少组胺释放和LTDLTD4 4的合成的合成 减少支气管粘膜分泌减少支气管粘膜分泌
16、较大剂量较大剂量 松驰胃肠，子宫，输尿管平滑肌松驰胃肠，子宫，输尿管平滑肌 药理作用 （四）改善组织血流的作用（四）改善组织血流的作用 1 1 抑制血小板聚集抑制血小板聚集 2 2 降低钙内流减轻钙超载对红细胞的损降低钙内流减轻钙超载对红细胞的损伤。伤。药理作用 （五）其他作用（五）其他作用 抗动脉粥样硬化作用（氨氯地平）抗动脉粥样硬化作用（氨氯地平）阻滞L-型钙通道，减少钙超载对动脉壁的损伤。降低脂质过氧化，保护内皮。抑制血管壁平滑肌增生及基质蛋白合成，增加顺应性。降低细胞内胆固醇水平。药理作用 （一）（一）心血管系统疾病心血管系统疾病 1 1 高血压高血压 nif,dil,vernif,d
17、il,ver 2 2 心绞痛心绞痛 稳定性心绞痛稳定性心绞痛 nif,dil,vernif,dil,ver 不稳定型心绞痛不稳定型心绞痛 dil,ver,nifdil,ver,nif不宜单用不宜单用 变异型心绞痛变异型心绞痛 nifnif首选药首选药 临床应用 临床应用临床应用硝苯地平（硝苯地平（nifedipine,nif）维拉帕米（维拉帕米（verapamil,ver）地尔硫卓（地尔硫卓（diltiazem）常用钙拮抗药三药的体内过程特点药理作用1 扩张血管 扩张外周血管 +扩张冠状血管 +2 心脏直接抑制作用 较弱 强 较强间接兴奋作用 较强 较弱 较弱心率 0，加快 减慢 减慢心肌收缩
18、力 0，增加 明显减弱 减弱房室结传导 0 明显减慢 减慢房室结 ERP 0 延长 延长 抗血小板聚集 抑制血管平滑肌 增生 三药的药理作用及临床应用 nif ver dil nif ver dil临床应用 高血压 室上性心律失常 心绞痛 心绞痛 外周血管 高血压 痉挛性疾病 肥厚性心肌病 三药的不良反应 1 一般反应 头痛，面红，眩晕，恶心，心悸 nif 便秘 ver 心动过缓 ver,dil 踝部水肿 下肢水肿 nifverdil1 起效慢，可减轻由扩张血管所致的反射性心率 加快，头痛，面红等症状。2 PO 吸收良好，生物利用度高。t1/2 36h3 血药浓度的峰谷波动小4 促进缓激肽中介的NO的产生5 防止或逆转心肌肥厚 抗TNF-及 抗IL作用 应用 高血压 心绞痛 CHF氨氯地平（amlodipine）尼莫地平（nimodipine）桂利嗪（cinnarizine）氟桂利嗪（flunarizine）其他钙拮抗剂
