离子通道概论(心血管系统药理)

《药理学》心血管系统药理笔记第四部分心血管系统药理I（包括21,22章心脏电生理药物）A.离子通道概论及钙通道阻滞药一．离子通道概论（生理学内容）（一）离子通道：是细胞膜中的跨膜蛋白质分子，在脂质双分子层膜上构成具有高度选择性的亲水性孔道，对某些离子能选择通透，其功能是细胞生物电活动的基础。

（二）离子通道的特性离子选择性：某一种离子只能通过与其相应的通道跨膜扩散，大小电荷决定。

门控特性：通道闸门的开启和关闭过程称为门控，激活，失活和关闭状态。

（三）离子通道的分类A.按照激活性分类电压门控离子通道：即膜电压变化激活的离子通道。

配体门控离子通道：由递质与通道蛋白分子上的结合位点相结合而开启。

机械门控离子通道B.按照离子选择性分类1.钠通道钠通道是选择性允许Na+ 跨膜通过的离子通道，钠通道主要是电压门控离子通道，其功能是维持细胞膜兴奋性及其传导。

在心脏、神经和肌肉细胞，动作电位始于快钠通道的激活，钠离子内流引起动作电位的0期去极化。

特点：电压依赖性，激活和失活速度快，有激活剂（树蛙毒素）和阻断剂（河豚毒素）2.钙通道钙通道在正常情况下为细胞外Ca2+内流的离子通道。

膜上存在两大类钙离子通道，即电压门控钙通道和配体门控钙通道。

目前已克隆出L（细胞兴奋时外钙内流的最主要途径）、T（心脏传导组织自律性）、NPQR（神经组织）6种亚型的电压依赖性钙通道特点：电压依赖性，激活和失活速度慢，对离子的选择性较低3.钾通道钾通道是选择性允许K+跨膜通过的离子通道。

钾通道按其电生理特性不同分为：1.电压依赖性钾通道2.钙依赖性钾通道3.内向整流钾通道4.氯通道主要包括电压敏感氯通道，囊性纤维跨膜电导调节体，γ-氨基丁酸受体氯通道。

（四）离子通道的生理功能1决定细胞的兴奋性、不应性和传导性Na+ Ca2+ 主要调控去极化K+主要调控复极化和维持静息电位2介导兴奋-收缩耦联和兴奋分泌耦联3调节血管平滑肌的舒缩活动4参与细胞跨膜信号转导过程5维持细胞正常形态和功能完整性（共转运体）二．作用于离子通道的药物（一）作用于钠通道的药物作用于钠通道的药物主要是钠通道阻滞药，临床常用的有局部麻醉药，抗癫痫药和I类抗心律失常药。

第四篇心血管系统药理5大类药物和5大类心血管疾病▪钙通道阻滞药（CCB）▪影响肾素-血管紧张素系统的药物(ACEI和AT1-阻)▪β-受体阻断剂(β-阻)▪硝酸酯类药物▪利尿药第二十一集离子通道概论及钙拮抗药第一节离子通道概论一．概念离子通道——是细胞膜中的跨膜蛋白，对某些离子能选择性通透，其功能是细胞生物电活动的基础。

具有三个关键特征：通透性；选择性；门控。

二．分类按照离子选择性的不同：①钠通道Na+ ②钾通道K+ ③钙通道Ca2+ ④氯通道Cl-按照激活方式的不同：①电压门控离子通道②化学门控离子通道电压门控离子通道：膜电压变化激活的离子通道。

与膜电位和电位变化的时间有关化学门控离子通道：由递质与通道蛋白质分子上的结合位点相结合开启（一）钠通道钠通道是选择性允许Na+ 跨膜通过的离子通道。

均为电压门控离子通道。

主要功能：维持细胞膜兴奋性及其传导1.分类心肌类钠通道：分为慢钠通道和快钠通道慢通道参与维持心肌动作电位的2相平台期；快通道引起动作电位的0期去极化。

另外还有神经类钠通道和骨骼肌类钠通道2.钠通道的特征：①电压依赖性：钠通道激活的阈值很低，在弱去极化时（如-70mV）即可使其激活。

②激活和失活速度都很快内向钠电流（INa+）仅持续数毫秒。

③有特异性激活剂和阻滞剂（二）钙通道钙通道是选择性允许Ca2+内流的离子通道,是调节细胞内Ca2+浓度的主要途径。

存在电压门控钙通道和化学门控离子通道,后者主要存在于细胞器膜上，了解较少。

存在于机体各种细胞，广泛参与多种功能。

1.分类（电压门控钙通道）①L-型钙通道▪心血管系统细胞膜上密度最高,是细胞兴奋时Ca2+内流的最主要途径；▪影响心肌兴奋收缩耦联及血管舒缩的关键环节；▪神经递质.激素.自身活性物质及第二信使的主要靶点。

钙通道阻滞药即作用于此类钙通道。

②T-型钙通道在心肌动作电位的形成中作用不大，主要参与心脏自律性和血管张力的调节。

2.特征（电压门控钙通道）①电压依赖型各通道开放所需电压不同②激活速度缓慢(20-30ms):失活速度(100-300ms)慢于激动。

HCN离子通道在心血管系统中的重要作用HN离子通道在心血管系统中的重要作用HCN离子通道是一种特殊的离子通道，也被称为超极化活化离子通道。

它的主要功能是生成心脏起搏信号，从而控制心脏的收缩与舒张节律。

在心血管系统中，HCN离子通道发挥着非常重要的作用，本文将就其重要性进行探讨。

HCN离子通道对心脏节律的控制心脏是人体内最重要的器官之一，它通过周期性的收缩与舒张来保持血液的循环。

在心脏的窦房结区域，有一组特化的心脏细胞，它们具有自主搏动的能力，被称为起搏细胞。

这些细胞的自主搏动是由HCN离子通道所控制的。

HCN离子通道的开放与关闭在很大程度上决定了心脏节律的快慢。

当通道开放时，大量的Na+离子和K+离子从细胞外流入细胞内部，导致细胞膜电位升高，产生超极化作用。

在此超极化作用下，钙离子通道的开放受到抑制，从而导致心脏细胞自主搏动的减慢。

相反，当通道关闭时，细胞膜电位逐渐恢复正常水平，心脏细胞的自主搏动也逐渐加快。

因此，HCN离子通道的开放与关闭直接影响心脏节律的快慢和稳定性。

此外，在心脏细胞的全能干细胞中也发现了HCN离子通道，说明它还可能影响到心脏细胞的分化及再生能力。

HCN离子通道在心血管系统中的生理功能HCN离子通道不仅对心脏节律有着直接的影响，还参与了多种生理过程。

例如，在周围血管中，HCN离子通道参与了内皮细胞的信号转导，调节了血管的收缩和舒张。

在血管内皮细胞中，HCN离子通道的开放也引起了细胞的超极化作用。

这个超极化作用能够使细胞向外释放一种叫做一氧化氮（NO）的化学物质，它可以促使血管扩张，增加血液流量。

同时，HCN离子通道的开放还能刺激膜上的PKA和cAMP信号通路，这些信号通路也能够影响血管的收缩和舒张固有能力。

总结在心血管系统中，HCN离子通道的重要性无法忽视。

这种离子通道不仅直接影响了心脏的起搏和节律，还参与了周围血管的收缩和舒张。

对于HCN离子通道的深入研究，不仅可以增进我们对心血管系统基本功能的认识，也有望为心血管系统疾病的临床治疗提供理论基础。

第一节、离子通道药理概述离子通道是神经元、肌肉细胞等可兴奋组织上的特殊结构的大分子蛋白质，它在脂质膜上构成具有高度选择性的孔道，一定的条件下，允许一种或几种离子透过。

离子沿着电化学梯度流过通道，形成离子电流，使可兴奋膜产生特殊的电位变化，形成神经和肌肉电活动的基础。

根据跨膜电位或受神经递质通过受体激活调控离子通道的开启，可将离子通道分为二类： (1) 电压依赖性离子通道 (2) 受体调控性离子通道电压依赖性离子通道广泛分布于各类可兴奋膜上，主要功能是产生动作电位。

受体调控性离子通道多局限于神经突触后膜和神经肌肉接头的运动终板，参与神经突触后电位或终板电位的形成。

但上述的区分并非是绝对的，神经递质可调控某些电压依赖性离子通道的活动，而受体调控性离子通道也有受膜电位影响的现象。

研究已证实许多药物可作用于离子通道，影响可兴奋膜上电冲动的产生和传播，进而影响机体的生理和病理，这就为寻找和设计影响离子通道新药奠定了理论基础。

研究离子通道药理需要一些先进的研究技术和仪器，以下介绍几种常用的研究离子通道的电生理技术。

1、电压钳（Voltage Clamp）技术我们知道，当组织细胞兴奋时，流过膜的电流通常包含电容电流和离子电流两部分，前者是膜电容充电或放电的位移电流，后者是流过通道的离子电流，它反映了膜的通透性变化。

电压钳制的目的是将离子电流和电容电流分开，从而进一步分析离子电流随时间和膜电位变化的规律。

电压钳的具体工作原理大体是通过负反馈放大器迫使膜电位随控制电压的变化而变化，为此向膜内注射电流以抵消膜电流，确保膜电位稳定在控制电压水平。

在电压钳制时，电容电流在膜电容充电至控制电压后，此时电容电流消失，此后的膜电流即离子电流。

这种方法的灵敏度可达在0.5ms内测量106个离子流动的水平。

2、闸门电流（gating current Ig）是指在外部电场作用下，电压依赖性通道口或其附近的带电闸门颗粒移动所产生的非对称电流，这些闸门颗粒决定通道的开闭。

离子通道的生理学功能及其在药物研发中的应用离子通道（ion channels）是细胞膜上一类特殊的通道蛋白，其功能是调节离子通透性，影响细胞内离子平衡和细胞生命活动。

离子通道作为一种重要的膜蛋白分子，已经被广泛研究。

离子通道的生理学功能及其在药物研发中的应用是本文的主题。

一、离子通道的生理学功能离子通道是生命体内重要的离子调控通路，具有众多的生理功能。

首先，离子通道调控细胞静息态膜电位（resting membrane potential），维持细胞内外电荷差异，维持正常的细胞内外环境。

因为静息态膜电位是影响离子交换的重要因素之一，对于细胞生命活动的正常进行至关重要。

除此之外，离子通道还承担了可兴奋性细胞膜上的动作电位信号传导任务。

特别是在神经和肌肉细胞中，离子通道的打开与关闭直接影响神经肌肉兴奋性、萎缩性和舒张性。

举个例子，钾通道 (k-channels) 的打开通常导致静息态膜电位的负化使得真正的动作电位能够发生。

对于神经细胞的信号传导而言，正常的动作电位是关键，例如在推理和思考等高级脑功能中。

钙通道 (Ca-channels) 的打开能够触发细胞中的钙离子运动引起神经元向细胞外释放神经递质或引发肌肉细胞缩放。

这也说明离子通道的打开和关闭可以通过神经递质、荷尔蒙和其他信号分子进行调节。

离子通道的一些突变也可以影响离子通道的打开和关闭，影响到其生理学功能，从而导致一些疾病。

二、离子通道在药物研发中的应用漏电离子通道、钠离子通道、钾离子通道和钙离子通道都是离子通道家族的重要成员。

这些离子通道成为新型药物研发的主要靶点，因为它们可以通过控制离子通道的打开和关闭来影响细胞内离子流、神经元传递、心肌细胞去极化等离子调节过程。

离子通道在药物研发中的应用是多方面的，如下：1、离子通道作为药理靶点一些重要疾病包括心血管疾病、神经系统疾病、代谢障碍和肿瘤等都与离子通道紧密相关。

因此，离子通道成为了一种非常宝贵的药物靶点。

药学院药理学教研室彭芳教案课程：药理学教材：李端主编《药理学》（第五版，人民卫生出版社，2003）杨宝峰《药理学》(第六版，人民卫生出版社， 2003)授课对象：04级药学本科1～2班授课时间：2006年10月19日-11月6日教师：彭芳职称：教授参考书籍：杨藻宸：《医用药理学》杨宝峰《药理学》(规划教材，北京大学出版社，2003)药学院药理学教研室教案【授课章节】：离子通道概论及钙通道阻滞药（钙拮抗剂）【目的要求】了解离子通道的分类及其激活方式；了解作用于钠通道、钾通道药物的特点及应用；熟悉钙通道阻滞药（钙拮抗剂）的分类、作用机理和体内过程，了解其作用方式。

掌握钙拮抗剂的药理作用和临床应用，常用药物维拉帕米、地尔硫卓、硝苯地平的作用特点及临床应用；熟悉其他药物的作用特点。

【教学重点】钙拮抗剂的作用机理及常用药物的药理作用、作用特点、临床应用及不良反应。

【教学难点】钙拮抗剂的作用机理【教学方法和手段】：讲授【时数】：2.5学时【教学内容及时间分配】离子通道的分类及其激活方式20分钟钙离子和钙通道10分钟钙拮抗药的分类5分钟钙拮抗药的作用及临床应用35分钟常用钙拮抗药25分钟小结5分钟【专业词汇】calcium antagonists；ptotassium channel openers；verapamil；diltiazem；nifedipine；nimoldipine.【思考题】1、简述钙拮抗药的临床应用。

2、简述常用钙拮抗剂的作用特点。

【主要讲授内容】：钙通道阻滞剂“钙拮抗药”是指能选择性地阻滞Ca2+经细胞膜上电压依赖性钙通道进入胞内、减少胞内Ca2+浓度，从而影响细胞功能的药物，又称钙通道阻滞剂。

第一节钙离子和钙通道一、钙离子的生理意义二、钙通道的类型根据激活方式的不同分为两类。

（一）受体调控的钙通道（ROC）（二）电压依赖的钙通道（VDC）三、钙通道的分子结构四、钙拮抗药的分类（一）选择性钙拮抗药1．苯烷胺类：维拉帕米，加洛帕米，噻帕米等。