离子通道的分子药理学 1

离子通道概述离子通道是神经、肌肉、腺体等许多组织细胞膜上的基本兴奋单元。

它们产生和传导电信号，具有重要的生理功能。

由于生物物理学和分子生物学的迅速发展，新的研究技术包括膜片钳技术、分子克隆及基因突变技术等的广泛应用，人们开始从分子水平来解释离子通道的孔道特性、动力学过程结构与功能的关系以及功能的表达和调节等。

第一节离子通道的分类离子通道必须能够开放和关闭才能实现其产生和传导电信号的生理功能。

至尽为止离子通道还没有一个系统的分类法。

1、按激活机制划分：①.电压门控性通道(Voltage-gated channel)或电压敏感性通道、电压依赖性通道、电压操作性通道。

其开、关一方面由膜电位（电压依赖性）所决定，另一方面与电位变化的时间有关（时间依赖性）。

这类通道在维持兴奋细胞的动作电位方面起重要作用。

如Na、K、Ca、Cl 通道等。

②.化学门控性通道或递质敏感性通道(Transmitter-sensitive channels)、递质依赖性通道、配体门控性通道(Ligand-gated channel)其开、关取决于与该通道相耦联的受体的状态，直接受该受体的配体的调控。

如Ach激活的K+通道，突触后膜的受体离子通道，谷氨酸受体、甘氨酸受体、Υ-氨基丁酸受体等。

③.感觉受体通道(Sensory-receptor channels)分布于精细的膜结构上或神经末梢上。

许多感觉末梢很小，故任何对代谢或细胞外介质产生的微小干扰都会很快导致膜内物质浓度的变化。

这类通道无特异阻断剂，对离子选择性很差，阳离子或阴离子均可通过。

感觉受体有两类：一类是受刺激后受体本身作为通道直接开或关。

另一类则要经过第二信使，才能使通道开或关。

某些神经递质可以影响电压门控性通道，而某些化学门控性通道也受膜电位的影响，形成离子通道的“双闸门机制”。

2、按门控的特点来划分①三门控性通道、②双门控性通道(I Na、I to、I si)、③单门控性通道(I k、I f)、④无门控性通道(I k1、I b)。

l型钙离子通道L型钙离子通道（L-type calcium channel）是一种离子通道，主要通过计算机模拟、离子流测量以及基因敲除等方法被研究。

它起到了调节神经元动作电位和肌肉收缩的重要作用，尤其是心脏肌肉细胞的收缩中。

本文将对L 型钙离子通道的结构和功能进行详细阐述，以及对其在医学和药理学领域的应用做出简要介绍。

1. 结构：L型钙离子通道是一种多亚单位的离子通道，由α1、α2、β和γ等次单位组成。

其中，α1次单位是最重要的，包含四个区域（S1-S4）和一个带有钙离子结合位点的P/Q/C区域。

α2、β和γ次单位则是辅助亚单位，通过分子交互作用和离子通道形成整体。

2. 功能：L型钙离子通道主要作用于心肌细胞，调节肌肉细胞的收缩。

它与肌纤维相应的Ca2+离子释放通道RyR形成复合物，并通过大量钙离子流入心肌细胞，增加心肌细胞的内钙离子浓度，从而触发心肌细胞的收缩反应。

此外，它还通过调节神经元动作电位，参与神经传递和突触传奇，影响机体内多种重要的生理过程。

3. 应用：针对L型钙离子通道的药物在心血管疾病治疗中具有重要的作用。

例如，卡地欣（Nifedipine）是一种广泛应用于心脏病、高血压、心绞痛等疾病治疗的L型钙离子通道阻滞剂。

它能抑制肌细胞内的钙离子进入细胞，减少心脏压力，降低心肌氧耗，从而达到降低血压和治疗心血管疾病的目的。

总之，L型钙离子通道是一种重要的离子通道，在人体内的功能和机制十分复杂。

其与钙离子释放通道形成的复合物能够调节多种生理过程，并在医学和药理学领域得到了广泛的应用。

未来，随着研究方法和技术的发展，人们将会更多的关注L型钙离子通道在各种生理和病理状态下的变化，以便更好地治疗相关疾病，为健康服务。

生物体内离子通道的结构与机制离子通道是一种重要的生物分子，它们能够在生物体内调节离子的流动，从而影响神经传导、肌肉收缩、内分泌和代谢等生命活动。

离子通道广泛存在于细胞膜上，以不同的方式调节离子的通透性，包括电压门控通道、配体门控通道、机械门控通道等。

本文将重点探讨离子通道的结构与机制。

1. 离子通道的结构离子通道是由蛋白质组成的，其主要结构包括跨膜螺旋、内环、外环、膜域等四部分。

其中跨膜螺旋是离子通道最为基本的结构，它主要由多个膜螺旋结构组成，并通过水分子形成离子通道的中心孔道。

内环和外环则分别位于离子通道的内外侧，它们起到调节离子通道开关的作用，可以是电压门控或配体门控。

膜域则是离子通道膜螺旋的一部分，使离子通道嵌入细胞膜并稳定其位置。

另外，离子通道的膜螺旋通常具有数个不同的氨基酸残基。

这些残基对于离子的选择性、传导能力和门控特性都至关重要。

在电压门控通道中，某些氨基酸残基通过改变电场分布来影响通道的开放和关闭；在配体门控通道中，则是特定的信号分子与通道结合，从而导致通道的开放和闭合。

2. 离子通道的机制离子通道的机制广泛应用于生理学和药理学研究中。

离子通道的开放和关闭是通过不同的机制实现的。

其中，电压门控通道的开放和关闭受到细胞膜电位的控制，当细胞膜内外电位差达到一定程度时，离子通道发生构象变化从而开放或关闭。

配体门控通道则是通过特定的信号分子在离子通道上的作用来控制它们的开放和关闭。

离子通道的选择性是指不同通道具有不同的离子选择性。

这是由于离子通道中的氨基酸残基对离子的尺寸和电荷具有不同的偏好性造成的。

大多数离子通道通过尺寸选择性来排除过大或过小的离子，而电荷选择性则由离子通道的环境和残基之间的相互作用决定。

另外，离子通道的通道倍数也是其重要特征之一。

许多离子通道形成多个具有相同结构和功能的倍体，从而增加了离子通道的通透性和灵敏性。

例如，钠离子通道常常是四个亚基构成的四面体结构，而钙离子通道则是膜上两个钙离子通道蛋白结构相互缠结的形式。

第四篇心血管系统及血液系统药理学第十八章离子通道药物离子通道是细胞膜中的蛋白质分子，其结构是具有高度选择性的亲水性孔道，对特定离子选择性通透，其功能是细胞生物电活动的基础。

药物通过改变离子通道对离子的通透作用，对细胞电生理活动产生影响，并进而产生相应的生理或药理效应。

目前临床上使用的调节离子通道的药物主要是钙通道阻滞药、钠通道阻滞药、钾通道调控剂，它们分类如下：局部麻醉药：利多卡因、丁卡因、布比卡因抗癫痫药：苯妥英钠Ⅰ类抗心律失常药：奎尼丁、利多卡因、普罗帕PAAs）：维拉帕米、加洛帕米卓类（BTZs）：地尔硫卓DHPs）：硝苯地平、尼莫地平磺酰脲类降糖药：格列本脲、格列齐特新Ⅲ类抗心律失常药：索他洛尔、多非利特科研工具药无机离子：Cs+、Ba2+有机化合物：TEA、4-AP多种毒素：蝎毒、蛇毒、蜂毒苯并吡喃类：克罗卡林吡啶类：尼可地尔嘧啶类：米诺地尔氰胍类：吡那地尔苯并噻二嗪类：二氮嗪硫代甲酰胺类：RP258911,4-二氢吡啶类：niguldipine一、钙通道及其阻滞药 1．电压依赖钙通道表18-1 电压依赖钙通道的分类、特性及阻滞剂L 肌肉,神经 长 高 较大 维拉帕米, DHPs, C a 2+ T 心脏,神经 短 低,迅速失活小 氟桂嗪, sFTX,.Ni 2+ N 神经 短 高 ω-CTX-GVIA, C d 2+ P 小脑浦氏细胞 长 高 ω-CTX-MVIIC ω-Aga-IVAQ 小脑颗粒细胞R神经注：DHPs ：二氢吡啶类；sFTX ：合成的蜘蛛毒素；ω-CTX ：ω-芋螺毒素；Aga-IVA ： 一种蜘蛛毒素表18-2 L-型钙通道阻滞药的作用机制2．受体调控钙通道表18-3 受体调控钙通道的分类、分布及激动剂Ryanodine 受体 （RYR ）RY 1：骨骼肌RYR RY 2：心肌RYR RY 3：脑RYR 骨骼肌、心肌、平滑肌、脑、内分泌细胞、肝和成纤维细胞咖啡因 外钙内流 [Ca 2+]i ↑IP 3受体 （IP 3Rs ）IP 3R 1* IP 3R 2 IP 3R 3心肌传导组织 心肌闰盘组织IP 3注：*三种亚型中的主要Ca 2+释放通道维拉帕米 地尔硫卓L-型钙通道 细胞膜内侧 与激活态钙通道结合→促使通道转化为失活态与失活态或静息态通道结合→阻止通道向激活态转化 维拉帕米作用具有频率依赖性硝苯地平 L-型钙通道 细胞膜外侧与失活态通道结合→↑失活后恢复时间 电压依赖性→血管选择性（尤其病变血管）3. 钙通道阻滞药的药理作用、临床应用和不良反应图18-1 钙通道阻滞药的药理作用及其相关的应用和不良反应4. 钙通道阻滞药的临床常规用药原则表18-4钙通道阻滞药的临床常规用药原则 疾病首选药物高血压重：二氢吡啶类中、轻：维拉帕米或地尔硫卓并发冠心病 硝苯地平 并发快速型心律失常 维拉帕米 心绞痛变异性心绞痛 硝苯地平 不稳定型心绞痛 维拉帕米、地尔硫卓较好硝苯地平宜合用β-受体阻断药 室上性心动过速 维拉帕米脑血管疾病 尼莫地平 氟桂利嗪二. 电压依赖性钠通道的分类及阻滞剂三. 钾通道的分类、特点及调节药物表18-5 钾通道的分类、特点及调节药物电压依赖钾通道外向延迟整流钾通道（I K ）： ① 快速延迟整流钾通道（I Kr ） ② 缓慢延迟整流钾通道（I Ks ） ③ 超快速延迟整流钾通道（I Kur ）①I Kr 与膜复极相关②I Ks 主要参与3相复极 ③I Kur 是心房复极重要电流 钾通道阻滞药： 新Ⅲ类抗心律失常药↓I Kr起搏电流（I f ）非特异性阳离子电流 超极化激活时间依赖性的内向整流电流 窦房结、房室结和希普系统的起搏电流之一 道(K Ca)中电导K Ca （IK Ca ）生理意义不清低电导K Ca （SK Ca ）内向整流钾通道(K IR ））ATP 敏感钾通道（IKATP ）调节代谢分布于骨骼肌、心血管平滑肌、胰腺β细胞、神经细胞、内分泌细胞、肾上腺皮质细胞 参与心肌缺血预适应 参与胰岛素分泌I KATP 开放药：↓血压；磺酰脲类降糖药↓I KATP 生病不可怕，可怕的是不敢承认自己生病了（哈尔滨医科大学 龚冬梅 乔国芬）。

离子通道和跨膜转运的分子机制及其药理学意义离子通道和跨膜转运是细胞中重要的分子机制，它们参与了生命的许多基本过程，如细胞信号传导、神经传递、肌肉收缩和离子平衡等。

离子通道和跨膜转运分子的研究具有重大的药理学意义，它们可以为制定药物设计提供新的思路和方向，同时也为药物研发提供了目标靶点。

本文将重点介绍离子通道和跨膜转运的分子机制以及它们在药物设计方面的应用。

一、离子通道的分子机制及其药理学意义：离子通道是细胞膜上孔径大小很小的蛋白质通道，它们可以选择性地让离子通过，并且它们的通透性能够非常高。

离子通道的选择性主要由其通道结构和功能区域决定。

对于许多细胞的特定功能来说，离子通道是非常重要的。

比如说，钙离子通道会在神经传递和肌肉收缩中发挥作用，而钠离子通道和钾离子通道则发挥着在神经传递中的重要作用。

在药理学中，离子通道在制定药物设计方面发挥了关键作用。

许多疾病和病症可以通过开发针对离子通道的药物得到有效治疗。

例如，心律失常的治疗药物就是通过调整心脏细胞中钠离子通道、钾离子通道和钙离子通道的活动来发挥作用的。

此外，离子通道的调节还可以被用于控制疼痛，治疗癫痫等诸多方面。

二、跨膜转运的分子机制及其药理学意义：跨膜转运蛋白是细胞膜上的蛋白质，它们主要负责向细胞外或细胞内传输物质，包括离子、氨基酸、糖类和药物等。

跨膜转运蛋白分为主动和被动两种。

主动转运蛋白需要消耗细胞能量(ATP)，将物质从低浓度的地方转移到高浓度的地方。

而被动转运蛋白则只是依靠物质的浓度梯度来进行运输。

跨膜转运蛋白对于维持细胞内外离子平衡和营养物质的吸收非常重要。

在药理学中，跨膜转运蛋白的研究也非常重要。

药物的吸收、分布和代谢都与跨膜转运蛋白有关。

例如，化疗药物由于被运输蛋白限制的缘故，其中许多药物的选择性很强，因此需要合理地设计药物以绕开这些限制，从而提高化疗药物的作用。

三、离子通道与跨膜转运的结合：离子通道和跨膜转运蛋白的结合在许多生命过程中都起重要作用。

离子通道蛋白的生理学研究及其药理学应用离子通道蛋白是一类存在于生物体内细胞膜中的蛋白质分子，它们能够调节细胞内离子的通透性，进而对细胞功能产生重要影响。

离子通道蛋白在人类生理学以及药理学研究中具有重要作用。

下面将就其相关问题展开探讨。

一、离子通道蛋白的分类和功能离子通道蛋白可分为离子门控通道、配体门控通道、压力感受通道等多种类型。

离子门控通道是最典型的类型，在动作电位传导、心脏搏动、调节血压等方面具有重要作用。

离子通道蛋白作为转导细胞内外物理、化学刺激信号行为的重要分子，通过打开、关闭、或者调节离子通透性，对细胞内外环境的相互调节起到了关键的作用。

比如，钠离子通道是心肌细胞动作电位传导的关键，与人类心脏疾病相关密切。

二、离子通道蛋白的研究历程离子通道蛋白的研究历程可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们逐渐开始关注细胞膜对离子的选择性通透现象。

随之研究者发现了一类特殊的离子通道蛋白，它们能够在控制离子通透性的同时保持对离子通透的选择性。

20世纪90年代离子通道蛋白得到重要突破性发展，科学家们首次成功克隆并研究了一些膜蛋白结构的电生理特性。

这一进展不仅在科学上极为重要，同时也开创了许多相关的药物开发应用。

三、离子通道蛋白在药物开发中的应用离子通道蛋白在药物研发领域中的应用颇为广泛。

诸多药物作用机制与离子通道蛋白的调节作用息息相关。

比如，钙通道阻滞剂是一类常用的心血管类药物，能够有效阻止钙离子进入心肌细胞，以达到降低心肌收缩力的目的。

此外，炎症性肠病也是近年来离子通道蛋白药物研究的热点，通过对离子通道蛋白的调节可以控制肠道上皮细胞的离子通透性，从而缓解患者的炎症症状。

四、离子通道蛋白的医学前景离子通道蛋白的医学前景十分广阔，研究者们一直在挖掘着它的潜在疗效。

目前已有部分离子通道蛋白药物进入了临床应用阶段，如类A受体，在重型癫痫的治疗上取得了重要进展。

对于严重疾病，如晚期癌症，人工离子通道蛋白的设计和制造也成为了一种研究方向。