分子药理-离子通道

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)。

离子通道的特点
离子通道是生物细胞膜的一种脂质蛋白，它能够控制细胞内外的离子浓度，它是细胞和细胞之间交流的最常用的媒介。

离子通道也称作离子路径或离子交换机。

离子通道是由一系列跨膜蛋白分子构成，它们几乎遍布在细胞膜的整个表面。

这些跨膜蛋白分子可以穿越膜双层，充当离子运输通道，监控细胞内离子浓度的变化。

离子通道可以将一些重要的物质定向放入细胞，从而保证细胞的正常运作。

它们可以在细胞的内外部之间进行来回移动，使得细胞内外电荷平衡并且从而控制细胞的活动，比如膜电位和各种离子浓度的降低或增大。

离子通道是细胞之间交流的重要桥梁，它可以介导钙离子、氯离子、氢离子、钾离子、钠离子等的离子交换，并且能够控制细胞充放电荷和细胞之间能量传递，它们也可以参与到膜通道和膜蛋白的形成中。

离子通道在细胞生物学研究中具有重要的意义，研究者们可以通过分析离子通道的作用机制来更好地理解细胞的生理特性和药理活性，这将有助于我们更好地分析疾病的机制。

另外，离子通道的研究也可以提供有效的新型治疗药物的开发。

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。

第21章离子通道概论及钙通道阻滞药第二十一章离子通道概论及钙通道阻滞药掌握：1.掌握离子通道特性、分类及生理功能。

2.钙通道阻滞药概念、分类、药理作用及临床应用。

熟悉：钙通道阻滞药的作用机制。

了解：离子通道的分子结构及门控机制；作用于离子通道的药物。

第一节离子通道概论★一、离子通道的特性1. 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。

2. 门控特性：离子通道一般都具有相应的闸门，通道闸门的开启和关闭过程称为门控。

★二、离子通道的分类1.电压门控离子通道：即膜电压变化激活的离子通道。

2.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。

★三、离子通道的生理功能（一）决定细胞的兴奋性、不应性和传导性：形成动作电位，传递信号、调节机能活动（二）介导兴奋-收缩耦联和兴奋分泌耦联：产生动作电位→肌肉收缩、腺体分泌关键环节：Ca2+内流（三）调节血管平滑肌的舒缩活动（四）参与细胞跨膜信号转导过程：①神经-肌肉接头信号转导：电压门控钙通道②CNS突触传递：电压门控通道、化学门控通道（五）维持细胞正常形态和功能完整性第二节作用于离子通道的药物一、作用于钠通道的药物：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。

二、作用于钾通道的药物（一）钾通道阻滞药（二）钾通道开放药第三节钙通道阻滞药钙通道阻滞药，又称钙拮抗药是一类选择性阻滞钙通道，抑制细胞外Ca2+内流，降低细胞内Ca2+浓度的药物。

★一、钙通道阻滞药分类1.二氢吡啶类（DHPs）：硝苯地平、尼卡地平、尼群地平、氨氯地平、尼莫地平等。

2.苯并噻氮卓类（BTZs）：地尔硫zhuo、克仑硫zhuo、二氯呋利等。

3.苯烷胺类（PAAs）：维拉帕米、加洛帕米、噻帕米等。

二、钙通道阻滞药的作用机制L--型钙通道α1亚基至少含有三种不同类的钙通道阻滞药的结合受体。

这些结合受体是不同的，其中苯烷胺类（如维拉帕米）及硫氮类结合点在细胞膜内侧，二氢吡啶类（如硝苯地平）的结合位点在细胞膜外侧。