离子通道病与药物治疗
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• 1. 离子通道的基本情况； • 2. 离子通道病的基本情况； • 3. 钠离子通道病； • 4. 钾离子通道病； • 5. 钙离子通道病； • 6. 氯离子通道病； • 7. 离子通道病基因检测 • 8. 作用于各离子通道的治疗药物。
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05.06.2020
3
1.离子通道的基本情况
• 离子通道（Ionic Channel）离子通道是主管离子进 出细胞的一种蛋白质，广泛分布于可兴奋性与非可 兴奋性细胞膜上。
• 由于30％-45％的遗传性心律失常未找到病因，说明还有许多致病基因尚 不为人所知。锚蛋白基因突变的发现可导致遗传性心律失常，使人们第 一次关注离子通道以外的领域，拓宽了人们的思路，为心律失常的研究 提供了一套新的思维模式。
• 锚蛋白：是细胞骨架锚蛋白（简称锚蛋白，Ankyrin），具有细胞万能适 配器的美称，广泛的存在于细胞内，不同种属的锚蛋白具有高度同源性， 表明其对维持机体的正常功能具有重要作用。
• 脊椎动物的锚蛋白分3类，即锚蛋白-R、锚蛋白-B及锚蛋白-G，它们分 别由不同的基因编码，基因亦位于不同的染色体，其中锚蛋白-R在神经 元及横纹肌细胞亦高表达，锚蛋白-B和锚蛋白-G在绝大多数细胞表达。
15
2.离子通道病
• 离子通道病（Ionic Channelpathies）是离子通道结 构缺陷所引起的疾病，也称为离子通道缺陷性疾病。 具体表现在编码离子通道亚单位的基因发生突变或 表达异常，或体内出现针对通道的病理性内源性物 质时，导致细胞激活、失活功能异常、机体生理功 能紊乱，形成某些先天性或后天获得性疾病，主要 累及神经、肌肉、心脏、肾脏等系统和器官。
离子通道病与药物治疗
天津医科大学药理学教研室 娄建石
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05.06.2020
1
目的及要求：
• 1. 了解离子通道病的种类、基因与离子通道病的关 系等。
• 2. 熟悉心脏离子通道病的基本规律和临床表现。 • 3. 掌握心脏离子通道病的药物分类、作用和作用原
理以及临床应用。
.
05.06.2020
2
课程内容：
• 其他门控离子通道 如容积敏感性钾通道在细胞肿胀 时开放；H+门控性阳离子通道与酸中毒有关；肽类 门控性阳离子通道与伤害性感觉产生有关等。
• 非门控离子通道 始终处于开放状态，不受外界信号 刺激和影响。如神经和肌肉细胞静息状态时钾通道。
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05.06.2020
11
化学门控和电压门控离子通道示意图 .
13
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05.06.2020
14
A.L.Hodgkin 和A.F.Huxley提出“Ｈ－Ｈ模型”，他 们假设通道的开关是由ｍ、ｈ两个门来控制的。即
──────────────── ｍ门状态 ｈ门状态 通道状态
────────────────
关
开
ＲΒιβλιοθήκη Baidu
开
开
Ｏ
开
关
Ｉ
────────────────
.
05.06.2020
• 化 学 门 控 离 子 通 道 （ Chemically-gated Ionic Channels） 又 称 配 体 门 控 离 子 通 道（ Ligand-gated Ion Channels），其开关由相应配体（如神经递质、 激素、自体活性物质、药物等）控制。
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10
• 机 械 门 控 离 子 通 道 （ Mechanically-gated Ionic Channels）其开关由机械刺激引起通道开放。如触 觉和听觉感受器。
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16
离子通道病的基本性质
• 1990年美国Fontaine等首次报道高钾性周期性麻痹 是因钠通道α亚基基因突变所致，研究结果刊登在当 年的《科学》上，从而揭开了离子通道病研究序幕。
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05.06.2020
17
离子通道病的病因
• 先天因素：随着分子生物学技术的发展，近年来大量研究表 明细胞膜上的电压门控钠、钙、钾和氯离子通道的分子结构 异常及离子通道基因缺陷或功能改变都可导致疾病的发生。
05.06.2020
12
在门控机制中开关至少经历三种不同状态的循环，即
• 静息关闭状态（closed resting state， R） • 开放状态（open state，O） • 失活关闭状态（closed inactive state， I）
刺激后激活 依时逐渐失活
Ｒ
Ｏ
Ｉ
刺激后复活
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• 特征 选择性和门控。各离子顺浓度梯度通过各自离 子通道进出细胞内外；离子出入受到控制。
• 功能 能产生和传导电信号。
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05.06.2020
4
离子通道的基本结构
细胞外
S1 S2 S3 S4 S5
细胞内 N
. 05.06.2020
S6 C
5
离子通道的基本结构
• 离子通道蛋白是多亚基构成的复合体。构成孔道的 是α亚基，它在膜上形成４个跨膜区，每区由６个呈 α螺旋形式的跨膜肽段Ｓ1 ─Ｓ6 ，其间由肽链连接。 Ｓ5 ─Ｓ6 的肽链贯穿于膜内构成亲水性选择性离子 通道，称孔道区（ pore region），简称Ｐ区，是药 物影响的重要部位。Ｓ4 含有一些带正电荷的氨基酸 残基，可随膜电位变化而在膜内移动，称为电压感 受器（voltage sensor）。不同的通道结构稍有不同。
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离子通道的分类
• 按照出入的离子分类 • Na＋通道 • K＋通道 • Ca2＋通道 • Cl－通道
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离子通道与动作电位的关系
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按照门控机制分类
• 电压门控离子通道（Voltage-gated Ionic Channels） 又称电压依赖性离子通道（Voltage-dependent Ionic Channels）其开关由膜电位决定（电压依赖）并与 电位变化时间有关（时间依赖）。后者在维持可兴 奋细胞动作电位方面起着相当重要的作用。
• 1995年Schott等在法国一家族中发现一些特殊类型的长QT 综合征病例，该家族成员中先后有2人发生心脏猝死，存活的 56人中，有21人受累。随后出生的8人，其中4人携带该基 因，第4代未出生者经宫内诊断，发现均有窦房结功能异常。 后来发现是细胞内锚蛋白异常所致。
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离子通道病的病因
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1.离子通道的基本情况
• 离子通道（Ionic Channel）离子通道是主管离子进 出细胞的一种蛋白质，广泛分布于可兴奋性与非可 兴奋性细胞膜上。
• 由于30％-45％的遗传性心律失常未找到病因，说明还有许多致病基因尚 不为人所知。锚蛋白基因突变的发现可导致遗传性心律失常，使人们第 一次关注离子通道以外的领域，拓宽了人们的思路，为心律失常的研究 提供了一套新的思维模式。
• 锚蛋白：是细胞骨架锚蛋白（简称锚蛋白，Ankyrin），具有细胞万能适 配器的美称，广泛的存在于细胞内，不同种属的锚蛋白具有高度同源性， 表明其对维持机体的正常功能具有重要作用。
• 脊椎动物的锚蛋白分3类，即锚蛋白-R、锚蛋白-B及锚蛋白-G，它们分 别由不同的基因编码，基因亦位于不同的染色体，其中锚蛋白-R在神经 元及横纹肌细胞亦高表达，锚蛋白-B和锚蛋白-G在绝大多数细胞表达。
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2.离子通道病
• 离子通道病（Ionic Channelpathies）是离子通道结 构缺陷所引起的疾病，也称为离子通道缺陷性疾病。 具体表现在编码离子通道亚单位的基因发生突变或 表达异常，或体内出现针对通道的病理性内源性物 质时，导致细胞激活、失活功能异常、机体生理功 能紊乱，形成某些先天性或后天获得性疾病，主要 累及神经、肌肉、心脏、肾脏等系统和器官。
离子通道病与药物治疗
天津医科大学药理学教研室 娄建石
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目的及要求：
• 1. 了解离子通道病的种类、基因与离子通道病的关 系等。
• 2. 熟悉心脏离子通道病的基本规律和临床表现。 • 3. 掌握心脏离子通道病的药物分类、作用和作用原
理以及临床应用。
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课程内容：
• 其他门控离子通道 如容积敏感性钾通道在细胞肿胀 时开放；H+门控性阳离子通道与酸中毒有关；肽类 门控性阳离子通道与伤害性感觉产生有关等。
• 非门控离子通道 始终处于开放状态，不受外界信号 刺激和影响。如神经和肌肉细胞静息状态时钾通道。
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化学门控和电压门控离子通道示意图 .
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A.L.Hodgkin 和A.F.Huxley提出“Ｈ－Ｈ模型”，他 们假设通道的开关是由ｍ、ｈ两个门来控制的。即
──────────────── ｍ门状态 ｈ门状态 通道状态
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关
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ＲΒιβλιοθήκη Baidu
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• 化 学 门 控 离 子 通 道 （ Chemically-gated Ionic Channels） 又 称 配 体 门 控 离 子 通 道（ Ligand-gated Ion Channels），其开关由相应配体（如神经递质、 激素、自体活性物质、药物等）控制。
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• 机 械 门 控 离 子 通 道 （ Mechanically-gated Ionic Channels）其开关由机械刺激引起通道开放。如触 觉和听觉感受器。
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离子通道病的基本性质
• 1990年美国Fontaine等首次报道高钾性周期性麻痹 是因钠通道α亚基基因突变所致，研究结果刊登在当 年的《科学》上，从而揭开了离子通道病研究序幕。
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离子通道病的病因
• 先天因素：随着分子生物学技术的发展，近年来大量研究表 明细胞膜上的电压门控钠、钙、钾和氯离子通道的分子结构 异常及离子通道基因缺陷或功能改变都可导致疾病的发生。
05.06.2020
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在门控机制中开关至少经历三种不同状态的循环，即
• 静息关闭状态（closed resting state， R） • 开放状态（open state，O） • 失活关闭状态（closed inactive state， I）
刺激后激活 依时逐渐失活
Ｒ
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刺激后复活
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05.06.2020
• 特征 选择性和门控。各离子顺浓度梯度通过各自离 子通道进出细胞内外；离子出入受到控制。
• 功能 能产生和传导电信号。
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离子通道的基本结构
细胞外
S1 S2 S3 S4 S5
细胞内 N
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离子通道的基本结构
• 离子通道蛋白是多亚基构成的复合体。构成孔道的 是α亚基，它在膜上形成４个跨膜区，每区由６个呈 α螺旋形式的跨膜肽段Ｓ1 ─Ｓ6 ，其间由肽链连接。 Ｓ5 ─Ｓ6 的肽链贯穿于膜内构成亲水性选择性离子 通道，称孔道区（ pore region），简称Ｐ区，是药 物影响的重要部位。Ｓ4 含有一些带正电荷的氨基酸 残基，可随膜电位变化而在膜内移动，称为电压感 受器（voltage sensor）。不同的通道结构稍有不同。
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离子通道的分类
• 按照出入的离子分类 • Na＋通道 • K＋通道 • Ca2＋通道 • Cl－通道
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离子通道与动作电位的关系
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按照门控机制分类
• 电压门控离子通道（Voltage-gated Ionic Channels） 又称电压依赖性离子通道（Voltage-dependent Ionic Channels）其开关由膜电位决定（电压依赖）并与 电位变化时间有关（时间依赖）。后者在维持可兴 奋细胞动作电位方面起着相当重要的作用。
• 1995年Schott等在法国一家族中发现一些特殊类型的长QT 综合征病例，该家族成员中先后有2人发生心脏猝死，存活的 56人中，有21人受累。随后出生的8人，其中4人携带该基 因，第4代未出生者经宫内诊断，发现均有窦房结功能异常。 后来发现是细胞内锚蛋白异常所致。
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离子通道病的病因