【正文】 主講人： 許東暉 梅雪婷中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院中藥與海洋藥物研究室海洋生物制藥當(dāng)代新藥研究的新思路168。 目前，美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家利用人類基因組計(jì)劃的最新研究成果，將人類重大疾病相關(guān)基因克隆于體外細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)，直接用以快速篩選評(píng)價(jià)受試物的藥理作用。由于直接采用人類疾病相關(guān)基因進(jìn)行藥物篩選，可明確活性物質(zhì)的作用位點(diǎn)和機(jī)理，同時(shí)可保持藥物篩選結(jié)果與臨床實(shí)驗(yàn)的相對(duì)一致性，大大降低臨床實(shí)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)性。168。 因此，由于絕大部分陸生的動(dòng)植物活性成分已獲得篩選，科學(xué)家轉(zhuǎn)向從海洋生物或原始森林中尋找藥用活性成分。美國(guó)、歐盟等國(guó)家已對(duì)紅海、地中海等海域的海洋生物進(jìn)行藥物篩選，現(xiàn)對(duì)開始轉(zhuǎn)向南海海域的海洋生物資源活性物質(zhì)的篩選。由于我國(guó)對(duì)海洋生物資源的保護(hù)政策，外國(guó)同行主要從越南、菲律賓等國(guó)獲得南海海洋生物樣品，進(jìn)行快速高效的藥物篩選，對(duì)具有開發(fā)價(jià)值的活性物質(zhì)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行專利保護(hù) 。鉀離子通道與心血管疾病168。 生物膜電位是可興奮細(xì)胞膜內(nèi)外側(cè)電位的電位差。電位差是由于細(xì)胞膜對(duì)某些離子的選擇性通透而產(chǎn)生的。其靜息膜電位一般為 60~90mV，膜內(nèi)帶負(fù)電荷呈負(fù)極性。168。 1902年伯恩斯坦（ Bernstein）提出神經(jīng)細(xì)胞膜對(duì) K+離子有選擇性通透的 “膜學(xué)說(shuō) ”。 1952年霍奇金運(yùn)用電壓鉗法研究槍烏賊巨大神經(jīng)纖維上對(duì)神經(jīng)膜在靜息和動(dòng)作電位的離子機(jī)制，表明神經(jīng)膜在靜息時(shí)僅允許 K+從膜內(nèi)流出，活動(dòng)時(shí)僅允許 Na+流進(jìn)膜內(nèi)，提出并驗(yàn)證了 “鈉離子通道學(xué)說(shuō) ”。168。 1955年卡斯特羅對(duì)神經(jīng)－肌肉接頭突觸傳遞過(guò)程的研究發(fā)現(xiàn)：突觸后膜終板電位發(fā)生，是由于神經(jīng)遞質(zhì)乙酸膽堿（ ACh）作用于終板膜上受體的結(jié)果，從而確認(rèn)了受體化學(xué)遞質(zhì)調(diào)控的通道。168。 1973年和 1974年阿姆斯特郎和凱恩斯分別在神經(jīng)軸突上測(cè)量到與離子通道開放相關(guān)的膜內(nèi)電荷運(yùn)動(dòng)，稱為門控電流，確認(rèn)了離子通道的開放與膜中離子運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)性。 168。 電壓鉗（ Voltageclamp）技術(shù)：將玻璃微電極插入細(xì)胞內(nèi)，施加一跨膜電壓并把膜電位固定于某一數(shù)值，即可測(cè)定該膜電位條件下離子電流隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。利用藥物或改變細(xì)胞內(nèi)外的溶液成分，使其它離子通道失效，則可測(cè)定被研究的某種離子通道的功能性參數(shù)，并能測(cè)量和分析通道的門控電流的特性。168。 膜片鉗（ Patchclamp）技術(shù)：又稱單通道記錄技術(shù)。用特制玻璃微吸管吸附于細(xì)胞表面，使之形成 10~100G?的密封（Gigaseal），被孤立的小膜片面積為 ?m2量級(jí)，內(nèi)中僅少數(shù)離子通道。然后對(duì)該膜片實(shí)行電壓鉗位，可測(cè)量單個(gè)通道開放產(chǎn)生的 pA（ 1012A）量級(jí)電流。通過(guò)觀測(cè)單個(gè)通道開放和關(guān)閉的電流變化，可直接得到各種離子通道開放的電流幅值分布、開放機(jī)率、開放壽命分布等功能參量，并分析它們與膜電位、離子濃度等之間的關(guān)系。還可將吸管吸附的膜片從細(xì)胞膜上分離出來(lái)，以膜的外側(cè)向外或膜的內(nèi)側(cè)向外等方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 168。 膜電位變化的異常導(dǎo)致心律改變，發(fā)生心動(dòng)過(guò)速、心律過(guò)緩或不齊，統(tǒng)稱為心律失常（ Arrythmia）。心律失常可分為快速型和緩慢型兩類。心律失常均指快速型心律失常，包括心房撲動(dòng)、心房纖維性顫動(dòng)、陣發(fā)性室上性的心動(dòng)過(guò)速、室上心動(dòng)過(guò)速和過(guò)早搏動(dòng)等。168。 室性心律失常的主要危險(xiǎn)是室顫，下列因素參與它的形成： (1)心律失常； (2)心肌缺血； (3)心功能不全； (4)神經(jīng)因子及電介質(zhì)不平衡。當(dāng)心肌缺血時(shí)，它在心肌微循環(huán)內(nèi)形成梗塞，加重缺血損害及誘發(fā)心律失常。168。 室顫在本質(zhì)上是由于心肌離子通道的病變，使各個(gè)心肌纖維的電活動(dòng)由同步現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為去同步現(xiàn)象，這一過(guò)程可能與胞內(nèi)信息傳遞系統(tǒng)的改變相關(guān)。 168。 抗心律失常藥根據(jù)對(duì)心肌電生理的影響和作用機(jī)制，可分類 4類： I類藥物能阻斷心肌細(xì)胞膜快的通道，抑制 4相 Na2+內(nèi)流，降低自律性，不同程度地減慢 0相除極和減慢傳導(dǎo)。 168。 II 類藥物能阻斷心臟的 ?受體，對(duì)抗兒茶酚胺類對(duì)心臟的作用，降低竇房結(jié)、房室結(jié)和傳導(dǎo)組織的自律性，減慢傳導(dǎo)，延長(zhǎng) APD和 ERP。168。 III 類藥物主要阻滯心肌鉀通道，延長(zhǎng)心房肌、心室肌及傳導(dǎo)組織的 APD和 ERP，對(duì)自律性無(wú)明顯影響。168。 IV 類藥物主要阻滯心肌慢鈣通道，抑制胞外 Ca2+內(nèi)流，能減慢房室結(jié)的傳導(dǎo)，消除房室結(jié)的折返。168。 延長(zhǎng) (APD及 ERP)的藥物，可控制心律失常，這些藥物均可阻斷鉀通道。鉀通道的種類很多，大致可分為二大類：168。 (1)電壓依賴性鉀通道168。 瞬時(shí)外向鉀電流 （ Ito）：在去極化電流如 INa使膜電壓改變后，即刻引起 Ito出現(xiàn) AP的 I相。 Ito有 2個(gè)組分。 Ito1，持續(xù)時(shí)間較短，對(duì) 4AP（ 4aminopyrine， 4氨基吡啶）敏感。 Ito2持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，為鈣所激活。 Ito的增強(qiáng)，復(fù)極過(guò)程加速。相反 Ito被抑制，則復(fù)極過(guò)程延遲。Ito1的相關(guān)基因已被克隆出 ， ， 。在病變心臟中，這一鉀電流家族的 mRNA表達(dá)有所改變。168。 快速延遲性整流外向鉀電流 （ IKr）：為快速激活及失活組分，此部分電流對(duì)復(fù)極的效應(yīng)，隨心率快慢而異。在心率快時(shí) IKr較弱，而心率慢時(shí) IKr較強(qiáng)，對(duì)復(fù)極過(guò)程的影響更長(zhǎng)。168。 在先天性 LQTS的患者中，有些由于染色體中的 HERG基因的變異而失活。該通道的 l~4個(gè)亞單位，因遺傳變異而使通道蛋白失活，使 IKr減少 25％－ 100％。 IKr下降，使復(fù)極過(guò)程延遲， QT間期異常延長(zhǎng)，易于誘發(fā)嚴(yán)重心律失常，乃至心臟猝死。168。 緩慢延遲整流外向鉀電流 （ IKs）：為，其激活與失活均緩慢。當(dāng)心肌被去極化后，開始緩慢地激活，隨后逐漸增強(qiáng)，到 3相的中點(diǎn)達(dá)最大值，而后又漸次減少而失活。當(dāng)心率快時(shí)，此部分電流占 IK的絕大部分。 β受體激活時(shí) IKS亦被增強(qiáng)，由于緩慢失活而向 4相延伸。IKS是復(fù)極過(guò)程使膜電流回到復(fù)極狀態(tài)的主要電流。168。 168。 延遲性整流外向鉀電流 （ Ik）：發(fā)生在 Ito稍后，在整個(gè)復(fù)極過(guò)程中。電流的方向?yàn)閮?nèi)向或外向，而整流后總的效應(yīng)是外向的。 Ik流向胞外，使 K+外流，心肌細(xì)胞快速回復(fù)到靜息時(shí)的膜電位。按照由去極化膜電壓的激活速率及失活速率，分為 3種： IKr， IKs， IKur。168。 超速延遲性整流鉀電流 （ IKur）：為超速激活組分。心肌在去極化后迅速激活外向鉀離子流，時(shí)間跨越 1， 2， 3相。它的減弱亦必將使復(fù)極延遲。具有不同于經(jīng)典延遲整流 K+電流的快慢成分（ IKr和 IKs）的特性。 IKur主要通過(guò) ，而 cDNA在人心房的表達(dá)比任何其他人體組織都高得多，人心室沒有 IKur存在CAST的啟示與 I類抗心律失常藥 168。 1988年進(jìn)行了規(guī)模較大的抗心律失常藥的臨床試驗(yàn)，稱為 CAST（ CardiacArrhythmiaSuppressionTrial）。對(duì)梗塞后患者，用英卡胺與安慰劑，及氟卡胺與安慰劑相比較。兩組中各給藥組患者心律失常的發(fā)生率幾乎降到零，而死亡率卻為安慰劑組的 2倍。受試藥均屬 IC類，為鈉通道阻斷劑，雖有很強(qiáng)的抗心律失常作用，但缺乏抗室顫作用。168。 ?阻斷劑對(duì)于心肌梗塞后頻發(fā)復(fù)雜室性早博的治療效果可能差于 I類抗心律失常藥物，但 ?阻斷劑與安慰劑相比，可明顯降低病人的再梗塞、猝死和總死亡率。 III類藥物索他洛爾（ Sotalol）對(duì)梗塞后病人的室性心律失常療效優(yōu)于常用的 I類抗心律失常藥物，并可降低猝死與總死亡率。以上事實(shí)表明抗心律失常藥物根據(jù)其作用可分為兩類：即一類為 “抗室性早博藥物 ”，可減少早博，卻增加猝死與死亡的危險(xiǎn)；而另一類為 “抗室顫藥物 ”不但可減少室性早博，也可降低猝死與總死亡率。 168。 I類抗心律失常藥物屬 “抗早博 ”藥物， II類（ ?阻斷劑）和 III類（胺碘酮與索他洛爾）為 “抗室顫藥物 ”。胺碘酮（ Amiodarone）除有III類作用以外，也有 ?阻斷作用，而索他洛爾就是經(jīng)典的 ?阻斷劑。 168。 I類和 III類抗心律失常藥物雖利于房顫轉(zhuǎn)復(fù)后竇性心律的維持，但伴有致命性促心律失常的危險(xiǎn)。 IB或 III類藥物的作用機(jī)制為早期后除極化，而 IA或 IC類則為阻斷鈉通道、延遲傳導(dǎo)，有利于折返的形成。168。 因此，醫(yī)藥學(xué)界致力于尋找新的阻斷特殊離子更特異地作用于心房而對(duì)心室影響較小的抗心律失常藥物，以期發(fā)揮抗房顫作用，并且又無(wú) I、 III類藥物的促心律失常作用。168。 鉀離子（ K+）電流影響動(dòng)作電位的復(fù)極過(guò)程，大多數(shù)延長(zhǎng)動(dòng)作電位和不應(yīng)期的藥物是通過(guò)阻斷 K+電流起作用的。最近發(fā)現(xiàn)人心房?jī)?nèi)存在的新的 K+電流 IKur；僅存在于人心房。特異性阻斷 IKur的藥物可望明顯延長(zhǎng)心房不應(yīng)期成為真正的特異性抗房性心律失常、不致室性心律大常的新型藥物。國(guó)外醫(yī)藥公司以 IKur電流作為靶電流，以人的心肌細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行藥物篩選。課題立項(xiàng)的背景 鉀電流異常是心律失常發(fā)生的主要原因之一。當(dāng)今抗心律失常藥物的研究均以鉀電流作為靶電流。目前 III類抗心律失常藥物：胺碘酮 (Amiodarone)， 對(duì)延遲整流 K+電流的快慢成分 (Ikr和