【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、德國、日本等國家利用人類基因組計劃的最新研究成果，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價受試物的藥理作用。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)的作用位點和機(jī)理，同時可保持藥物篩選結(jié)果與臨床實驗的相對一致性，大大降低臨床實驗的風(fēng)險性。168。 因此，由于絕大部分陸生的動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、歐盟等國家已對紅海、地中海等海域的海洋生物進(jìn)行藥物篩選，現(xiàn)對開始轉(zhuǎn)向南海海域的海洋生物資源活性物質(zhì)的篩選。由于我國對海洋生物資源的保護(hù)政策，外國同行主要從越南、菲律賓等國獲得南海海洋生物樣品，進(jìn)行快速高效的藥物篩選，對具有開發(fā)價值的活性物質(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 K+離子有選擇性通透的 “膜學(xué)說 ”。 1952年霍奇金運用電壓鉗法研究槍烏賊巨大神經(jīng)纖維上對神經(jīng)膜在靜息和動作電位的離子機(jī)制，表明神經(jīng)膜在靜息時僅允許 K+從膜內(nèi)流出，活動時僅允許 Na+流進(jìn)膜內(nèi)，提出并驗證了 “鈉離子通道學(xué)說 ”。168。 1955年卡斯特羅對神經(jīng)－肌肉接頭突觸傳遞過程的研究發(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)軸突上測量到與離子通道開放相關(guān)的膜內(nèi)電荷運動，稱為門控電流，確認(rèn)了離子通道的開放與膜中離子運動的關(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，即可測定該膜電位條件下離子電流隨時間變化的動態(tài)過程。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，則可測定被研究的某種離子通道的功能性參數(shù)，并能測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，內(nèi)中僅少數(shù)離子通道。然后對該膜片實行電壓鉗位，可測量單個通道開放產(chǎn)生的 pA（ 1012A）量級電流。通過觀測單個通道開放和關(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，以膜的外側(cè)向外或膜的內(nèi)側(cè)向外等方式進(jìn)行實驗研究。 168。 膜電位變化的異常導(dǎo)致心律改變，發(fā)生心動過速、心律過緩或不齊，統(tǒng)稱為心律失常（ Arrythmia）。心律失?？煞譃榭焖傩秃途徛蛢深悺Ｐ穆墒С＞缚焖傩托穆墒С?，包括心房撲動、心房纖維性顫動、陣發(fā)性室上性的心動過速、室上心動過速和過早搏動等。168。 室性心律失常的主要危險是室顫，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，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，使各個心肌纖維的電活動由同步現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為去同步現(xiàn)象，這一過程可能與胞內(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，對抗兒茶酚胺類對心臟的作用，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 APD和 ERP。168。 III 類藥物主要阻滯心肌鉀通道，延長心房肌、心室肌及傳導(dǎo)組織的 APD和 ERP，對自律性無明顯影響。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 (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個組分。 Ito1，持續(xù)時間較短，對 4AP（ 4aminopyrine， 4氨基吡啶）敏感。 Ito2持續(xù)時間較長，為鈣所激活。 Ito的增強(qiáng)，復(fù)極過程加速。相反 Ito被抑制，則復(fù)極過程延遲。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，此部分電流對復(fù)極的效應(yīng)，隨心率快慢而異。在心率快時 IKr較弱，而心率慢時 IKr較強(qiáng)，對復(fù)極過程的影響更長。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)極過程延遲， QT間期異常延長，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相的中點達(dá)最大值，而后又漸次減少而失活。當(dāng)心率快時，此部分電流占 IK的絕大部分。 β受體激活時 IKS亦被增強(qiáng)，由于緩慢失活而向 4相延伸。IKS是復(fù)極過程使膜電流回到復(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，在整個復(fù)極過程中。電流的方向為內(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 ，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，稱為 CAST（ CardiacArrhythmiaSuppressionTrial）。對梗塞后患者，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；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。 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 I、 III類藥物的促心律失常作用。168。 鉀離子（ K+）電流影響動作電位的復(fù)極過程，大多數(shù)延長動作電位和不應(yīng)期的藥物是通過阻斷 K+電流起作用的。最近發(fā)現(xiàn)人心房內(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)胞作為實驗材料進(jìn)行藥物篩選。課題立項的背景 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)， 對延遲整流 K+電流的快慢成分 (Ikr和