离子通道和心脏疾知识讲解
离子通道药理学
（二）钙通道
钙通道（calcium channels）在正常情况下为细胞外 Ca2+（[Ca2+]o）内流的离子通道。它存在于机体各种 组织细胞，是调节细胞内Ca2+（[Ca2+]i）浓度的主要 途径。 1.电压门控钙通道（voltage-gated Ca2+ channels）：目 前已克隆出L、N、T、P、Q和R 6种亚型的电压依赖性 钙通道。
2．钙依赖性钾通道(Ca2+-dependent K+ channels)
此类钾通道为KCa，其电流为Ik(Ca)。ICa是 一类具有电压和Ca2+依赖性的钾通道。去极化和 提高[Ca2+]i浓度均可激活而使其开放，K+外流使 膜复极化或超极化。分布于血管平滑肌，直接参 与血管张力的调节，具有较大的生理意义。该通 道开放时，K+外流使膜复极化或超极化，同时引 起血管扩张。因此当血管平滑肌细胞去极化和 Ca2+进入细胞时， KCa将起到负反馈调节作用。
2.受体调控性钙通道（receptor-operated Ca2+ channels）
这类通道存在于细胞器如肌质网（sarcoplasmic reticulum, SR）和内质网（endoplasmic reticulum, ER） 膜上，是储钙释放进入胞浆的途径。由于三磷酸肌醇 （inositol triphosphate, IP3）或Ca2+等第二信使激活细 胞器上相应受体而引起通道开放，故称为细胞内受体 门控离子通道。当细胞膜去极化时，电压门控钙通道 开放，Ca2+内流使细胞内Ca2+突然增加而触发Ca2+释 放，从而引起细胞兴奋-收缩耦联等生理活动，这一过 程称为Ca2+诱发Ca2+释放。
HCN离子通道在心血管系统中的重要作用
HCN离子通道在心血管系统中的重要作用HN离子通道在心血管系统中的重要作用HCN离子通道是一种特殊的离子通道，也被称为超极化活化离子通道。
它的主要功能是生成心脏起搏信号，从而控制心脏的收缩与舒张节律。
在心血管系统中，HCN离子通道发挥着非常重要的作用，本文将就其重要性进行探讨。
HCN离子通道对心脏节律的控制心脏是人体内最重要的器官之一，它通过周期性的收缩与舒张来保持血液的循环。
在心脏的窦房结区域，有一组特化的心脏细胞，它们具有自主搏动的能力，被称为起搏细胞。
这些细胞的自主搏动是由HCN离子通道所控制的。
HCN离子通道的开放与关闭在很大程度上决定了心脏节律的快慢。
当通道开放时，大量的Na+离子和K+离子从细胞外流入细胞内部，导致细胞膜电位升高，产生超极化作用。
在此超极化作用下，钙离子通道的开放受到抑制，从而导致心脏细胞自主搏动的减慢。
相反，当通道关闭时，细胞膜电位逐渐恢复正常水平，心脏细胞的自主搏动也逐渐加快。
因此，HCN离子通道的开放与关闭直接影响心脏节律的快慢和稳定性。
此外，在心脏细胞的全能干细胞中也发现了HCN离子通道，说明它还可能影响到心脏细胞的分化及再生能力。
HCN离子通道在心血管系统中的生理功能HCN离子通道不仅对心脏节律有着直接的影响，还参与了多种生理过程。
例如，在周围血管中，HCN离子通道参与了内皮细胞的信号转导，调节了血管的收缩和舒张。
在血管内皮细胞中，HCN离子通道的开放也引起了细胞的超极化作用。
这个超极化作用能够使细胞向外释放一种叫做一氧化氮（NO）的化学物质，它可以促使血管扩张，增加血液流量。
同时，HCN离子通道的开放还能刺激膜上的PKA和cAMP信号通路，这些信号通路也能够影响血管的收缩和舒张固有能力。
总结在心血管系统中，HCN离子通道的重要性无法忽视。
这种离子通道不仅直接影响了心脏的起搏和节律，还参与了周围血管的收缩和舒张。
对于HCN离子通道的深入研究，不仅可以增进我们对心血管系统基本功能的认识，也有望为心血管系统疾病的临床治疗提供理论基础。
心脏离子通道药理(一)
心脏离子通道药理(一)心脏离子通道药理是一门研究心脏离子通道的药物作用机制和应用的学科。
心脏离子通道药理的研究对于治疗心律失常等心脏疾病具有重要的意义。
下面从心脏离子通道药理的定义、离子通道药物作用机制、影响离子通道药物的因素、心脏离子通道药物的临床应用等方面来探讨心脏离子通道药理的相关知识。
一、定义心脏离子通道药理是一门研究心脏离子通道的药物作用机制和应用的学科。
其中的离子通道指的是心肌细胞膜上的离子通道，这些离子通道通过调节离子在细胞内外的流动，影响心肌细胞动作电位的形成和传导，进而影响心脏的收缩和功能。
二、离子通道药物作用机制心脏离子通道药物可通过以下机制影响心脏离子通道的功能：1、直接作用于离子通道，改变通道的功能状态，如钾离子通道抑制剂阿米达林等。
2、通过调节细胞膜电位，改变离子通道的打开或关闭状态，如钙离子通道拮抗剂硫酸氨基比林等。
3、通过与离子通道结合，改变配体的结合和离开，影响通道活性，如钠离子通道拮抗剂普鲁卡因等。
三、影响离子通道药物的因素心脏离子通道药物的药效和安全性受多种因素影响，包括药物的化学性质、剂量、给药方式、药物代谢和排泄以及个体差异等因素。
其中，药物的化学性质和药物的剂量是对药物作用最直接、最重要的两个因素。
药物的化学性质直接关系到药物在体内的稳定性、代谢途径、药物靶向以及不良反应等。
而药物的剂量则是对药物效果和安全性最直接的一个因素，用药时应遵医嘱，不可随意改变药物剂量或给药方式。
四、心脏离子通道药物的临床应用心脏离子通道药物在临床上主要应用于治疗心律失常、心绞痛和心力衰竭等心脏疾病。
常用的心脏离子通道药物包括β受体拮抗剂、钙离子通道拮抗剂、钠离子通道拮抗剂和钾离子通道抑制剂等。
这些药物通过不同的机制影响心脏离子通道的功能，从而达到治疗心脏疾病的目的。
总之，心脏离子通道药理是一门重要的学科，它的研究对于治疗心脏疾病具有重要的作用。
在临床上，要结合患者的具体情况，选择合适的药物和剂量，从而达到最好的治疗效果和安全性。
心脏离子通道病演示课件
加强对心脏离子通道病的宣传和教育，提 高公众对该病的认识和重视程度，有助于 早期发现和治疗，降低患者死亡率。
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感谢聆听
心脏核磁共振成像
高分辨率成像技术，可发 现心脏离子通道病导致的 心肌水肿、纤维化等病变 。
放射性核素显像
利用放射性核素标记心肌 细胞，评估心肌灌注和代 谢情况，辅助诊断心脏离 子通道病。
05
心脏离子通道病治疗策略探讨
药物治疗选择及注意事项
药物选择
根据心脏离子通道病的具体类型 和严重程度，选择合适的药物， 如β受体阻滞剂、钙通道阻滞剂、 抗心律失常药物等。
心脏离子通道病与心律失常密 切相关，患者常常出现各种心 律失常表现，如室性心动过速 、心房颤动等。
心脏离子通道病导致的心律失 常具有突发性和不可预测性， 可能对患者的生活质量和生命 安全造成严重影响。
常见心律失常类型及特点
室性心动过速
起源于心室的心动过速，心率通常超过100次/分， 患者可能出现心悸、胸闷、头晕等症状。
心房颤动
心房肌细胞出现快速而不规则的收缩，导致心房率 加快且不规则，患者可能出现心悸、气短、乏力等 症状。
长QT综合征
心电图上QT间期延长，患者可能出现室性心动过速 、尖端扭转型室性心动过速等严重心律失常，甚至 可能导致猝死。
心律失常对心脏功能影响
02
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心律失常可能导致心脏泵血功能下降，使全身组织器 官得不到足够的血液供应，出现缺血、缺氧等症状。
分型
根据受累离子通道的不同，心脏离子通道病可分为多种类型，如长QT综合征、 短QT综合征、Brugada综合征等。每种类型的临床表现和预后也有所不同。
诊断标准与鉴别诊断
离子通道疾病心电基础及心电图表现
离子通道疾病心电基础及心电图表现1 基础知识1.1 心室肌动作电位的离子基础及心脏离子通道病心室肌动作电位分5个期，即0、1、2、3、4期。
0期（去极化）为动作电位的上升支，主要由细胞外钠离子经过细胞膜的电压门控钠通道迅速内流，使细胞内电位迅速上升，膜电位曲线迅速上移形成，T型钙通道（ICa-T）和L型钙通道（ICa-L）也参与0期后段的形成。
Ⅰ期（快速复极早期）是继动作电位0期之后，膜电位迅速下降，形成一个尖锋，主要由钠通道的失活和瞬间外向钾电流（Ito）的激活及氯离子外流所致。
Ⅱ期（平台期）是内外向电流平衡的结果。
内向电流包括ICa-L和INa/Ca和缓慢钠通道电流，参与平台的外向电流包括内向整流钾通道电流（Ik1）和延迟整流钾通道电流（IK）。
Ⅲ期（快速复极末期），主要是外向钾离子流快速延迟整流钾电流Ikr、缓慢激活延迟整流钾电流Iks、乙酰胆碱敏感钾电流Ik-Ach、ATP敏感性钾电流Ik-ATP形成。
Ⅳ期（静息或电舒张期或起搏阶段），使膜电位恢复到静息水平，其背景钾电流是内向整流钾通道电流Ik1。
随着90年代心脏内膜、外膜和中层M细胞的发现，已知不同心肌细胞离子通道的数量和表达均不同，从而明确了心脏动作电位具有不同区域性分布。
因为离子通道正常的结构和功能是维持心脏生物活性的重要基础。
如果心脏离子通道基因缺陷与功能障碍，包括离子通道功能过度表达（功能获得）或衰减（功能丧失），导致心脏电紊乱即称为心脏离子通道疾病。
1.2 动作电位和ECG波群的关联跨膜ECG记录及相关波形的产生（见图1-41-1）。
QRS波起点与最早激动的内膜动作电位起点同步，QRS终点与内、外膜或M细胞层间动作电位穹窿压阶梯度值有关。
T波顶峰与外膜复极终点同步，T波终点与M细胞复极终点同步。
TpTe代表T波顶峰到T波终点的时间（见图2-41-1），在动作电位上为最短的动作电位时程和最长动作电位时程的差值（TDR）。
1.3 遗传学基本概念细胞膜离子通道结构和功能正常是细胞进行生理活动的基础。
离子通道病临床表现
离子通道病临床表现离子通道病是指因编码离子通道亚单位的基因发生突变而引起的离子通道功能异常所导致的一组疾病。
其主要涉及神经系统、心血管系统、肌肉系统等多个系统的病变，临床表现复杂多样。
本文将详细阐述离子通道病的临床表现，以期提高临床医生对该类疾病的认识和诊疗水平。
一、神经系统离子通道病1. 癫痫：癫痫是离子通道病在神经系统中的常见表现。
离子通道基因突变可导致神经元兴奋性异常，从而引发癫痫发作。
临床表现包括部分性发作、全面性发作等，严重时可影响患者的认知功能和生活质量。
2. 周期性瘫痪：周期性瘫痪是一组以反复发作的骨骼肌弛缓性瘫痪为特征的肌病，与离子通道基因突变密切相关。
患者可出现四肢无力、瘫痪等症状，发作时血清钾浓度可正常、升高或降低。
3. 神经痛：离子通道基因突变还可导致神经痛，如三叉神经痛、坐骨神经痛等。
患者表现为剧烈的神经痛，疼痛性质多样，可为刀割样、烧灼样或电击样等。
二、心血管系统离子通道病1. 心律失常：离子通道基因突变可导致心脏电生理活动异常，从而引发心律失常。
临床表现包括室性心动过速、室颤、长QT综合征等，严重时可导致猝死。
2. 心力衰竭：部分离子通道病可导致心肌细胞功能障碍，进而引发心力衰竭。
患者表现为活动耐力下降、呼吸困难、水肿等症状。
3. 心脏性猝死：心脏性猝死是离子通道病在心血管系统中的严重并发症。
由于心脏电生理活动异常，患者可能在无任何先兆的情况下突然发生心脏骤停，危及生命。
三、肌肉系统离子通道病1. 肌强直：肌强直是一种肌肉收缩后松弛延迟的现象，与离子通道基因突变有关。
患者表现为肌肉僵硬、活动受限等症状。
2. 先天性肌无力综合征：先天性肌无力综合征是一组以肌无力为主要表现的遗传性疾病，部分类型与离子通道基因突变有关。
患者表现为出生后或婴幼儿期出现的肌无力、肌张力低下等症状。
四、其他系统离子通道病1. 肾脏离子通道病：肾脏离子通道病主要表现为肾小管功能障碍，如Bartter 综合征、Gitelman综合征等。
浦介麟：离子通道与心律失常·365医学网
浦介麟：离子通道与心律失常·365医学网心肌细胞离子通道和其它离子通道一样，为镶嵌在细胞膜双脂质层基质中的大分子蛋白质(称为通道蛋白)，其中央形成能通过离子的亲水性孔道。
离子的跨膜转运是通过膜的通道蛋白功能来完成的。
通常离子通道是相对静息的，只有在特殊刺激(包括膜电位变化、神经递质或其他化学刺激以及机械变形等)作用下才发生反应引起通道的开放或关闭，通道的反应亦称为门控(gating)。
心肌细胞离子通道种类繁多、结构复杂，与心脏密切相关的主要是钠、钾和钙等通道，与心律失常的发生、发展有密切关系。
心脏离子通道病是由基因异常或后天获得性因素所致的心脏离子通道功能失调所引起的一组疾病。
该类疾病能引起多种恶性心律失常，最终导致患者晕厥、心脏骤停，甚至心源性猝死。
1 离子通道与遗传性心律失常1.1 钾离子通道与遗传性心律失常钾离子通道是目前发现最复杂的一类离子通道，分为延迟整流钾通道、瞬时外向钾通道、内向整流钾通道、三磷酸腺苷敏感钾通道和乙酰胆碱敏感性钾通道五类。
心肌细胞钾通道决定心肌静息电位、心率及动作电位的形成和时程。
1.1.1 钾离子通道与LQTS目前发现LQTS中有7个基因型与钾通道有关，分别为LQTS1、LQTS2、LQTS5、LQTS6、LQTS7、LQTS11和LQTS13型，其共同特点是相关基因突变导致通道功能缺失，使得钾离子从细胞内释放减少，导致复极时间延长。
缓慢延迟整流钾离子流(Iks)是心肌细胞复极过程中3相期的主要外向离子流之一，是对抗L型钙通道的内向离子流以终止平台期并最终完成复极的重要离子流。
因此，LQTS1、LQTS5和LQTS11型相关的KCNQ1、KCNE1和AKAP9基因突变导致延迟整流钾通道功能受损，Iks被抑制，动作电位时程延长，即心电图上所表现的QT间期延长。
钾离子通道的失活，心肌细胞的复极时间延长，使得原本正常的兴奋传导过程由于部分细胞不应期的延长而出现异常，为心律失常的发生提供了条件；后除极则是心律失常的诱发因素，后除极主要是由内向钙离子电流所致。
离子通道与心律失常
(2) 延迟整流钾通道 (delayed rectifier K+
channels) 其电流为IK。在去极化时激活而产生外 向电流，与膜的复极化有关，在决定APD中起重要
作用。
心肌IK有3种成分： 慢激活延迟整流钾电流（IKs） 激活时间>3s，可
被Chromol 293B特异性阻滞。 Iks在心脏不同部位都 有表达，但在不同的心室肌细胞其密度不同。 Iks与 IKr为心肌细胞AP复极3期的主要离子流。克隆的基 因KvLQT1及minK共同表达产生的电流具有IKs的特 性。
快激活延迟整流钾电流（IKr） 激活时间150ms， 可被Ⅲ类抗心律失常药阻滞，使APD延长。克隆的基 因HERG及minK或MirP-1共同表达出的电流认为是 IKr。
超快激活延迟整流钾电流（IKur） 激活快（仅50 ms），该电流在调控人心房复极中起重要作用，与房 性心律失常的发生有密切关系。克隆的Kv1.5通道与 人心房IKur 相同。
根据电压依赖性和对TTX的敏感性不同分为： 快（瞬时）钠通道：参与AP 0期去极化。 慢（持久）钠通道：参与AP 2期平台的形成。
心肌电压门控钙通道有两种亚型：
L-型 (long-lasting)：广泛存在于所有心肌细胞膜。 激活电压高、电流较大、持续时间长，可被DHPs和 Mn2+阻滞。直接参与窦房结、房室结0期去极化，心 房和心室肌的收缩，维持心房肌、心室肌2期平台。
离子通道具有两大特征: 离子选择性：指每种通道对一种或几种离子有较
高的通透能力，而对其他离子则不易或不能通过。 包括离子大小选择性及电荷选择性。
门控特性：指引起通道开放与关闭的条件。
Components of Cell Membrane
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（五）离子通道在生命科学中的作用
1、通道与疾病
通道亚单位的
基因突变或表 达异常
结构或 功能异常
如:氯离子通道疾病(囊性纤维化病)
离子通道的功能减弱 或增强，导致机体生 理功能紊乱
因基因突变 氯离子通道的缺陷 必将影响外分泌腺 导管上皮细胞膜对 氯离子的通透性减 低，从而导致囊性 纤维化病的出现
北欧人群中致死性隐性遗传 氯离子通道疾病----囊性纤维化病
快钠通道：少量钠通道开放，钠离子循电化学梯度内流，达到快钠 通道的阈电位时快钠通道开放，钠离子大量内流，导致膜的去极化。 去极化反而又促进快钠通道开放，钠离子内流。当达到钠平衡电位 时，钠离子流动结束。快钠通道可被河豚毒选择性阻断。
慢钠通道：失活很慢，存在于心肌细胞中
Ito通道：激活道：
内向整流钾通道Ik1：没有门控，不受膜电位的控制，也不受激动剂的 控制，开放程度受膜电位影响。静息电位的膜电位水平，处于开放状 态钾离子经此通道外流，是细胞膜内负电，膜外正电的基础；静息电 位基础上，如果膜电位进一步超极化，细胞膜内电位更负，那么钾离 子顺此通道内流，超极化越大，内流越多；静息电位基础上，去极化 时，钾离子却不能成比例外流，而是去极化时该通道通透性降低，钾 离子外流减少，当膜电位去极化到-20mV时，钾离子外流量几乎为零。 这种现象的原因是：膜电位去极化时，细胞内的镁离子和多胺类物质 （如腐胺，亚精胺，精胺）移向该通道，堵塞所致；当膜电位复极化 到接近静息电位时，内向整流现象解除。
常染色体隐性遗传病：由于大量粘液阻塞全身外分泌腺所致 慢性阻塞性肺疾病和胰腺功能不全, 表现为慢性咳嗽、反复 发作的难治性肺部感染等.
2、离子通道与药物研发
5000个潜在药 物靶标中，离子 通道类药物靶点 大约占15%。首次 发现天然的钙通 道阻滞剂Rb1，现 在正在研发阶段。
膜离子通道与心律失常
L型钙通道：激活速度慢，失活速度更慢。
Ik通道：激活和失活都很慢
If通道：很奇特的通道，他的电压依赖性和其他已知的通道 的电压依赖性相反。其他通道都是因为细胞膜去极化而开 放，唯独它是因细胞膜超极化而开放。它是钠钾混合离子 流，河豚毒不能阻断，低浓度的铯可以完全阻断它。
(一)离子通道的特性
离子通道
离子通道和心脏疾
总体看来，细胞内的离子浓度，和细胞外相比，低于胞外的是：Na+ （12倍），Ca+（1万倍以上）；高于胞外的是K+（30倍）。
细胞内低Ca+能够维持细胞的正常生理活动，浓度过高造成Ca+超 载，对细胞有毒性作用（缺血再灌注损伤的机制之一）。Ca+泵的 特点是不能大量结合钙离子，但是能够结合低浓度的钙离子，并且 能够持续地调节Ca+的含量。
K+通道
组成 特性 与心脏病的联系
Na+通道
组成 特性 与心脏病的联系
Ca2+通道
组成 特性 与心脏病的联系
Na+通道
人类心脏的Na+通道是由α亚基、β1和β2亚基共同构成的大分子蛋白,其中 α亚单位是主要的功能单位。根据电压钳制下开放出现的时间顺序Na+通 道可分成早钠和晚钠通道。晚钠电流与复极异常有关,可导致动作电位(AP) 平台期明显延长,是心律失常的重要促发因素。
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去
蛋白质
极
化
互相独立的
离子流
和
进出细胞
超
通道是孔洞而不
极
是载体
化
生物电
（三）离子通道的类型
钠、钾、钙等 阳离子通道
氯离子通道
受体通道
钳制电压 （二）离子通道的鉴定 离子置换
特异性阻断剂
（四）离子通道与其它学科密切关系
1、生理学 2、病理、生理学 3、生物物理学 4、药理学 5、毒理学 6、分子生物学等