第二篇第四章 鈉通道激動(dòng)劑、阻斷劑

1、第四章鈉通道激動(dòng)劑、阻滯劑第一節(jié)概述鈉通道的一個(gè)重要特性就是具有特異的激動(dòng)劑和阻滯劑。這些激動(dòng)劑和阻滯劑主 要是神經(jīng)毒素和作用于中樞及心臟鈉通道的藥物。鈉通道是許多特異性天然動(dòng)植物神 經(jīng)毒素作用的靶器。這些毒素可調(diào)節(jié)鈉通道的各種功能活性，包括通道的電導(dǎo)、激活 和失活等，進(jìn)而影響電信號產(chǎn)生與傳導(dǎo)過程，使動(dòng)物麻痹，甚至死亡。電壓門控型鈉 通道上至少存在7個(gè)不同的神經(jīng)毒素結(jié)合靶位點(diǎn)（見圖2-6-1）。河豚毒素（tetrodotoxin，TTX）、蛤蚌毒素（saxitoxin， STX）和 芋螺毒素（ conotoxin， CTX）作用于位點(diǎn)1，阻斷通道外口，但不改變通道動(dòng)力學(xué)和門控性質(zhì)；蟾毒 （ba

2、trachotoxin，BTX）、木藜蘆毒素（grayanotoxin，GTX）和烏頭堿（aconitine） 等作用于位點(diǎn) 2，可持續(xù)激活鈉通道； 北非蝎 a -毒素 （North African scorpion a - toxin），海洋?？舅兀⊿ea-anemone toxins, ATX）它們分別從北非蝎和?？蟹蛛x和提 煉出來的堿性水溶性多肽毒素，作用于位點(diǎn)3,其受體部位在通道外側(cè)，使鈉通道緩慢 失活，并增強(qiáng)其持續(xù)激活。表2-4-1列出了電壓門控性鈉通道（VGSC）的毒素結(jié)合位 點(diǎn)及生理效應(yīng)。鈉通道蛋白的提純，就是利用它與毒素選擇性的結(jié)合而進(jìn)行的。首先用非離子的 清潔劑（dete

3、rgent）使可興奮膜上的鈉通道蛋白溶解，然后再通過選擇性毒素與該蛋白 結(jié)合。最后再用常規(guī)生化方法進(jìn)行純化。許多毒素對鈉通道有選擇性結(jié)合作用，主要 工作是在神經(jīng)細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)的。雖然在骨骼肌細(xì)胞與心肌細(xì)胞膜上均有鈉通道，而且其 分子結(jié)構(gòu)與神經(jīng)細(xì)胞上的鈉通道相似，但它們對毒素的親和力并不相同。例如，心肌 細(xì)胞鈉通道對TTX的親和力比腦及骨骼肌細(xì)胞弱100-1000倍。表2-4-1電壓門控性鈉通道（VGSC）的毒素結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)神經(jīng)毒素生理效應(yīng)1河豚毒素(Tetrodotoxin ,TTX)蛤蚌毒素(Saxitoxin,STX)p -芋螺毒素(口 -Conotoxins，p -CTX)離子通道阻滯f

4、抑制離子轉(zhuǎn)運(yùn)2藜蘆定(Veratridine)蟾毒素(Batrachotoxin ,BTX)烏頭堿(Aconitine)木藜蘆毒素(Grayanotoxin,GTX)持續(xù)激活3北非蝎a -毒素(North African scorpion a -toxin) 海洋?？舅?Sea-anemone toxins, ATX)6 -Atracotoxins緩慢失活；增強(qiáng)持續(xù)激活4北非蝎 8 -毒素(American scorpion P -toxin)短暫反復(fù)激活；電壓依賴性激活移向更負(fù)的電位5短裸甲藻毒素(Brevetoxins , PbTx) 西加魚毒素(Ciguatoxins , CTX)反復(fù)

5、激活；持久活化電壓依賴性激活移向更負(fù)的電位6合成除蟲菊酯(Pyrethroids)DDT反復(fù)激活和/或阻滯；激活、失活和去活變慢未經(jīng)確定DPI 201-106延長動(dòng)作電位的位點(diǎn)局麻藥(L ocal anaesthetics)離子通道阻滯作用于鈉通道的具有藥理作用的藥物主要為鈉通道阻滯藥，包括作用于中樞的局 部麻醉藥、全麻藥、抗癲癇藥、抗驚厥藥及作用于心臟的I類抗心律失常藥。表2-4-2列 出阻滯鈉通道的I類抗心律失常藥。有關(guān)作用于鈉通道的藥物在第六章及第七章將有詳 細(xì)敘述。表2-4-2阻滯鈉通道的I類抗心律失常藥類別通道效應(yīng)復(fù)極時(shí)程藥物IA鈉通道阻滯效應(yīng)+延長奎尼丁 ( Quinidine )

6、、 丙毗胺(Disopyramide ), 普魯卡因胺(Procainamide)IB鈉通道阻滯效應(yīng)+縮短利多卡因(Lidocaine )、 苯妥英鈉(Phenytoin )、 美西律 (Mexiletine)、妥卡尼(Tocainide)IC鈉通道阻滯效應(yīng)+不變氟卡尼(Flecainide )、恩卡尼(Encainide )、普羅帕酮(Propafenone)、英迪卡尼(Indecainide)+表示作用強(qiáng)度。第二節(jié)鈉通道阻滯劑本節(jié)所闡述的鈉通道阻滯劑為阻滯鈉電導(dǎo)的毒素，包括河豚毒素(TTX)、蛤蚌 毒素(STX)及芋螺毒素(CTX )等。這類毒素作用于鈉通道的靶結(jié)合受體位點(diǎn)1上。 TTX,

7、 STX與鈉通道結(jié)合的位點(diǎn)在通道外口，與通道結(jié)合牢固，且不影響通道的門控 過程。TTX與STX被稱為海洋毒素的代表，TTX存在于河豚的睪丸、卵巢、卵、肝、 脾、眼球和血液內(nèi)，STX由甲藻產(chǎn)生，在吞食甲藻的蛤等貝殼類含量很高，因此又稱 為石房蛤毒素。CTX是從海洋軟體動(dòng)物(芋螺屬Conus )的毒液中提取出來的小分子肽 類毒素，R芋螺毒素(R-CTX)是其中一個(gè)活性組分。神經(jīng)元和骨骼肌的鈉通道對TTX 敏感，而心肌對其敏感性低。骨骼肌類鈉通道對p-CTX敏感性高，神經(jīng)元和心肌對其 敏感性低。鈉通道根據(jù)對TTX和p-CTX的敏感性不同分為神經(jīng)類，骨骼肌類和心肌類 鈉通道。一、河豚毒素河豚毒素(TT

8、X)為海洋毒素的代表，存在于河豚的睪丸、卵巢、卵、肝、脾、眼球 和血液內(nèi)。提取分離得到的TTX，具有毒性強(qiáng)、活性和特異性高的生物學(xué)特性，是細(xì) 胞膜上一種快速可逆的鈉離子通道阻滯劑，在神經(jīng)生理學(xué)、肌肉生理學(xué)、藥理學(xué)等方 面被廣泛應(yīng)用。（一）TTX的分離及理化特性20世紀(jì)初，日本學(xué)者田原良純首先從河豚卵巢中提取了 TTX，創(chuàng)建了提純分離 TTX粗制品的方法，后來經(jīng)過改良，運(yùn)用柱層析技術(shù)分離得到TTX結(jié)品。TTX是一 種氨基全氫喹啉型化合物，其結(jié)構(gòu)為一種籠形原醋酸類小分子非蛋白神經(jīng)毒素，由于 結(jié)構(gòu)特異以及很多不對稱碳原子的存在，TTX的人工合成是非常困難的。TTX相對分 子量為319，分子式為CH1

9、7N8O3，為無色、無味品體。TTX結(jié)品可溶于酸性水溶液， 不溶于水及任何有機(jī)溶劑。（二）TTX對鈉通道的影響在對通道的研究中，TTX的應(yīng)用起到了重要作用。60年代對其作用機(jī)制在細(xì)胞水 平上的研究提示，軸突外灌注TTX能可逆地選擇性阻斷Na+電流，TTX與軸突標(biāo)本呈 1:1結(jié)合反應(yīng)，提示了鈉通道是單獨(dú)存在的。用TTX滴定，可測定單位膜表面上鈉通道 的最高值。3H-TTX滴定結(jié)果表明，鈉通道密度在不同動(dòng)物個(gè)體有很大差別，據(jù)認(rèn)為與 軸突直徑大小有關(guān)。資料表明鈉通道的密度為3000個(gè)/網(wǎng)。1980年用膜片鉗技術(shù)記錄 單個(gè)鈉通道電流，發(fā)現(xiàn)在一塊膜片中至少有3-5個(gè)通道可以同時(shí)激活。測量小面積膜上 微小

10、電流，得到單通道電流為2-4pA，其內(nèi)向電流可被TTX阻斷。某些脂溶性生物堿 毒素（如箭蛙毒素、烏頭堿、黎蘆堿）與鈉通道疏水受體結(jié)合后，使鈉通道持續(xù)激活 引起細(xì)胞產(chǎn)生持續(xù)去極化的現(xiàn)象也可被TTX阻斷。鈉離子通道對離子的通透性是相對 的，除能通透鈉離子外，還可選擇通透某些無機(jī)離子和有機(jī)離子。能通過一價(jià)無機(jī)陽 離子的順序是Na+Li+K+，對小的有機(jī)離子如羥胺、肼、銨和胍也能通透，丁丁乂不僅 對鈉離子流有控制能力，并對各種離子的通透具有一定的選擇。TTX與鈉通道的親和 性很高，3 x 10-9mol L-1的TTX便能阻斷鈉通道，但對通道不產(chǎn)生質(zhì)的影響。（三）TTX的藥理作用1 .局麻鎮(zhèn)痛作用 我

11、國自1984年以來對TTX的局麻作用進(jìn)行了研究，TTX和石房 蛤毒素經(jīng)提純制成的鎮(zhèn)痛藥效果比普魯卡因和可卡因強(qiáng)10萬倍，持續(xù)時(shí)間也明顯延 長。目前公認(rèn)局麻藥是通過阻斷Na+內(nèi)流而表現(xiàn)出局麻作用的。大鼠實(shí)驗(yàn)證明，采用閾 下濃度的TTX與閾下濃度的丁卡因或利多卡因合用，作用明顯比三種藥物單獨(dú)使用時(shí) 局麻作用要強(qiáng)，而且大于兩者之和，持續(xù)時(shí)間也明顯延長，且在實(shí)驗(yàn)中沒有出現(xiàn)TTXC 的全身毒性反應(yīng)。有人認(rèn)為TTX因阻斷鈉通道降低動(dòng)作電位而呈現(xiàn)局麻作用。通過對 大鼠側(cè)腦室注射TTX發(fā)現(xiàn)，TTX與全麻藥異氟醚聯(lián)合使用可產(chǎn)生協(xié)同作用。TTX對鈍痛及銳痛具有緩解作用，其鎮(zhèn)痛特點(diǎn)為起效慢、持續(xù)時(shí)間長，其持續(xù)鎮(zhèn) 痛

12、可達(dá)12-20h。TTX針劑可用于鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、解痙，以代替嗎啡、阿托品。目前對TTX 鎮(zhèn)痛原理的報(bào)道不多，但其作用機(jī)制顯然與嗎啡不同，其鎮(zhèn)痛作用與其阻斷鈉內(nèi)流、 降低神經(jīng)沖動(dòng)有關(guān)。TTX的鎮(zhèn)痛作用呈現(xiàn)明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系，并隨著劑量增加，起 效時(shí)間提前、持續(xù)時(shí)間延長。有研究表明TTX可用于癌癥晚期鎮(zhèn)痛。用河豚肝提取的 “河豚油”對鼻咽癌、食管癌、胃癌、結(jié)腸癌等有一定治療效果?？剐哪X血管病的作用 近來有研究發(fā)現(xiàn)，注射TTX能拮抗大鼠心肌缺血早期所 致的心律失常。用無效量的TTX與普萘洛爾及無效量的利多卡因或維拉帕米配伍，能 增強(qiáng)這些藥物的抗心律失常作用，但不增加這些藥物的毒性反應(yīng)，也不增加這些藥

13、物 的降壓及減慢心率的作用，提示配伍用藥能提高抗心律失常的治療指數(shù)。TTX還具有 降低血壓的作用，因而為治療高血壓病提供了新的途徑。丁丁乂對心血管系統(tǒng)的作用機(jī) 制是否與TTX阻斷Na+內(nèi)流有關(guān)尚待進(jìn)一步研究。服用TTX微量即可使精神病患者在一 瞬間恢復(fù)“正常意識”，對腦傷、腦神經(jīng)疾病的治愈率也很高。TTX用于戒毒治療有 望實(shí)現(xiàn)重大突破。用于戒毒河豚毒素不但能有效戒除海洛因毒癮，而且還具有不會成癮的鎮(zhèn)痛 作用。注射毒素37天即消除海洛因嗜癖。河豚毒素比美沙酮或其他療法更安全而節(jié) 省。該毒素的作用機(jī)制是鈉通道阻滯，因而可阻斷神經(jīng)傳導(dǎo)。其他作用河豚肝臟含有較高的TTX，用提煉后的肝油制成油紗布條，外

14、敷創(chuàng) 面或用于竇道引流，可治療破潰淋巴結(jié)核及慢性皮膚潰瘍。TTX具有顯著的抗驚厥作 用，對破傷風(fēng)驚厥有很好的療效。還可提高性機(jī)能，對陽萎及女性性欲低下均有良好 的治療效果。（四）不良反應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)常出現(xiàn)口唇、舌、上下肢感覺異常及麻木感，瞳孔散大，言語障 礙。心血管系統(tǒng)可致房室傳導(dǎo)阻滯，嚴(yán)重者可致心臟停跳。呼吸系統(tǒng) 能阻斷神經(jīng)干沖動(dòng)的傳導(dǎo)，使橫紋肌及呼吸肌麻痹，嚴(yán)重者可使呼 吸衰竭致死。消化系統(tǒng) TTX中毒輕者一般于食后6h左右發(fā)生惡心、嘔吐、腹瀉、上腹部不 適等胃腸道反應(yīng)現(xiàn)象，嚴(yán)重者食后0.5h、甚至10min即可致全身痛覺消失、呼吸困難， 終因呼吸、循環(huán)衰竭而死亡。二、蛤蚌毒素和芋螺毒素有關(guān)蛤

15、蚌毒素和芋螺毒素的詳述見第六章。第三節(jié)鈉通道激動(dòng)劑根據(jù)毒素作用于鈉通道受體結(jié)合位點(diǎn)，將鈉通道激動(dòng)劑分為以下四類。作用于位點(diǎn)2的毒素 這類毒素主要有蟾毒素(batrachotoxin, BTX)、木藜蘆 毒素(grayanotoxin , GTX)和烏頭堿(aconitine)等，它們可持續(xù)激活鈉通道，在靜 息膜電位時(shí)就使通道處于激活態(tài)，引起鈉通道持久激活。故把這類物質(zhì)稱為鈉通道激 活劑。作用于位點(diǎn)3的毒素 主要有北非蝎a -毒素 (North African scorpion a -toxin) 海、洋?？舅?Sea-anemone toxins, ATX)，它們分別從北非蝎和?？蟹蛛x和提

16、煉 出來的堿性水溶性多肽毒素，其受體部位在通道外側(cè)，使鈉通道緩慢失活，并增強(qiáng)其 持續(xù)激活，這類物質(zhì)又被稱為鈉通道失活態(tài)阻滯劑。海葵毒素是從海洋生腔腸動(dòng)物?？w內(nèi)提取的多肽和蛋白質(zhì)毒素，種類很多，包括 AnemoneSulcata毒素、Actiniaequina毒素和Anthopleurin毒素等。它們主要為心臟和神經(jīng) 毒素。多數(shù)毒素與電壓依賴性鈉通道結(jié)合，減慢鈉通道的失活過程，且對不同組織的鈉通 道及不同鈉通道亞型作用有差異。也有一些毒素是鉀通道阻滯劑。目前研究較多的是 AnemoneSulcata毒素(ATX)的亞類ATXII。ATXII使鈉通道的開放頻率增加，鈉通道 中“長時(shí)間開放模式”的

17、開放時(shí)間常數(shù)增大，動(dòng)作電位的持續(xù)時(shí)間APD50和APD90也分 別增加了 23%和27%。ATX II使動(dòng)物心電圖QT間期延長18.6%, QTc (校正的QT間 期)增大18.9%。ATXII可延長多種動(dòng)物包括大鼠、豚鼠和牛心肌細(xì)胞動(dòng)作電位時(shí)程 (APD)，增強(qiáng)豚鼠心室乳頭狀肌收縮力。ATXII延長APD系通過抑制鈉通道的失活, 引起Na+大量內(nèi)流所致。海葵毒素除了對鈉通道的作用外，還表現(xiàn)其他作用，如抗病毒 和細(xì)胞毒作用等。作用于位點(diǎn) 4的毒素 主要有北非蝎 B -毒素 (American scorpion B -toxin)， 是從北非蝎提取的堿性水溶性多肽毒素，作用于通道外側(cè)，不影響失活過程，使激活 曲線向負(fù)電壓方向移動(dòng)，通道容易激活。北非蝎6 -毒素也被稱為鈉通道激活劑。 作用于位點(diǎn)5的毒素 主要有短裸甲藻毒素(Brevetoxins，PbTx)和西加魚毒 素(Ciguatoxins，CTX)，該類毒素使鈉通道反復(fù)激活，持久活化，電壓依賴性激活 移向更負(fù)的電位。參考文獻(xiàn)1鄧建新，李曉蓓,余海民.河豚毒素對鈉通道的影響及其藥理作用.實(shí)用醫(yī)藥雜志， 2002; 19(8): 627-9傅麗英.?？舅氐碾娚碜饔?現(xiàn)代診斷與治療,2002; 13(1):32-5李慈珍，王紅衛(wèi)，劉建立等.?？舅貙π募♀c通道開放模式、動(dòng)作電位及心電圖QT間期的影響.生理學(xué)報(bào)，2001；