心血管药物CardiovascularDrug.ppt
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1、第十二章 心血管药物(Cardiovascular Drugs),第一节 强心药物(Cardiac agents),强心药(正性肌力药,按产生正性肌力作用的途径)抑制膜结合的Na、K-ATP酶的活性的强心苷类-受体激动作用的-受体激动剂类 激活腺苷环化酶,使cAMP的水平增高,从而促进钙离子进入细胞膜增强心肌收缩力的磷酸二酯酶抑制剂 加强肌纤维丝对Ca的敏感性的钙敏化药,强心苷类紫花洋地黄强心苷类毛花洋地黄强心苷类毒毛旋花子强心苷类羊角拗强心苷类夹竹桃强心苷类铃兰强心苷类,洋地黄毒苷(Digitoxin)地高辛(Digoxin)毛花苷C(Lanatoside C)毒毛花苷K(-Strophan
2、thin-K)铃兰毒苷(Convallatoxin),洋地黄毒苷(Digitoxin),毛花苷C(Lanatoside C),毒毛花苷K(-Strophanthin-K),铃兰毒苷(Convallatoxin),强心苷的作用机理:,心肌细胞浆内Ca2+是触发心肌兴奋-收缩偶连联的关键物质,胞浆内游离Ca2+能和肌钙蛋白(tropinin)结合,解除向肌球蛋白(tropomysin)对肌动蛋白(actin)和肌球蛋白(myosin)相互作用的抑制,从而肌动蛋白在横桥间滑动,把化学能转化为机械能。强心苷能升高胞浆内Ca2+游离,其时相和动作电位改变与收缩张力提高平行。这种作用被认为与强心苷抑制细胞
3、膜Na+-K+ATP酶有关,Na+-K+ATP,酶又称为钠泵,对于维持细胞内外的离子梯度有重要的作用,它能利用水解释放的能量,使3 Na+个逆浓度梯度主动转运出细胞外,2个K+主动转运进入细胞内。Na+-K+ATP酶受到抑制时,细胞内Ca2+游离浓度升高,Na+/Ca2+交换加强,从而使进入细胞内的Ca2+增多,细胞浆内游离Ca2+的小量增多可触发Ca2+从内浆网释放。所以强心苷药物对Na+-K+ATP酶都有选择性抑制作用。,强心苷类药物的化学结构特点,由苷元和糖两部分组成环A-B和C-D之间为顺式稠合 B-C为反式稠合 分子的形状是以U型为特征分子中位于C-10和C-13的两个甲基与3位羟基
4、均为-构型3位羟基通常与糖相连接主要有两种结构类型卡烯内酯(Cardenolide)和蟾二烯羟酸内酯(Bufadienolide),卡烯内酯(Cardenolide),蟾二烯羟酸内酯(Bufadienolide),强心苷中糖的作用,-D-葡萄糖-D-洋地黄毒糖-L-鼠李糖-D-加拿大麻糖,糖基无强心作用,但它却可以改变配糖基的作用3位羟基上的糖越少其强心作用越强糖苷基与配糖基相连的键为-体或-体对活性无影响。,强心苷类药物的构效关系,17-位的,-不饱和内酯环和甾体环对于的酶抑制是非常重要的,饱和的内酯环活性较低,但此内酯环也可以被立体、电性与内酯环相似的开链不饱和腈取代,其活性还有所提高。研
5、究表明;17位的羰基氧或腈基的氮对于在心肌上Na+,K+-ATP酶的相互作用是至关重要的。另外,强心苷分子的甾环部分对于其活性的贡献也是必不可少的,单独,-不饱和内酯环是无强心作用的,特别甾核的四个环的结合方式,尤其是C-D环的顺式是至关重要的。,在甾核上的其他位置引入羟基,如在C1,C5,C11,C12和C16等位置可以增加强心苷的极性,口服时其吸收率降低,因此强心作用持续较短。若当羟基酯化后,口服生效速度较快,蓄积时间长。但静脉注射的强心作用较游离的羟基化合物弱。C19甲基被氧化为羟甲基或醛基时则增强活性,若再进一步氧化为羧基,则显著地降低活性。若以氢置换C19甲基,活性也显著降低。若将强
6、心苷水解成苷元后,水溶性减小,正性肌力作用明显减弱,苷元脂溶性增大易进入中枢神经系统,产生严重的中枢毒副作用,因此苷元不能作为治疗药物。,地高辛Digoxin,治疗血药浓度为0.5ng/ml1.5ng/ml,而中毒血药浓度为2ng/ml 临床上用于治疗急性或慢性心力衰竭,尤其对心房颤动及室上性心动过速,磷酸二酯酶(Phosphodiestesterase),磷酸二酯酶(Phosphodiestesterase,PDE)以不同的同工酶形式存在于人体细胞中,现已分离、鉴定出多种磷酸二酯酶,例如PDE-、PDE-、PDE-等,其中位于心肌细胞膜上的PDE-对于cAMP具有高亲和性和专一性,对心肌细胞
7、内的cAMP和cGMP的浓度具有重要的调节作用。PDE-是cAMP和cGMP的降解酶,其活性被抑制将增加胞内cAMP的量,高浓度的cAMP激活多种蛋白激酶,使心肌膜上钙通道开放,促Ca2+内流,经过一系列生理效应而引起心肌纤维收缩,发挥正性肌力作用和血管舒张作用,达到强心的目的。因此,磷酸二酯酶抑制剂(PDEI)是一类具有不同于强心苷类作用机理的强心药,磷酸二酯酶抑制剂(Phosphodiesterase,PDE)的作用靶点;为水解和灭活cAMP和cGMP,目前已经发现7种同工酶,其中PDE-型位于细胞膜,活性也高、选择性强,为心肌细胞降解cAMP的主要亚型,抑制PDE-的活性,将明显减少心肌
8、细胞cAMP降解而提高AMP含量。,氨力农(Amirinone),米力农(Milrinone),依洛昔酮(Enoximone),匹罗昔酮(Piroximone),对心脏有正性肌力作用,对血管平滑肌和支气管平滑肌有松弛作用,对血小板聚集有抑制作用,并能增加心排出量,减轻前后负荷,缓解CHF症状。但氨力农仅限于洋地黄等药物治疗无效的住院患者心衰时短期治疗。限制其临床应用的原因是副作用较多,主要为血小板下降,肝酶异常,心律失常及严重低血压等,钙敏化剂,能够增加肌纤维丝对Ca2+敏感性的药物称为钙敏化剂(Calcium sensitizers),它们可直接提高心肌收缩蛋白对Ca2+的敏感性,在不增加细
9、胞内钙离子浓度的情况下提高心肌收缩力,又称收缩蛋白Ca2+敏感性增强剂。代表性药物包括匹莫苯(Pimobendan)、硫马唑(Sulmazole)和伊索马唑(Isomazole)等。,Pimobendan,Sulmazole,Isomazole,-受体激动剂类,作用机理:心肌上的肾上腺素受体多为1-受体,当兴奋1-受体时,可产生一个有效的心肌收缩作用,其机理在于能激活腺苷环化酶,使ATP转化为cAMP,促进钙离子进入心肌细胞膜,从而增强心肌收缩力。然而,大多数的肾上腺素激动剂由于可加速心率和产生血管收缩作用,限制了治疗心衰的价值。,肾上腺素,多巴胺,多巴酚丁胺(Dobutamine),异波帕胺
10、(Ibopamine),地诺帕明(Denopamine),多培沙明(Dopexamine),布托巴胺(Butopamine),第二节 抗心绞痛药(Antianginal Drugs),心绞痛是冠状动脉供血不足引起的心肌急剧的、暂时的缺血和缺氧综合征。心肌对氧的需求量增加以及冠状动脉供血不足,引起血氧供需失调所导致的心肌暂时缺血缺氧和冠状动脉痉挛是心绞痛发生的重要病理生理机制。故改善心肌的血氧供需矛盾与消除冠状动脉痉挛是目前治疗心绞痛的药理基础。常用的抗心绞痛药物是通过舒张冠状动脉、解除冠状动脉痉挛或促进侧枝循环的形成而增加冠状动脉供血;通过舒张静脉,减少回心血量、降低前负荷;舒张外周小动脉、降
11、低血压,减轻后负荷,降低心室壁肌张力,减慢心率及降低心肌收缩性等方法降低心肌对氧的需求而起作用的。抗心绞痛药物分为:NO供体药物(NO donor drugs)、钙拮抗剂和-受体拮抗剂。,一、NO供体药物,自1857年亚硝酸异戊酯(Amyl Nitrite)用于临床以来已有100多年的历史,虽然钙拮抗剂和-受体拮抗剂的快速发展,使对心绞痛的治疗有了更多的选择,但是硝酸酯类药物仍被广泛应用。目前临床常用的有硝酸甘油(Nitroglycerin),单硝酸异山梨酯(Isosorbide Mononitrate),硝酸异山梨酯(Isosorbide Dinitrate),戊四硝酯(Pentaeryth
12、ritol Tetranitrate),丁四硝酯(Erythrityl Tetranitrate),甘露六硝酯(Mannitol Nitrate)等。在确定体内NO分子的作用以后,人们普遍认同硝酸酯类药物的作用是由NO引起的,因此将上述硝酸酯类药物以及吗多明(Molsidomine)和硝普钠(Sodium Nitroprusside)等统称为NO 供体药物。,Amyl Nitrite,Nitroglycerin,Isosorbide Mononitrate,Isosorbide Dinitrate,Pentaerythritol Tetranitrate,Molsidomine属于潜在NO供体
13、药物,主要是在体内经代谢后产生NO而起作用的。Molsidomine 可扩张血管平滑肌(特别是静脉和小静脉的平滑肌),使血压轻度下降,心脏工作负荷减轻,心肌氧耗减少。此外尚能扩张冠状动脉,促进侧枝循环,改善缺血心肌部位的血液分布,作用迅速而持久,首过效应低,无硝酸酯类的头痛、眩晕等中枢神经副作用,可用于各型心绞痛。,硝酸酯类药物作用机理,硝酸酯类药物通过生物转化形成一氧化氮(NO),NO具有高度的脂溶性,能通过细胞膜,激活鸟苷酸环化酶,使细胞内cGMP的含量增加,激动依赖性的蛋白激酶引起相应底物的磷酸化状态的改变,结果导致肌凝蛋白轻链去磷酸化。由于肌凝蛋白轻链去磷酸化过程调控平滑肌细胞收缩状态
14、的维持,因此,松弛血管平滑肌。现已证明,NO既为内皮衍生的松驰因子(EDRF)在冠状粥样硬化以及急性缺血时,EDRF释放减少,外源性硝酸酯可以补充内源性NO的不足,这些非内皮依赖性的NO供体,对冠状动脉病变处于痉挛状态血管的松驰作用远远强于对正常血管段的作用,硝酸酯类药物的起效时间、最大有效时间和作用时程的关系,硝酸酯类药物连续用药后可出现耐受性。原因是“硝酸酯受体”中的巯基被耗竭有关,给与硫化物还原剂能迅速反转这一耐受现象。此类口服吸收较好,大经肝脏首过效应后大部分已被代谢,因此血药浓度极低。其药物代谢动力学特点是吸收快,起效快。本类药物在肝脏被谷胱甘肽、有机硝酸酯还原酶降解,脱去硝基成为硝
15、酸盐而失效,并与葡萄糖酸结合,经肾排泄。主要为肾脏排泄,其次为胆汁排泄,硝酸甘油(Nitroglycerin),1,2,3-丙三醇三硝酸酯(1,2,3-Propanetriol Trinitrate)Nitroglycerin为浅黄色无臭微带甜味的油状液体,低温下可凝固为不同晶形的两种固体。具有挥发性并易吸潮,受热或激烈震动易爆炸。供药用为其百分之十的无水乙醇溶液。在中性及弱酸性条件下,Nitroglycerin相对稳定,但是在碱性条件下迅速水解,分别生成醇(N2亲核取代反应)、烯(-氢消除反应)及醛(-氢消除反应)等。,Nitroglycerin可从口腔粘膜及胃肠道吸收,舌下含服通过口腔粘膜
16、快速吸收,生物利用度可达80%。与一般硝酸酯类似,Nitroglycerin在体内逐步代谢,分别生成1,2 甘油二硝酸酯,1,3 甘油二硝酸酯,甘油单硝酸酯和甘油,它们均可经膀胱和胆脏排出体外,有部分甘油进一步转化成糖原等参与生理过程,有一部分被继续氧化成CO2而排出体外。Nitroglycerin为短效、速效抗心绞痛药物,能直接松弛血管平滑肌,使心绞痛缓解,用于各类心绞痛。,硝酸异山梨酯 Isosorbide Dinitrate,1,4,:3,6-二脱水-D-山梨醇-2,5-二硝酸酯 1,4:3,6-dianhydro-D-sorbitol 2,5-dinitrate。有稳定型和不稳定型两种
17、,药用为稳定性。两种晶型的其它理化性质相同。不稳定型在30放置数天后,即转为稳定型。,硝酸异山梨酯口服生物利用度仅为3%,半衰期为30min,多数在胃肠道和肝脏被破坏,进入人体后很快被代谢为2-单硝酸异山梨醇酯和5-硝酸异山梨醇酯,两者均显其抗心绞痛活性,半衰期分别为1.82h和57.6h。正是由于5-硝酸异山梨醇酯的半衰期长,加之硝酸异山梨酯为二硝酸酯脂溶性大,易透过血脑屏障,有头痛的不良作用。现发展出的单硝酸异山梨醇酯(异山梨醇-5-硝酸酯)水溶性增大,副作用降低。2-硝酸异山梨醇酯,半衰期为1.82h 5-硝酸异山梨醇酯,半衰期为57.6h,硝酸异山梨酯的合成,5-单硝酸异山梨醇酯的合成
18、,钙通道阻滞剂,1.钙离子拮抗剂作用机理Ca2+是兴奋-收缩偶联作用的关键元素,兴奋-收缩偶联作用发生在心血管系统内,它扮演了细胞信使这个角色,其目的是联结细胞内外的兴奋效应。细胞内Ca2+浓度的增加将导致Ca2+与调节蛋白结合,也就是与位于心肌和骨骼肌的心肌钙结合蛋白或者与位于血管平滑肌的钙调素结合。它们最初结合使位于肌动蛋白分子上的肌球蛋白结合位点显露出来,随后在肌动蛋白与肌球蛋白之间的相互作用导致了肌肉收缩。一旦细胞内Ca2+浓度下降,所有这些事件将朝相反方向发展。在这种情况中,Ca2+从结合位点脱离,而肌球蛋白的结合位点被隐藏,肌动蛋白和肌球蛋白不再相互作用,肌肉收缩也停止。,依据Ca
19、2+通道的激活方式,Ca2+通道可分为电压依赖性和受体操纵性,根据通道的电导和开放性,电压依赖性Ca2+通道又进一步分为等多种亚型,其中L-亚型的Ca2+内流持续时间长达10ms20ms,亦称为慢Ca2+内流,中介多种生理效应,并于多种疾病发病机制相关,该通道为Ca2+通道阻断剂的作用靶点。,L通道是一种五聚物,包含1、2、和这五种多肽。其中,1亚单位是一种跨膜蛋白,它由四个区域组成。1亚单位也包含所有当前有效的钙通道阻断药的结合部位。其他四种亚单位围绕着L通道的1亚单位周围,其作用在于促进五聚物的整体疏水性,这种疏水性是很重要的,因为它允许L通道被嵌入细胞膜内。其他电势-依赖性通道类似于L通
20、道,它们都具有1亚单位,然而,分子克隆研究表明,至少6种1基因:1S、1A、1B、1C、1D和1E。1S、1C、和1D与L通道相关联。在骨骼肌发现的L通道来源于1S基因,在心脏、主动脉、肺以及成纤维细胞中发现的L通道来源于1C基因,在内分泌腺发现的L通道来源于1D基因,在大脑里发现的L通道来源于1C和1D基因。因此不同器官和组织的L通道都不同,另外,在1S基因中的不同以及在其他亚单位之间的不同导致了在其他5种通道之间所看到的变化。,钙离子拮抗剂并不是简单地“塞住孔口”,也不是阻断钙离子通道。相反,钙离子拮抗剂是通过连接在位于L通道的1亚单位内的特异性受体部位而发挥作用的。与维拉帕米、地尔硫卓和
21、1,4-二氢吡啶类钙离子拮抗剂相结合的三种不同,但相互作用的受体已被界定,维拉帕米与其受体的结合抑制了地尔硫卓和1,4-二氢吡啶类钙离子拮抗剂与它们各自的受体的结合,同样地,地尔硫卓或1,4-二氢吡啶类钙离子拮抗剂与其受体的结合也抑制维拉帕米的结合。相反,地尔硫卓与和1,4-二氢吡啶类钙离子拮抗剂相互提高各自的结合。,2.钙通道阻断药的分类,1,4-二氢吡啶类(如硝苯啶)苯基烷基胺类(如维拉帕米)苯并噻嗪类(如地尔硫卓)二氨基丙醇醚类(如Bepridil),1,4-二氢吡啶类,二氢吡啶类化合物最早出现1882年,当时,Hantzsch在合成取代吡啶化合物中是用了此中间体。50年后,当1,4-二
22、氢吡啶环与辅酶NADH的“氢-转移”性质有关被发现后,人们对这类化合物的兴趣日益增加,随后对其进行了大量的生物化学研究;然而直到上世纪70年代初,1,4-二氢吡啶类化合物的药理性质才完全被理解。Hantzsch反应生成一个对称化合物,在这个化合物的结构中,3、5位有两个相同的酯,而1、6位是两个相同的取代烷基。通过后续对C4取代基,C3和C5的酯,C2和C6的烷基以及N1-H取代基修饰,确定了这类化合物的基本结构。,二氢吡啶类为特异性高,作用很强的一类药物,具有很强的扩血管作用,在整体条件下不抑制心脏,适用于冠脉痉挛,高血压,心肌梗塞等,可与-受体阻滞剂,强心甙合用。硝苯地平(Nifedipi
23、ne)以后的钙离子阻滞剂主要从下列一些方面提高作用价值。a.更高的血管选择性;b.针对某些特定部位的血管系统(如冠状血管,脑血管),以增加这些部位的血流量;c.减少迅速降压和交感激活的副作用;d.改善增强其抗动脉粥样硬化作用。,二氢吡啶类钙离子拮抗剂的构效关系,1,4-二氢吡啶类钙离子拮抗剂衍生物的构效关系研究表明:a、C4位常为苯环(芳杂环,如吡啶环,仍保持效用,但因动物实验有毒性而不被使用),若C4位为小的非平面烷基或环烷基,则效用大为减少。b、苯环上的取代基X的大小和位置对活性有很大的影响,但电子效应则影响不大。在邻位或间位取代,则活性最大;而无取代或对位取代,则活性大为减少,当邻位或间
24、位的X为吸电子基团或供电子基团时,仍表现良好的活性。邻位和间位的取代基的重要性在于“锁定”1,4-二氢吡啶环的构型,以便使C4位上的芳环垂直于1,4-二氢吡啶环,这种垂直构型已被证实对1,4二氢吡啶类钙离子拮抗剂的活性是必需的。,C、1,4-二氢吡啶环是必要的,N1为上不宜带有取代基,若带有取代基或使用氧化性环(哌啶)或还原性环(吡啶),则活性大为减少,甚至作用消失。d、C3、C5位上的羧酸酯优于其它基团。若为其它吸电子基团,则拮抗活性减少,甚至可能表现为激动活性。例如,当以-NO2取代依拉地平的羧酸酯时,则从该通道阻断药变为钙通道开放剂或激动剂,因此钙通道调节剂更适合于对1,4-二氢吡啶类钙
25、离子拮抗剂的定义。,e、当C3、C5位上的羧酸酯不一致时,C4位的C原子将成为手性碳,因此将具有立体选择性。另外,有证据表明二氢吡啶环的C3、C5位并不一致。硝苯地平是一个结构对称的1,4-二氢吡啶类衍生物,它的晶体结构已经表明C3位羧基与C2-C3键共平面,但C5位羧基与C5-C6不共平面,研究表明,化合物的不对称性能提高其作用选择性,因此这类化合物已被优先发展。硝苯地平是第一个上市的1,4-二氢吡啶类钙离子拮抗剂,也是唯一的一个对称化合物。f、所有的1,4二氢吡啶类钙离子拮抗剂的C2、C6位上的取代基都为甲基,但氨氯地平例外。氨氯地平具有较好的潜效,这表明1,4-二氢吡啶类钙离子拮抗剂受体
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