课件：第五节牛磺酸课件.ppt

治疗充血性心力衰竭药物,主讲教师：纪影实 工作单位：基础医学院 时 间： 2014年11月,充血性心力衰竭（congestive heart failure,CHF） 又称慢性心功能不全(chronic cardiac insufficiency) 是指在适度的静脉回心血量下，心排出量的绝对或相对减少，不能满足机体组织需要的一种病理生理状态。 主要表现为全身疲乏、呼吸短促、心率加快、颈静脉怒张、外周水肿、胃肠道淤血、肺水肿等症状。,NHYA心功能分级,级：日常活动无心力衰竭症状。 级：日常活动出现心力衰竭症状（呼吸困难、 乏力）。 级：低于日常活动出现心力衰竭症状。 级：在休息时出现心力衰竭症状。,心肌结构变化,1.心肌细胞肥大 心肌细胞体积增大 2.心肌细胞坏死、凋亡 缺血再灌注、心肌梗死、心律失常、心肌牵张、高血压以及细胞因子、生长因子、氧自由基、胞内Ca2+浓度上升等。 3.心肌细胞外基质（extracellular matrix,ECM）各成分增多，堆积，胶原量增加而胶原网遭破坏，心肌组织纤维化。 血管紧张素、去甲肾上腺素、内皮素等有促进作用。 4.心肌肥厚与重构（remodeling）是指各种CHF发病过程中，心脏形态结构多种病理变化的总和。,CHF时心肌功能的改变,心肌收缩力下降，左室射血分数（left ventricular ejection fractions，LVEF）低于45%。 心肌舒张功能障碍 心率加快，心室舒张末期充盈不足，心排出量减少。 前负荷增加，左室舒张末压或肺毛细血管楔压明显升高，并导致肺循环及体循环瘀血。后负荷增加，心排出量进一步减少，心脏负担加重。 心肌耗氧增加。,CHF时交感神经系统的变化,反射性交感神经活性增高，在CHF早期具有一定的代偿作用。 高浓度去甲肾上腺素的长期作用使心肌后负荷及耗氧量增加，引起心肌肥厚、心律失常及猝死，并能直接导致心肌细胞坏死，使病情进一步恶化。,肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活,血管紧张素II生成增多，使心脏及外周的血管收缩，心脏射血阻力增加，心肌缺血缺氧严重，易诱发心律失常；并促进心肌、血管平滑肌增生。 醛固酮增高引起钠水潴留，增加心脏的前负荷，促进心肌纤维化。 RAAS激活与交感神经共同作用导致心肌及血管增生肥大性改变，即心肌及血管重构（remodeling）。,CHF时其他内源性血管活性物质亦发生变化，如精氨酸加压素(Argininvasopressin，AVP)、内皮素(endothelin，ET)分泌增多可引起血管收缩，后者亦可引起心室重构(ventricular remodeling)。,CHF时其他内源性血管活性物质亦发生变化,慢性心衰三种病理生理模式的改变 及用药观念的发展,第一种模式-心肾失调 第二种模式-心脏循环失调 第三种模式-神经激素失调,第一种模式-心肾失调,60年代以前，CHF被认为是心功能受损，尿量减少而引起水肿为主要表现的急性病变，故以消除水肿为CHF治疗的主要目的，在此基础上认为洋地黄主要是增加收缩力，增加尿量而消除水肿。50年代利尿剂的应用有效地缓解了心衰的水肿症状，属治疗上的一次飞跃。,然而这一理论却阻碍了CHF的药物发展。 根据这种模式，心肾灌注尤其重要，同时认为反对使用扩血管药，以免减少心肾灌注，同样交感神经兴奋时对维持心肌收缩力及肾血流灌注十分重要，因此也禁用受体阻断剂。,第二种模式-心脏循环失调,60年代以后，人们注意到CHF时存在外周血管痉挛，应用利尿药后，水肿虽然减轻，但仍然存在血流动力学的异常，肌肉血管痉挛导致运动耐力下降，因此70-80年代大量使用血管扩张药。扩张血管药虽然可以缓解血管痉挛，改善运动耐力，对CHF的预后有改善。,70年代新型的非苷类正性肌力药开始使用，如PDE抑制剂可增加心肌收缩力，可扩张血管，但大量的临床研究对照发现，无论是扩血管药还是增加细胞内cAMP的正性肌力药，均不能改善心衰预后，甚至增加其死亡率，因此对心脏循环失调模式提出了质疑。,第三种模式-神经激素失调,CHF时，循环中许多与心血管效应有关的神经、激素系统被激活，如NE、RAAS、心房肽、血管加压素、内皮素、血啡肽等血浓度升高，其中NE水平与慢性心衰的严重程度及死亡率呈显著正相关，因此提出了CHF的神经激素失调学说，又称为神经内分泌失调或神经体液异常。 现认为神经激素的异常激活是决定心衰预后的重要因素。,一些能改善心肌重塑的神经内分泌拮抗剂如血管紧张素转化酶（ACE）抑制剂和受体阻滞剂，虽然在治疗早期对血流动力学的改善不明显，甚至恶化，但长期应用却能改善心肌的生物学功能，改善临床症状和心功能，左室射血分数（LVEF）增加，提高生活质量，降低死亡和心血管事件的危险性。,慢性心力衰竭的治疗在过去10年中已有了非常大的转变，从短期血流动力学药理学措施转为长期的、修复性的策略，目的是改变衰竭心脏的生物学性质。 心力衰竭的治疗目标不仅仅是改善症状、提高生活质量，更重要的是针对心肌重塑的机制，防止和延缓心肌重塑的发展，从而降低心力衰竭的病死率和住院率。,一个理想的治疗心衰的药物 应具备的特点,1.不仅能有效的纠正心衰的症状，还应能增加运动的耐力，提高生命质量，延长生存时间。 2.正性肌力作用药物最好兼有降低心肌耗氧量和适度降低心肌负荷的作用。 3.药物应伴有延缓或逆转心肌和血管重塑的作用。 4.不良反应小，长期使用不产生较大毒性，而且使用方便，价格合理。,一、正性肌力作用药物,1.洋地黄 作用机制： 抑制细胞Na+ - k+-ATP 酶，Na+ 、k+ 交换系统活性降低，致细胞内Na+、Ca2+交换，Ca2+ 内流增加； 降低交感神经和肾素- 血管紧张素- 醛固酮系统的活性，恢复压力感受器对来自中枢的交感神经冲动的抑制作用； 兴奋迷走神经减慢心率； 改善周围血管阻力,增加心输出量。,适应证： 心功能 级的收缩性心衰病人。 心房颤动伴快速心室率的心衰病人。,（3）存在的问题： 1）容易增加洋地黄敏感性因素：老年人、肾功能减退者及缺氧或重度心衰病人易于洋地黄中毒；低钾血症或低镁血症易致心律失常； 2）与其他药物的相互作用影响 a .提高地高辛血清浓度药物，如奎尼丁、普罗帕酮、维拉帕米、胺碘酮、硝苯地等； b.降低血清地高辛浓度的药物，如制酸药、灭吐灵、吗丁啉、镇静剂等。,据国外大规模多中心随机临床试验表明，洋地黄仅能改善症 状，但不能延长病人寿命，且可使致死性心肌梗死的发生率增加。,2.非洋地黄类正肌力作用药物, - 受体激动剂： 多巴胺（dopamine）：适用于心衰伴动脉压明显降低或心源性休克。 多巴酚丁胺（dobutamine）：适用于心衰无动脉压降低时，易致心率增快，心肌氧耗量增加。,磷酸二酯酶抑制剂：兼有正性肌力，又有血管扩张作用，主要抑制cAMP 降解，升高细胞内cAMP 水平，降低肺动脉压力，提高左室作功，从而发挥正性肌力作用。 适用于顽固性心衰或对洋地黄敏感的病人。 新型环磷腺苷类正性肌力作用药物 环磷腺苷葡胺（葡胺-cAMP，心先安注射液，meglumine cyclic adenylate，MCA）：,与cAMP抑制剂相比，具有作用强，毒性低，作用迅速，稳定性高等特点。 适用于缺血性心脏病和扩张型心肌病引起的心衰，尤适用于心动过缓的心衰。,二、血管扩张剂,1.药物选择： 硝普纳硝酸酯类制剂 酚妥拉明肼苯哒嗪哌唑嗪 2.适应证： 心功能 级的慢性充血性心衰，主要为左心衰病人。 瓣膜返流性心脏病 阻塞性心瓣膜疾病 3.注意点： 主动脉瓣关闭不全病人，勿使舒张压过分降低，以免引起冠状动脉灌注不足，诱发或加重心绞痛。 禁用于血容量不足，低血压，肾功能衰竭病人。,三、血管紧张素转换酶抑制剂 （ACEI）,2.适应证：对各种原因引起的心衰均有效。可改善血流动力学，提高运动耐量，对降低心衰患死率优于血管扩张剂，对NE 及Ang 活性较高的心衰病人效果更为显著。 注意点： 低血压是最主要的不良反应，特别是在合用利尿剂时。 可诱发肾功能衰竭。 监测血钾，除非有明显的低钾血症，一般不宜同时 补充钾盐或/ 和保钾利尿剂合用。 顽固性咳嗽。,四、血管紧张素受体（ATI） 拮抗剂的应用,Ang 受体拮抗剂可高效能地阻断Ang 受体，产生血管扩张和神经激素效应，对治疗心衰的作用与ACEI 相似。 常用的有： 氯沙坦（科素亚，losartan cozaar,novartis）： 缬沙坦（代文，valsartan,dionan） 依贝沙坦（安博维，erbesartan,aprovel, karvea） 不良反应：可有头痛、眩晕、乏力等不良反应。,五、- 受体阻滞剂的应用,注意点： 必须在强心利尿药应用的基础上加用- 受体阻滞剂。 应用极小剂量开始，观察病人反应，逐渐增量。 不宜与多巴酚丁胺合用，以免产生拮抗作用。 窦性心动过缓，血压偏低、房室传导阻滞、哮喘患者禁用。 国外应用第三代- 受体阻滞剂卡维地洛（达利全，carvedilol）治疗慢性心衰取得较好的疗效。,六、钙离子敏感药,钙离子敏感药是一类新型的抗心衰药物，左西孟旦（levosimendan）是其中一个代表药物。 作用机制： 钙离子敏感作用：可直接与肌钙蛋白相结合，使钙离子诱导的心肌收缩所必需的心肌纤维蛋白的空间构型得以稳定，从而增加心肌收缩力，而不影响心肌舒张功能。 磷酸二酯酶抑制作用：可增加心肌细胞内cAMP 浓度，发挥额外的正性肌力作用。 血管扩张作用： 其确切的评价，尚有待于更多的临床观察来加以评定。,抑制心肌重塑的药物,肾上腺素受体阻断剂,醛固酮拮抗剂,ARBs,ACEI,钙通道阻滞剂,抗氧化剂,牛磺酸抑制心肌重塑及其细胞内信号转导通路的实验研究,牛磺酸（taurine,Tau）,即2-氨基乙磺酸，又名牛胆酸、牛胆素、牛胆碱 1827年首次从牛胆汁中分离出来而得名。 是人体必需的含硫氨基酸，在心肌细胞内含量丰富，约占心肌细胞游离氨基酸的60以上。,牛磺酸化学结构 分子式：C2H7NO3S 分子量：125.15,具有广泛的生物学效应: 维持细胞内外渗透压平衡; 直接膜稳定作用; 调节细胞钙稳态; 清除氧自由基和抗脂质过氧化损伤; 抗心肌缺血;,牛磺酸,牛磺酸不仅参与维持机体内环境稳态，而且在中枢、消化、生殖、心血管、免疫和内分泌等系统生理功能的正常发挥中具有重要的调节作用，机体内几乎所有正常生理功能的维持和调节都有牛磺酸的参与。 牛磺酸的生物学作用是近十几年来国际学术界的研究热点之一，国际组织自1990年起就开始举办一年一度的“国际牛磺酸学术研讨会”（International Taurine Symposium)，这是国际上唯一专门为单一氨基酸的研究而召开的学术性大会。,心肌重塑 发生的三 个环节,细胞外刺 激信号,细胞内信 号转导,核内基因 转录,AgII,细胞内信号 转导通路,PKC-MAPK系统,PI3K-Akt-GSK-3系统,CaN-NFAT系统,PKC的背景资料,2019/4/19,39,可编辑,？,？,？,TGF-1 CTGF,Growth factors,？,？,Ca2+,？,？,？,Protein synthesis,Cardiac remodeling （fibrosis and hypertrophy）,Nucleus,？,抑制心肌纤维化实验技术路线,原代培养 CFb细胞,细胞增殖率,形态学观察,羟脯氨酸含量,转化生长因子,细胞周期及 周期调控蛋白,构建CFb细胞增殖模型,Ang10-7M,检测指标的背景资料（一）,羟脯氨酸是胶原的主要成分，检测羟脯氨酸水平可反映胶原的含量。 转化生长因子-1（transforming growth factor-1，TGF-1）是器官纤维化的治疗靶标。进一步研究证实，Ang可通过刺激CFb分泌TGF-1而促进胶原生成。,在一个细胞周期当中，细胞周期蛋白（如Cyclin D1）与CDK结合形成复合物，使靶蛋白-Rb蛋白磷酸化，从而促进某些基因的表达，这些基因的表达产物可使细胞通过G1-S调控点，使细胞进入自主分裂程序。 细胞周期蛋白与CDK的结合对于细胞周期是一种正性调节。,M期：分裂期 S期：DNA合成期 G1期：DNA合成前期 G2期：DNA合成后期,G1,S,G2,M,检测指标的背景资料（二）,细胞周期是细胞增殖的最终途径。 细胞周期能否顺利进行依赖细胞周期调控蛋白调控,正调控因素作用的增强和负调控因素作用的减弱是细胞增殖的机制。,细胞周期蛋白（cyclins） 正调控因素 细胞周期蛋白依赖激酶（CDK） Cell cycle 负调控因素:细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(CKI) CDK是通过将磷酸基与靶蛋白相结合而发挥自身的功效。靶蛋白的磷酸化改变了靶蛋白自身的功能，使之进入高度活跃或完全静止的状态。通过这种方式，激酶可同时改变细胞中的不同进程，将高强度的信号传入细胞内。在此过程中，细胞周期蛋白担当着为CDK指明合适的可磷酸化的靶蛋白的角色。如无前者，CDK无法使任何一个目标磷酸化。,p27,细胞水平研究结果,形态学观察,control,Ang10-7M,Tau80mM,MTT:Tau对AngII致CFb增殖的抑制作用（48h）,P0.001 vs control group ；P0.05, P0.001 vs model group,Tau对CFb增殖过程中羟脯氨酸含量的影响(48h),P0.001 vs control group ；P0.05, P0.001 vs model group,TGF-1含量测定( ELISA)(24h),*, , ,* P0.001 vs control group ； P0.05, P0.01 vs model group,Tau对CFb细胞周期的影响,FCM分析CFb细胞周期改变, P0.01 vs control group, P0.05 vs model group,*,*, , ,control Ang(10-7M ) Tau160mM Tau80mM Tau40mM,流式细胞仪(FCM )检测p27蛋白表达(12h),control Ang Tau40mM Tau80mM Tau160mM,Western blot 检测p27(12h),0,200,400,600,800,1000,1200,1400,control,AngII,Tau40,Tau80,Tau160,免疫细胞化学染色法检测p27蛋白表达（1020）,免疫细胞化学染色法检测cyclinD蛋白表达（1020）,control Ang(10-7M ) Tau160M Tau80M Tau40M Ang作用24h后，模型组与对照组相比，细胞增殖显著，但未见到cyclinD蛋白表达的差异。用Tau处理24h后，可见 细胞增殖随药物剂量增加而递减。经SP免疫细胞化学法染色检测发现：细胞周期正性调节蛋白CyclinD在各组均有表 达，但各组间无显著性差异(p0.05)。,control Ang(10-7M ) Tau160mM Tau80mM Tau40mM 免疫细胞化学染色可见p27蛋白在对照组分布较多，位于胞核，Ang组作用24h后，p27蛋白表达明显低于对照 组。经过Tau的作用，p27蛋白的表达呈现药物剂量依赖性的改变：即随着药物剂量的递减，表达量降低。表明Tau 抑CFBs增殖的作用可能与p27表达提高有关,Tab 2 Effect of Taurine on the p27 and cyclin D of cultured neonatal rat cardiac fibroblast stimulated by Ang( 士s，n=8),P0.001 vs control group ；P0.05,P0.01 vs model group,Tau对CFb PKC的影响,Tau160M Tau80M Tau40M Ang control,p-PKC,PKC,免疫荧光染色经共聚焦可见PKC在模型组高表达和膜转位很明显，在Tau的作用下表达量减少，Tau与D4681合用抑制作用明显，提示Ang刺激心肌成纤维细胞的增殖与PKC的膜转位有关。抑制PKC的活化和膜转位可抑制心肌成纤维细胞的增殖。,PKC,PKC,PKC膜转位： 免疫荧光染色经共聚焦可见PKC在模型组有表达和膜转位，在Tau的作用下表达量减少，Tau与D4681合用抑制作用明显，提示Ang刺激心肌成纤维细胞的增殖与PKC的膜转位有关。,ERK1/2,免疫荧光染色经共聚焦可见ERK核转位在模型组有表达和核转位，在Tau的作用下表达量减少，Tau与D4681合用抑制作用明显，提示Ang刺激心肌成纤维细胞的增殖与PKC的活化、膜转位以及其下游信号ERK核转位有关。,ERK1/2,ERK核转位： A:control B:model C:Tau D:Ang+Tau E: D4681+Ang F:D4681+Ang+Tau 免疫组化可见ERK核转位在模型组有表达和核转位，在Tau的作用下表达量减少，Tau与D4681合用抑制作用明显，提示Ang刺激心肌成纤维细胞的增殖与PKC的活化、膜转位以及其下游信号ERK核转位有关。,A,B,C,D,E,F,NF-B,A:control B:model C:Tau D:Ang+Tau E: D4681+Ang F:D4681+Ang 免疫细胞化学染色NF-Bp65在对照组分布较少，Ang组作用48h后， NF-Bp65表达明显高于对照组。经过Tau的作用NF- Bp65的表达明显减少。应用PKC的抑制剂D4681后NF- Bp65的表达较Ang组明显减少，Tau与D4681合用后NF- Bp65的表达明显，低于Ang组和D4681+Ang 。表明Tau和D4681降低NF- Bp65的表达具有同效应，抑制CFs增殖的作用可能与NF- Bp65表达降低有关。,Tau对CFb增殖过程中NO含量影响（量效,24h）,mol/L,*,* P0.001 vs control group ；P0.01,P0.001 vs model group,诱导型一氧化氮合酶（iNOS）活性测定,0,1,2,3,4,5,6,7,control,model,Tau40,Tau80,Tau160,U/ml,Tau对于CFb NO的影响（时效）,NOS,免疫细胞化学染色可见iNOS在模型组的胞浆中低表达，在Tau的作用下表达量增多，使用PKC抑制剂D4681后可显著增加iNOS在胞浆的表达，提示Ang刺激心肌成纤维细胞的增殖与iNOS的表达成反变关系，iNOS的高表达可抑制心肌成纤维细胞的增殖，同时也说明Ang刺激心肌成纤维细胞增殖过程中的信号转导通路中iNOS在PKC的下游。 A:control B:model C:Tau D:D4681 E:D4681+Ang F:D4681+Ang+Tau,PKC与iNOS关系,激光共聚焦可见PKC在模型组高表达和膜转位很明显，在Tau的作用下表达量减少，使用iNOS抑制剂AG后对PKC的表达和膜转位没有影响，提示Ang刺激心肌成纤维细胞的增殖与PKC的膜转位及有关，同时也说明Ang刺激心肌成纤维细胞增殖过程中的信号转导通路中PKC在iNOS的上游。 PKC的膜转位： A:control B:model C:Tau D:AG E: AG+Ang F: AG+Ang+Tau,NOS,iNOS在胞浆的表达： A:control B:model C:Tau D:AG E: AG+Ang F: AG+Ang+Tau,激光共聚焦可见iNOS在模型组的胞浆中低表达，在Tau的作用下表达量增多，使用iNOS抑制剂AG后可显著降低iNOS在胞浆的表达，提示Ang刺激心肌成纤维细胞的增殖与iNOS的表达成反变关系，iNOS的高表达可抑制心肌成纤维细胞的增殖。,NOS与PKC关系,iNOS在胞浆的表达： A:control B:model C:Tau D:D4681 E:D4681+Ang F:D4681+Ang+Tau,激光共聚焦可见iNOS在模型组的胞浆中低