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第一节β-肾上腺素受体激动剂
一.概述
β受体激动剂应用临床治疗哮喘病已有近百年的历史,在20世纪初先后发现了包括麻黄碱、肾上腺素、异丙肾上腺素等肾上腺能受体激动剂,因这些药物对β2肾上腺能受体选择性较差,具有较强的心血管不良反应,现已很少用于支气管哮喘的治疗。
自20世纪60年代以来,具有选择性较强、疗效好、副作用少的短效β2受体激动剂逐渐进入临床,先后发现了30余种β2受体激动剂。
进入80年代后期,随着长效β2受体激动剂的出现,使每天用药次数由过去的4~6次减为1~2次,尤其是配合吸入方式给药,在缓解哮喘症状方面取得良好疗效。
同时由于这些长效β2受体激动剂对β肾上腺能受体具有较强的选择性,大大降低了药物不良反应的发生率。
同时有较明显的抑制支气管炎症的作用,成为药物开发的发展方向。
β2肾上腺素能受体激动剂(简称β受体激动剂)是平喘药物中疗效最佳的一类药物,临床上最为常用,药物品种也最多。
【作用及机制】
舒张支气管作用:
人体的支气管平滑肌受交感和副交感神经的双重支配,细胞膜分别存有肾上腺能α、β1、β2和胆碱能M受体。
β2受体激动剂通过对气道平滑肌和肥大细胞膜表面β2受体的兴奋,激活腺苷酸环化酶,腺苷酸环化酶又催化细胞内cAMP的合成,使胞内cAMP含量增加,cAMP作为细胞内第二信使,使蛋白激酶A活化,从而抑制肌浆球蛋白的磷酸化,导致细胞内Ca2+浓度下降,使气道平滑肌松弛。
抑制炎症介质释放:
β2受体激动剂还能抑制肥大细胞、嗜酸性粒细胞脱颗粒,使炎症介质如组胺、白三烯(LTs)、前列腺素(PGs)及血小板活化因子(PAF)等释放减少,以及通过副交感神经突触前膜上存在的β2受体,抑制胆碱能神经递质乙酰胆碱的释放,从而松弛气道平滑肌。
但这些结果是从体外实验中获得的,是否具有临床意义还不是很清楚。
对纤毛清除功能的作用:
对实验动物、健康志愿者以及慢性支气管炎患者进行的研究中发现沙丁胺醇、特布他林具有促进支气管黏液分泌、增加纤毛摆动频率和运送速率的作用。
福莫特罗有明显增强纤毛运动的功能。
镇咳作用:
丙卡特罗有明显镇咳作用,对不同原因引起的急性和慢性咳嗽均有明显效果。
对健康志愿者用生理盐水诱发的咳嗽,沙丁胺醇具有明显抑制作用。
但是其他β2受体激动剂却未发现有此作用。
活化肾上腺皮质激素受体:
肾上腺皮质激素通过抑制转录因子活化蛋白AP-1和核因子NFKB,产生抗炎症作用,高浓度的β2激动剂活化转录因子环腺苷酸效应元件结合蛋白(CREB),而CREB可直接通过蛋白~蛋白反应结合到活化的肾上腺皮质激素受体,防止受体与转录因子的相互作用,而抑制皮质激素的抗炎症作用。
与肾上腺皮质激素产生协同作用:
LABA与皮质激素在受体、分子和细胞水平上的作用互补,可获得应用加倍剂量吸入型皮质激素的效果,其体现在两方面:
首先LABA激动的β2受体,使肥大细胞脱颗粒减少和胆碱能神经递质的分泌减少而缓解哮喘,糖皮质激素则通过对胞浆内激素受体的活化而发挥抗炎作用;
同时,β2受体激动剂尚通过细胞分裂素活化蛋白激酶(MAPKinase)的作用使细胞内无活性的糖皮质激素受体磷酸化,使之“预激活”后者对激素的刺激较为敏感,以增强激素的抗炎作用。
【分类】
依据对β2受体兴奋的选择性,激动剂可分为选择性和非选择性。
后者包括肾上腺素(Epinephrine)、异丙肾上腺素(Isoproteremol,Isoprenaline)和麻黄碱(Ephedrine),是以往治疗哮喘的主要药物,但由于其具有兴奋β1受体的作用,而产生一系列心血管系统的不良反应,且这些制剂作用时间短,使用剂量大,近年来已逐渐被选择性β2受体激动剂所取代。
选择性β2受体激动剂根据起效“快”与“慢”,同时结合维持时间“短”与“长”,将β2受体激动剂分为四类:
第一类起效迅速而作用持续时间长(>
12h),如吸入型福莫特罗;
第二类起效缓慢而作用时间长,如吸入型沙美特罗,口服班布特罗;
第三类起效缓慢而作用持续时间也短,如口服特布他林、沙丁胺醇;
第四类起效迅速,但作用持续时间短,如吸入型特布他林或沙丁胺醇。
表1临床上常用的β2受体激动剂
药名
吸入(ug)
口服(ug)
α
β1
β2
药效维持时间(h)
沙丁胺醇Salbutamol
100~200
2~4
-
+
+++
4~5
特布他林Terbutaline
2.5
4~6
氯丙那林Clorprenaline
500
5~10
+-
++
奥西那林Orciprenaline
10~20
非诺特罗Fenoterol
200~400
利米特罗Rimiterol
4~8
克伦特罗Clenbuterol
20~40
+-~+
妥洛特罗Tulobuterol
0.5
10
丙卡特罗Procaterol
0.025~0.05
10~12
沙美特罗Salmeterol
50~100
12
福莫特罗Formoterol
4.5~9
【作用特点】
短效类β2受体激动剂以沙丁胺醇为代表。
沙丁胺醇具有亲水性,不能有效穿过胞膜,但能快速、直接到达膜上的β2受体,起效迅速、作用短暂。
一般数分钟内起效,l0min~30min达作用高峰,作用时间维持4h~6h。
如沙丁胺醇和特布他林可以口服或吸入给药,1次给药可以维持4h~5h,临时使用可以缓解急性症状发作,是可供选择的治疗哮喘急性发作的药物,而且对预防运动性哮喘也有效。
但是,在哮喘的长期治疗中频繁、规则使用速效吸入型β2受体激动剂常不能很好地控制哮喘的症状、呼气流量峰值(PEF)的变异或者气道高反应性。
β2受体激动剂不同制剂的起效时间和对受体的选择性有所不同。
β2受体激动剂可以全身给药或吸入给药,全身给药方法包括口服、皮下注射。
全身给药有很多不良反应,所以一般只用于不能吸入给药的患者。
而长效β2受体激动剂的分子结构中具有较长的侧链,因此具有较强的脂溶性和对β2受体较高的选择性。
其舒张支气管平滑肌的作用可维持12h以上,亲脂性均较沙丁胺醇强,福莫特罗具有中度亲脂性,既可直接活化受体、也能穿过胞膜,故起效迅速且作用持续。
沙美特罗亲脂性较强,易穿过双层脂膜,起效较慢,但作用时间长。
此外,LABA还有抑制气道高反应性和炎症介质释放的作用。
长效制剂如沙美特罗和福莫特罗吸入,其药效可维持l0h~12h,选择性更强,作用持续时间较长,可以有效地预防支气管哮喘的发作,特别是夜间哮喘的发作,目前在临床上应用广泛,主要用于预防发作。
然而β2受体激动剂的支气管舒张作用与给药剂量的大小和间隔时间的长短密切相关。
在使用LABA时应注意:
(1)不推荐单独使用,不能减轻哮喘的气道炎症,可用来预防运动诱发的支气管痉挛,比速效吸入型β2受体激动剂(SABA)的预防时间更持久。
(2)与ICS联合效果更佳:
当中等剂量的ICS单独应用不能达到哮喘控制时,联合LABA是最佳的治疗方法,能够改善症状积分、减少夜间哮喘发作、改善肺功能、减少SABA用量和减少急性发作次数等。
(3)大多数患者联合低剂量ICS时,比单独ICS更快达到控制。
(4)福莫特罗和布地奈德的联合剂型可同时作为急救用药和维持用药,按需给药起到预防急性发作的作用,较低剂量可改善对哮喘控制。
【给药方式】
主要有口服、吸入和静脉注射。
其中常用的为口服、吸入方式。
而静脉使用需严密监测,速度过快或过大,易于出现心律失常、震颤、低血钾等不良反应,故临床较少使用。
即使患者病情危重,不能口服或吸入药物,可通过机械通气维持肺的通气功能,β2受体激动剂可通过呼吸机的雾化装置吸入气道,同时为糖皮质激素的使用与起效赢得时间。
而吸入给药与口服相比,由于吸入给药可直接作用于气道而产生支气管扩张效应,具有平喘作用快、用药剂量低、不良反应少和使用方便等优点。
通常在口服或静脉给药需达到较高的血液浓度才能产生与吸入相似的疗效,故吸入给药为β2受体激动剂的最佳给药方式。
通常,β2受体激动剂的吸入方式主要有三种,包括定量揿压式气雾剂(MDI)、干粉吸入剂和雾化吸入,其中以MDI最为常见。
近年来随着干粉吸入方法的改进,发现干粉吸入剂与MDI相比至少有三个优点:
(1)可与吸入同步进行;
(2)不含氟利昂;
(3)吸入的剂量更为准确。
因此干粉吸入剂的应用逐年增多,也取得了比定量揿压式气雾剂更好的疗效。
【合理应用】
1.呼吸道病变时,咳、痰、喘和阻塞可以单独出现,但往往同时并存,且可互相促进或加重。
因此,治疗时宜对症,抓住主要矛盾选药。
为取得协同的疗效,常以几种对症药联合用药(肾上腺皮质激素、组胺受体拮抗剂、胆碱受体拮抗剂、白三烯受体拮抗剂、磷酸二酯酶抑制剂、镇咳药),同时根据病因采取相应的抗感染、抗过敏、增强机体免疫功能等措施,以控制炎症,消除呼吸道阻塞,改善通气功能,防止病情进一步恶化。
2.在急性哮喘发作的初始,宜用短效的β2受体激动剂雾化吸入,每间隔20min吸入1个剂量,总计lh,如为重度发作或住院或ICU监控者,主张雾化吸入β2受体激动剂和抗胆碱药。
但短效的日使用次数应予控制,需要间歇使用,不宜长期、过量使用,否则可引起低血钾、骨骼肌震颤、心悸、心律紊乱。
3.优先选择气雾剂,维持治疗次选丙卡特罗、特布他林的控释、缓释制剂,对严重病例应交替使用不同类型的平喘药或联合用药,可增强疗效而减少不良反应。
对夜间哮喘者可选用LABA。
4.避免长期、反复、单一、大剂量单独使用短效β2受体激动剂,因可致细胞膜β2受体向下调节,产生快速减敏(即耐受),其形成过程与药物应用时间长短有关。
如沙丁胺醇,短期研究仅持续2周,未发现快速减敏,而在长期研究中发现,患者对沙丁胺醇出现耐受,在第8周和第l3周时,明显不如第4周。
同时发现,合并使用肾上腺皮质激素可改善β2受体激动剂的快速减敏。
5.β2受体激动剂可使肺功能下降。
这主要是因为随剂量增加,β2受体激动剂对哮喘特异性的若干炎症介质的激动作用增强,造成气道损伤,使气道壁对抗原的渗透敏感,抗原负荷增加,加剧炎症反应,使肺功能迅速下降。
6.使用β2受体激动剂数周后,可引起气道反应性(BHR)增高,BHR改变与哮喘死亡率增加有关。
7.吸入剂的使用正确与否,直接关系到疗效的发挥。
吸入方法有气雾剂吸入法、准纳器吸入法、超声雾化器的吸入法等。
气雾剂的吸入法
⑴打开或移开喷口的盖,并用力震摇气雾瓶。
⑵轻轻地呼气直到不再有空气可以从肺内呼出。
⑶立即将喷口放在口内,并合上嘴唇含着喷口。
开始通过口部深深地、缓慢地吸气,同时要立即按下药罐将药物释出,并继续深吸气,尽可能使药物微粒能够通过口咽部到达外周细支气管。
⑷将气雾剂喷口撤出,屏息10秒,或在没有不适的感觉下尽量屏息久些,然后才缓慢呼气。
若需要多吸一剂,应等待至少一分钟后再重做以上步骤,以减少患者连续吸人造成的疲劳,并可增加药物微粒在气道和肺内的沉积量。
气雾剂用后要将盖套回喷口上,然后漱口。
准纳器的吸入法
⑴打开。
用一手握住外壳,另一手的大拇指放在手柄上,向外推动拇指直至完全打开。
⑵推开。
握住准纳器使吸嘴对着自己。
向外推动滑动杆发出咔哒声。
一个标准剂量的药物已备好以供吸入。
在剂量指示窗口有相应显示。
不要随便拨动滑动杆以免造成药物的浪费。
⑶吸入。
尽量呼气,但切记不要将气呼入准纳器中。
将吸嘴放入口中,由准纳器深深地平稳地吸入药物,切勿从鼻吸入。
将准纳器从口中拿出。
继续屏气约10秒钟,在没有不适的情况下尽量屏住呼吸。
缓慢恢复呼气。
⑷关闭。
关闭准纳器,将拇指放在手柄上,往后拉手柄,发出咔哒声表示准纳器已关闭,滑动杆自动复位。
吸完后注意用温水清洗口腔或用0.9%氯化钠溶液漱口,并及时擦洗喷嘴。
8.注意药物的禁忌证,如甲状腺功能亢进者、高血压、心脏病、糖尿病、妊娠及哺乳妇女等。
【不良反应】β2受体激动剂出现的不良反应与剂量相关,是由于过多的β2受体激动剂受到刺激所产生,主要表现在口服和静脉用药时,吸入治疗所需剂量减少,全身影响明显减少。
(1)肌肉震颤:
常见于四肢及面部肌肉,为骨骼肌慢收缩纤维的β受体兴奋,使之收缩加快而干扰慢性收缩纤维的融合所致。
(2)心动过速和心悸:
外周血管床β2受体受药物作用而导致外周血管扩张,产生继发的反射性心脏兴奋,也可直接刺激心房β2受体,也可能来自于心肌β2受体的兴奋。
(3)代谢作用:
大剂量使用后可出现游离脂肪、胰岛素、葡萄糖、丙酮酸、乳酸等增加。
(4)低钾血症:
特别静脉使用时,β2受体激动剂可以促进钾向骨骼肌细胞内转移,使钾重新分布,因而可以导致低钾血症,严重者可以导致心律失常。
(5)头痛、恶心。
(6)长期用药可形成耐受性,致使疗效降低,甚至引起哮喘加重,可能与β2受体下调有关。
对心律失常、心功能不全及糖尿病患者应慎用。
此外,还可引起中枢神经兴奋和消化道等不良反应。
【注意事项】
β2受体的低调节长期应用β2受体激动剂可使气道的β2受体对β2受体激动剂的反应性降低,称为β2受体的低调节(dowrrregulation),也称β2受体快速免疫或β2受体激动剂低敏感现象。
此现象可使支气管平滑肌对β2受体激动剂的敏感性降低,从而导致病人对β2受体激动剂的耐药性。
但β2受体的低调节为一可逆过程,一般停用β2受体激动剂一周后可恢复正常。
亦可用糖皮质激素纠正此现象。
常用的短效β2受体激动剂:
1.沙丁胺醇(Salbutamol)
Glaxo公司生产,控释片剂商品名为全特宁(Volmax),气雾剂和水剂商品名为喘乐宁(Ventoline),为第1个具有高度选择性的β2受体激动剂,
(1)作用特点:
经口服、气雾吸入或静脉滴注后,具有明显的支气管扩张作用。
一般以吸入给药,可迅速缓解哮喘急性症状,快速扩张支气管,强度为异丙肾上腺素的10~12倍,作用持续时间为异丙肾上腺素的3~4倍,而对心血管的不良反应仅为异丙肾上腺素的1/10。
(2)用法用量:
Salbutamol吸入后1~5分钟起效,最大作用时间在1~1.5小时,维持3~6小时。
常规吸入量为0.1~0.2mg/次(即1~2揿),一日3~4次,24小时不宜超过8次。
口服吸收好,15~30分钟显效,最大作用时间在2~3小时,维持4~6小时或更长,口服常用剂量每次2mg~4mg,每日3次~4次。
静脉注射每次0.4mg,用5%葡萄糖注射液20mL稀释后缓慢静脉注射;
或0.4mg用5%葡萄糖注射液l00mL稀释后缓慢静滴。
但是静脉使用时肌肉震颤和代谢紊乱较为常见,临床应用较少。
(3)不良反应:
肌肉震颤常见,双手为著,还有心悸、头晕、头痛、恶心、失眠等,甲亢、高血压、冠心病、糖尿病、低血钾、老年人慎用。
2.特布他林(Terbutaline)
又名叔丁喘宁、间羟舒喘宁、间羟异丁肾上腺素,Astra公司生产的定量吸入剂(MDI)商品名为喘康速(Bricasol),干粉吸入剂(DPI)商品名为博利康尼都保。
Terbutaline有较强的肥大细胞膜稳定作用,对受体选择性更强,支气管扩张效应与Salbutamol相似,其支气管扩张作用较沙丁胺醇稍弱,口服本品5mg的疗效与沙丁胺醇4mg相当;
气雾吸入0.5mg与沙丁胺醇0.25mg相当;
静脉注射500ug与沙丁胺醇250ug作用相当。
本品可以多种途径给药。
但对心脏和肌肉的副作用更少,仅为异丙肾上腺素的1/100,Salbutamol的1/10。
Terbutaline吸入后5~15分钟起效,0.5h~lh达最大作用,维持6~8小时。
常规吸入量为0.25~0.5mg/次(即1~2揿),一日3~4次。
口服易吸收,口服每次2.5mg~5mg,每日3次,口服后30~60分钟起效,2h~4h达最大效应,维持4h~7h。
对于急性发作的患者,采用皮下注射,可迅速控制症状,不良反应较肾上腺素为少,每次成人0.25mg或儿童5ug.kg-1,可代替肾上腺素皮下注射。
较Salbutamol明显减少,少数有肌肉震颤、心悸、头痛、恶心等。
3.氯丙那林(Clorprenaline):
对β2受体的选择性低于沙丁胺醇,对心脏的兴奋作用较弱。
可以气雾吸入或口服,气雾吸入5min起效,lmg~2mg,每日3次~4次;
口服后15min~30min起效,1h达最大作用,维持4h~6h,每次5mg~10mg,每日3次~4次。
4.克仑特罗(Clenbutero1):
强效选择性β2受体激动剂,其松弛支气管平滑肌的作用强而持久,约为沙丁胺醇的100倍。
并具有增强纤毛运动的作用。
可以雾化吸入、口服、注射或直肠内给药。
气雾吸入后5分钟起效,作用维持2h~4h,每次吸入l0mg~20mg,每日3次~4次。
口服20mg~40mg,每日3次~4次,口服后10min~20min起效,2h~3h达最大作用,维持6h以上。
直肠给药维持时间更长,可达24h,每次60mg,睡前使用。
5.丙卡特罗(Procateral)
日本大冢80年代初推出,商品名为美普清(Meptin)。
Procateral对受体选择性更高,支气管扩张效应较Terbutaline更强,作用持续时间更长。
支气管扩张作用强度和维持时间均明显优于沙丁胺醇。
不仅可抑制速发型的气流阻力增加,也可抑制迟发型气道高反应性,且具有明显的镇咳作用和抗过敏作用。
Procateral口服后30分钟起效,最大作用时间在1~2小时,维持10~12小时。
常规口服量为25~50µ
g/次,一日2次。
常规吸入量为10~20µ
g/次(即1~2揿),一日3次。
较轻微,似Terbutaline。
其他:
其余还有非诺特罗(Fenotero1):
其选择性较差,目前已较少使用。
奥西那林(Orciprenaline):
对β2受体的选择性不及沙丁胺醇。
妥洛特罗(Tulobutero1):
对支气管平滑肌具有较强而持久的舒张作用,为氯丙那林的2~10倍。
利米特罗(Rimitero1):
比托特洛(Bitoltero1):
疗效与特布他林相似。
海索那林(Hexoprenaline):
平喘作用与肾上腺素相似,但较为持久。
瑞普特罗(Reprotero1):
作用较奥西那林为强。
吡布特罗(Pirbutero1):
作用优于沙丁胺醇。
芬司匹利(Penspiride):
支气管扩张作用较弱,但尚具有解热、镇痛和抗炎作用。
溴沙特罗(Broxatero1)是近年研发的新型β2受体激动剂,可吸入或注射给药,用于哮喘和COPD的治疗。
常用的长效β2受体激动剂:
1.沙美特罗(Salmeterol,SM)
SM是由英国Glaxo公司首先上市的长效β2~agonists(LABA),MDI商品名为施立稳(Serevent),DPI商品名为施立碟。
沙美特罗是沙丁胺醇的衍生物,长效作用机制与分子结构有关,用质膜扩散微动力模型可以解释,SM脂溶性高,首先与脂质结合,再缓慢作用于β2受体,而且与细胞膜脂质层不易分离,因此解离很慢,起效和失效都慢,同时带有10个碳的长侧链,该长链可与β2受体的活性外部位(exo~site)结合,使之不易被解离而发挥长效作用。
其长侧链又与细胞表面紧靠β2受体的外受体(exoreceptor)牢固结合,从而延长药效达12小时。
SM还具有气道抗炎作用,能长时间抑制肥大细胞的活性,抑制嗜酸粒细胞、淋巴细胞和中性粒细胞的浸润。
除具有明显的支气管扩张作用外,还具有明显的抗炎作用和降低血管通透性作用,可抑制组胺诱导的血浆外渗、炎症细胞浸润,亦可明显抑制抗原介导的肺组织释放组胺、FGD和LTC、D4、E4;
对脂多糖或PAF介导的豚鼠肺组织中性粒细胞聚集和嗜酸性粒细胞增多,具有显著的抑制作用。
本品对夜间症状的控制较好,其疗效高于缓释茶碱300mg与酮替芬1mg合用。
沙美特罗适用于哮喘(包括夜间哮喘和运动性哮喘)的长期维持治疗,以及l2岁以上儿童伴有可逆性气道阻塞的支气管痉挛的预防治疗。
该药对COPD患者的支气管有明显的扩张作用,临床研究表明,沙美特罗可明显改善COPD患者的肺功能、FEV1和最大呼气流速。
但由于起效慢,因此在急性加重期使用时需要联合其它短效支气管扩张剂,病情缓解后可应用于COPD的长期维持治疗。
每日吸入100mg,每日2次。
目前沙美特罗和氟替卡松的联合制剂舒利迭已在临床上广泛应用。
MDI为50~100µ
g/次(即2~4揿),一日2次。
DPI每个药泡含50µ
g的SM,50~100µ
SM吸入后血药浓度很低,常规剂量时不良反应小。
2.福莫特罗(Formoterol):
福莫特罗(Formotero1):
是一种新型的长效选择性β2受体激动剂,Formoterol是由日本Ciba于80年代末开发的一种LABA,Oxis都保是Astra公司生产的DPI剂型。
其扩张支气管的作用长而持久,雾化吸入可产生剂量依赖性的FEV、FVC和PEF的增加,而且具有明显的抗炎作用。
长效作用与其侧链长、亲脂性强、与β2受体牢固结合有关。
吸入Formoterol支气管扩张效应为SM的10倍以上,口服则为Salbutamol的50倍,抑制肥大细胞释放组胺和白三烯的能力分别为Salbutamol的400倍和40倍。
虽然Salbutamol与Formoterol对支气管扩张的时间相当,但是Salbutamol起效缓慢,而Formoterol起效时间与短效β2受体激动剂相似。
Formoterol可作为按需使用的支气管扩张剂,并可拮抗运动诱发的支气管收缩反应,
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