ABCT 102 · 藥理學與毒理學

💊 ABCT 102 — Pharmacology & Toxicology 上篇 · L1–L4

藥物如何作用(藥效學)、身體如何處理(ADME),再按器官系統分類。

102 · L1 Pharmacology & ADME

Master Logic 主線邏輯

  • 藥效學(pharmacodynamics)問的是「藥怎麼作用」——藥物結合受體之後如何改變細胞行為;藥動學(pharmacokinetics)問的是「身體怎麼處理藥」——吸收、分佈、代謝與排泄的過程與速率。前者定性,後者定量,兩者合起來才足以解釋一個劑量為什麼會產生那個效果。
  • 藥只會 mimic / facilitate / antagonize 生理現象,唔會創造新細胞功能;作用靠身體自然過程(ADME、基因)
  • ADME 是四個階段的固定順序:吸收(absorption)進入體內、分佈(distribution)送到組織、代謝(metabolism)被轉化、排泄(excretion)離開身體——凡是進去的藥,最後一定要出來。要同時記住一個前提:只有血液中沒有與蛋白結合的游離藥物(unbound drug)才有活性,結合的那一部分只是庫存。

Key Terms 關鍵術語

English中文邏輯
Vd (Volume of Distribution)= 劑量 / 血漿濃度;游離(未結合)藥先有活性
First-pass effect 首過效應口服先過肝,部分藥 >90% 被代謝;舌下避開
CYP450肝代謝主要酶系統
Ion trapping 離子陷阱調尿液 pH,令藥帶電被困喺尿,加排泄
BBB 血腦屏障緊密內皮連接,只細小脂溶性藥過到
Placental transfer 胎盤轉運脂溶、非離子、低 MW 未結合藥過到(thalidomide 悲劇)

Five "Pharmaco-" Disciplines — 五個藥理學分支

  • Pharmacodynamics 藥效學 — 藥點樣作用(機制)
  • Pharmacokinetics 藥動學 — ADME+速率(定量)
  • Pharmacotherapeutics 藥治療學 — 臨床使用
  • Pharmacoepidemiology 藥物流行病學 — 對族群嘅影響/遺傳
  • Pharmacoeconomics 藥物經濟學 — 成本效益

ADME — "What Goes In, MUST Come Out"

Phase重點
Absorption 吸收口服最方便但慢;IV 最快(避首過);路徑仲有 IM、SC、sublingual、rectal、inhalation、topical
Distribution 分佈Vd = 劑量 / 血漿濃度。游離藥先活。高灌流器官(kidney 22%、liver 26.5%)先拿到藥
Metabolism 代謝肝(CYP450)。Phase I(氧化/還原/水解→加 -OH)然後 Phase II(結合→水溶性)。首過效應 >90% 部分藥
Excretion 排泄腎主要路。MW <300 Da→尿;>500 Da→膽汁;300–500 兩者。Elimination 消除 = 代謝+排泄

Barriers — 屏障

兩大屏障 BBB:緊密內皮連接→只有細小脂溶性藥過到。Placental 胎盤:脂溶、非離子、低 MW 藥過到(thalidomide 致畸悲劇示範)。

Ion Trapping — 離子陷阱(實戰)

實戰 hook Ion trapping 係臨床會用嘅:barbiturate(弱酸)過量→畀 NaHCO₃ 鹼化尿→藥帶電→困喺尿→排走。Aspirin(酸)過量同理。呢點係解實際 ER 介入,唔係課本腳註。

What Is a Drug? — 藥係乜

按 FDA (US),藥係用嚟診斷、預防、治癒或減輕唔想要健康狀況嘅化學物。廣義啲:任何能改變或影響生物系統反應性嘅化學物質。

核心諗法 藥嘅作用由身體自然過程中介(如 ADME、遺傳)。藥會模仿、促進或對抗生理現象——如心率或血壓。佢永遠創造唔到全新細胞功能。

Sources of Drugs — 藥嘅來源

Source關鍵例子備註
Plants 植物Atropine、Caffeine、Cocaine、Morphine、Oubain、Quinine、Taxol傳統知識世代相傳;早期信植物療力
Micro-organisms 微生物Penicillin(Penicillium notatum,Fleming 1920s)、Streptomycin、Neomycin、Tetracycline、Chloramphenicol、Griseofulvin、Cyclosporin C多抗生素來自 Streptomyces 屬(細菌)同真菌
Animals 動物Insulin(豬)、Snake venoms 蛇毒生物/動物來源產品
商業邏輯 植物同微生物來源先導(taxol、penicillins、cyclosporin)係藥廠 pipeline 嘅歷史骨幹——知隻化合物天然來源,關乎開發團隊後來要做嘅 IP、供應鏈同合成路線決定。

Drug Discovery — NCE Funnel

藥理學係藥物發現過程嘅支柱之一。傳統上,藥理學家要分析約 15,000 個新化學實體 (NCEs) 先有 1 個合格入人體測試。

現實檢查 嗰個篩選通常要成年累月同幾億美金——而且唔保證隻藥 work。呢個就係藥物經濟學同藥貴嘅核心經濟論點。

Routes of Administration — 投藥路徑

口服係最常見(方便)。其它更直接路徑:

  • Oral 口服 — 最常用/方便
  • IV 靜脈、IM 肌肉、SC 皮下 — 直接/間接入循環,療效更快
  • Inhalation 吸入 — 氣管支氣管區域定位(哮喘)同氣態麻醉(手術)
  • Sublingual 舌下、Rectal 直腸、Topical / Eyes 皮/眼、Intravaginal 陰道、Intranasal 鼻、Intra-arterial 動脈、Subarachnoid 蜘蛛膜
路徑選擇 決定主要睇藥嘅物理性質、病人狀況同疾病類型。
考點 Comparative bioavailability 相對生體可用度以 IV 參考(IV 血清level=100%)計;口服同佢比。吸入優勢係氣道定位遞送。

Factors Affecting Distribution — 分佈因素

藥相關因素身體相關因素
Lipid / Water Solubility 脂/水溶性Vascularity 血管性(血流)
Molecular Size 分子大小Transporters 轉運子
Degree of Ionization 離子化程度Blood-Brain Barrier 血腦屏障
Cellular / Protein Binding 細胞/蛋白結合Placental Barrier 胎盤屏障
Duration of Actions 作用期Plasma Binding Proteins 血漿結合蛋白
Therapeutic / Toxic Effects 療/毒效Free / Bound Forms 游離/結合型
Drug Reservoir 藥庫(如脂肪 adipose)Drug-Drug Interactions 藥物交互
Volume of Distribution (Vd)

吸收入全身循環後,藥以游離或結住血漿蛋白運全身。要到作用位必須離開血流;通透主要喺毛細血管床 (capillary bed),因廣分支同低流速,表面積同接觸時間最大。

考點 只有未結合/游離部分有藥理活性、可供分佈代謝排泄。高蛋白結合做倉但限即時作用。

How the BBB Works — 血腦屏障點運作

周邊毛細管壁頗疏(肝 > 腎 > 肌肉 > 腦);多數離子或中性藥經內皮細胞間窗孔 (fenestrations)過。但中樞(腦同脊髓)毛細管內皮細胞緊貼,無窗孔。藥入腦因而極靠 lipophilicity 脂溶性(離子化同極性):水溶性同離子化藥被拒。

機制 BBB 阻力=解剖(緊連接)+化學(離子化/極性)。所以只有細、脂溶、非離子分子易入 CSF。

Clinical Significance of Distribution — 分佈嘅臨床意義

藥理作用取決於作用位濃度。分佈對三樣好緊要:

  • Onset 起效 — 幾快開始
  • Intensity 強度 — 有幾勁
  • Duration 持續 — 維持幾耐

Heparin — 巨型分子例子

實例 hook Heparin 係天然 glycosaminoglycan 糖胺聚醣,帶負電荷。分子量 5,000–30,000 Daltons(平均 ~15,000 Da)——遠超小分子範圍,所以唔可以口服、只喺血液房室起作用。

Factors Affecting Metabolism — 代謝因素

  • Drug structure 結構、Species / sex 物種性別差、Health / disease 健康疾病狀態
  • Albumin levels 白蛋白、Liver functions 肝功能、Genetic variation 遺傳變異、Drug dosages 劑量
  • Nutritional status 營養(蛋白、維他命、礦物、脂肪酸)、Age 年齡
  • Metabolizing enzymes 代謝酶 — 藥誘導/抑制
  • Drug-drug / drug-food / drug-alcohol / drug-herb 交互
性別差 — 安全 Paracetamol (Panadol) 成年女性代謝約係男性 60%,所以女性更易過量。女性不良藥物反應 (ADR) 約2× 男性——藥物監測同劑量公平關鍵點。

Routes of Excretion — 排泄路徑

路徑排咗咩
Urine 尿多數藥最主要路(腎)
Faeces 糞多數來自膽汁嘅藥
Exhaled air 呼氣氣體同揮發液——酒精、全身麻醉(唔理脂溶)
Saliva & Sweat 唾液汗次要——lithium 鋰、thiocyanates 硫氰酸鹽
其它非腎肺、淚、奶、皮、毛
金句 「藥/代謝物排泄對終止藥理作用必需。入咗就一定要出。」

Renal Excretion — Three Processes — 腎排泄三過程

  1. Glomerular Filtration 腎絲球過濾 — 低 MW、水溶性、游離(未結合)、低 Vd 嘅藥多數過濾到
  2. Active Tubular Secretion 主動小管分泌 — 需 ATP、逆濃度梯度、用可飽和非特異載體/轉運子
  3. Active or Passive Tubular Reabsorption 小管重吸收 — 藥可重回全身循環(升 half-life 半衰期)
考點 只有游離/未結合藥過濾——結蛋白嘅藥似大分子 (MACROMOLECULE)過唔到腎絲球。離子化藥過濾唔到亦重吸收唔到;非離子(脂溶)藥被動重吸收,尿排泄低。

Tubular Secretion Competition — 小管分泌競爭

兩隻結構似、離子電荷似、用同一載體嘅藥會競爭;清得快嘅藥拖慢另一隻排泄,兩者 half-life 都長(總分泌位有限)。

類型例子結果
Beneficial 有益競爭Probenecid 抑制青黴素小管分泌延長青黴素療效同抗菌作用
Antagonizing 拮抗競爭Probenecid 抑制 nitrofurantoin 小管分泌尿路感染效力降
轉運子類 有機酸轉運子處理 penicillin、aspirin;有機鹼轉運子處理 morphine、內源 catecholamines、atropine、quinine、neostigmine。兩藥共享轉運子就競爭。
商業邏輯 Probenecid(治慢性痛風/痛風性關節炎,清多餘尿酸)同 nitrofurantoin(酸性尿殺菌、損菌遺傳物)示範一隻併用藥點經同一轉運子無意破壞另一隻效力。

Urinary pH Trapping — 尿液 pH 陷阱化學

多數臨床藥係弱酸或弱鹼。正常尿微酸(~pH 5.3),利鹼性藥排泄。改尿 pH 改被動小管重吸收:

操作藥劑排咗例子藥
Acidification 酸化Ammonium chloride (NH₄Cl)鹼性藥Amphetamine、anti-histamine
Alkalinization 鹼化Sodium bicarbonate (NaHCO₃)酸性藥Aspirin(barbiturates)
機制 NH₄Cl 喺肝轉尿素,放 H⁺(降 pH)同氯。NaHCO₃ 解離成 Na⁺ 同 HCO₃⁻;碳酸氫根食 H⁺ 成碳酸→水+CO₂(呼出)。被困離子化藥留尿排走。
考點 臨床用=過量/毒時升腎清除。amphetamine(酸化)同 aspirin/barbiturate(鹼化)原理一樣——記邊個方向對邊個電荷。

Age Matters — 年齡:新生兒同老人

  • 新生兒的體液比例高,水溶性藥物因此被稀釋到更大的分佈體積(Vd 變大),血中濃度上升較慢、峰值也較低;加上肝腎功能尚未成熟,清除率下降,所以同一劑量在新生兒體內停留得更久。
  • 老人的腎臟體積變小、腎血流下降、可用的功能腎元變少,小管分泌能力也減弱,腎絲球過濾率(GFR)因此整體下降,藥物的腎清除隨之變慢——這是老年用藥必須減量的主要原因。
劑量 新生兒同老人腎清除都降。建議減量——腎損劑量原則核心。

Drug Size — Small-Molecule Rule — 藥物大細規則

商業邏輯 市面多數藥分子量 200–600 Daltons,尤其 < 500 Da——屬小分子組。呢個大細窗口係藥物化學同配方硬約束:定咗口服吸收、膜通透同可發展路徑。

Mechanisms 機制

  • 口服藥先在腸道被吸收,接著全部經由肝門靜脈送進肝臟,第一次通過就被代謝掉很大一部分,有些藥甚至超過九成,這叫首渡效應(first-pass effect)。靜脈注射直接進入體循環,完全避開這道關卡;舌下與直腸給藥則因為血液不經門脈,只部分避開。
  • 第一相代謝(Phase I)用氧化、還原或水解替脂溶性的藥加上極性基團(例如 -OH),讓它變得較有反應性;第二相代謝(Phase II)再把這個基團與 glucuronide 或 sulfate 結合,分子因此變得高度水溶性,腎臟才排得出去。順序是「先讓它變活潑,再讓它變好溶」。
  • 分佈體積(Vd)的定義是劑量除以血漿濃度,它代表藥物在體內「看起來」佔了多少空間。當算出來的 Vd 大於全身總水量,就代表藥物大量堆積在組織這個倉庫裡(例如脂肪),而不是均勻溶在血液中。
  • 腎臟處理藥物有三個過程同時進行:腎絲球過濾只讓游離的小分子通過;腎小管的主動分泌靠轉運子把藥從血液打進管腔,而同一種轉運子可被另一種藥佔用,因此出現競爭;腎小管重吸收則是非離子型態的藥被動擴散回血液。最後排出多少,是這三股力量相抵的結果。

Drug / System Table 藥物處置表

Drug / System中文邏輯Effect / Use
Probenecid抑制青黴素小管分泌延長青黴素作用
Penicillin經有機酸轉運子排同 probenecid 爭同一轉運子
Nitrofurantoin被 probenecid 抑分泌尿路感染效力降
Paracetamol (Panadol)女性代謝 ~60% 男性女性易過量,ADR ~2× 男
Aspirin / Barbiturate弱酸,鹼化尿 (NaHCO₃)過量加速排
Amphetamine / Anti-histamine弱鹼,酸化尿 (NH₄Cl)過量加速排
Heparin大分子 5000–30000 Da,負電只注射,留血液房室
Thalidomide脂溶過胎盤致畸悲劇,示範胎盤屏障

Clinical / Business Logic 臨床與商業邏輯

  • 小分子藥的分子量大約落在 200–600 Da,其中低於 500 是一個硬性約束:它同時決定了能不能口服、能不能穿透細胞膜,以及該走哪一條給藥路徑。這些問題必須在開發早期就決定,後期很難補救。
  • 紫杉醇(taxol)、青黴素(penicillin)與環孢素(cyclosporin)分別來自植物與微生物,這類天然來源至今仍是新藥 pipeline 的骨幹。它的商業意義有兩層:來源本身牽涉供應鏈與永續性,而分離、純化與後續修飾的每一步都可能成為專利標的。
  • 新化學實體(NCE)的開發漏斗大約是 15,000 個候選化合物最後只有 1 個進入人體試驗,整個過程耗時十年以上、成本以十億美元計。這個漏斗是藥物經濟學的核心——它解釋了為什麼一個成功的分子必須訂出那樣的價格,也解釋了為什麼專利期從申請日而非上市日起算。
  • 新生兒因體液多使水溶性藥的分佈體積變大,老人則因腎臟結構退化使清除率下降,兩者的結果相同:藥物在體內停留更久,因此需要減量。這種依族群調整劑量的要求,是監管機構在標籤與臨床試驗設計上明文規定的事項。
  • 女性在部分藥物上的代謝速度較慢,血中濃度因此偏高、不良反應發生率也較高。這個差異過去長期被忽略,如今臨床試驗的收錄與劑量標籤都必須考慮性別公平,否則等於讓一半的人口承擔未被測量過的風險。

Exam Focus 考點

  • 這堂最常考三件事:分佈體積的公式、首渡效應(舌下含服 nitroglycerin 就是為了繞開它),以及第一相與第二相代謝的分工。
  • 排泄段的兩個考點是:分子量約 300 與 500 是排泄路徑的分界(小的走尿、大的走膽汁),以及 probenecid 與 penicillin 競爭同一條腎小管分泌通道,因而延長 penicillin 的作用。
  • 離子陷阱要記的是電荷方向:鹼性藥在酸性尿中會被離子化而留在尿裡排不掉,所以鹼化尿液有助排出酸性藥、酸化尿液有助排出鹼性藥。正常尿液 pH 約 5.3,偏酸。
  • 組織灌流:kidney 22%、liver 26.5%、brain 14%、heart 3.3%、viscera 30%、adipose 4.7(高灌流先拿到藥)
  • 腎絲球只過濾沒有與蛋白結合的游離藥物;而已經離子化的藥既不易被過濾,也不易被重吸收,因此會被留在尿中排出。
One-line Summary English: ADME decides where a drug goes and how it leaves; only free drug is active, barriers and urine pH set access.
中文邏輯:ADME 決定藥去邊、點走;游離藥先活性,屏障同 pH 決定到達。

102 · L2 Pharmacodynamics (Receptors & Dose-Response)

Master Logic 主線邏輯

  • Affinity 親和力(佔據機率)+ Efficacy 效能(激活能力)= 受體作用兩要素
  • Agonist = 佔據+激活;Antagonist = 佔據無激活;Partial agonist = 混合(100% 佔據只得次大反應)
  • 劑量反應的基本關係是:藥物濃度 [X] 與受體 [R] 結合形成複合物 [XR],複合物才是產生效果 E 的來源。治療指數(therapeutic index)定義為 TD50 除以 ED50,也就是「半數中毒的劑量」與「半數有效的劑量」之比;這個比值越大,用藥越安全。

Key Terms 關鍵術語

English中文邏輯
Affinity 親和力任何一刻藥佔據受體嘅機率
Efficacy / Intrinsic activity 效能佔據後激活受體產生反應嘅程度
Spare receptors 備用受體full agonist 只需 5–10% 佔據就到最大反應
Partial agonist 部分促效100% 佔據只得次大反應
Potency vs Efficacypotency=x 軸位置(幾濃到半效);efficacy=曲線高度
Therapeutic Index 治療指數= TD50 / ED50;窄 TI 要治療監測

Pharmacodynamics & Ligands — 藥效學同配體

藥效學研究劑量反應關係同藥點樣改生理功,由藥同分子標的互作引發。結受體嘅分子(藥、荷爾蒙、神經傳導物)叫 ligands 配體;結合可特異、可逆或不可逆(共價)。配體可激活或滅活受體,激活可升或降某細胞功。

定義 Affinity 親和力=任何一刻藥佔據受體嘅機率。Intrinsic efficacy 內在效能=配體激活受體引致細胞/生物反應嘅程度。

Characteristics of Membrane Receptors — 膜受體特性

  • 蛋白,典型分子量 45–200 kDa,可由亞基組成(α、β、γ)
  • 結合可逆/不可逆且立體選擇;受體可飽和(數量有限)
  • 特異結合引致離子流/訊號轉導去胞內位
  • 可能要多過一個藥分子結合才生訊號
  • 訊號幅度取決於佔據受體數(佔據率);訊號可被胞內機制放大
  • 藥係受體調節物 (modulators)——唔會賦予細胞/組織新性質
  • 受體要有辨識同轉導兩性質
  • 受體群可 upregulated 上調、downregulated 下調或 sequestered 隔離

Desensitization vs Down-Regulation — 脫敏對下調

重複落配體(尤其高劑)會令同高劑嘅效應減弱——受體脫敏 (desensitized)。

小心 — 兩個唔同機制 Homologous desensitization 同源脫敏:受體仲喺細胞表面但對同一配體無反應。Down-regulation 下調:受體總數實際減少,通常喺長期/重複促效暴露後幾小時到幾日誘發。咪將「反應弱」(脫敏)同「受體少」(下調)撈亂。

Drug-Receptor Binding Forces — 藥受體結合力

鍵型強度可逆性
Van der Waals 力最弱可逆
Hydrogen bonding 氫鍵強過 VdW可逆
Ionic interactions 離子作用(異電荷)強過 H、弱過共價多數可逆
Covalent binding 共價最強生物條件下不可逆
考點 相對少藥量、集中喺細胞細小特定區就生效。三大鍵型:共價、靜電、疏水;共價係唯一通常不可逆。

Lock and Key — 鎖匙同構形測試

受體負責藥作用嘅選擇性。互作極高特異——Lock and Key 鎖匙現象:配體嘅大細、形狀、電荷分佈決定佢可以同邊啲結合位互作;多咗或擺錯位嘅原子(似鎖多咗隻齒)可以令結合唔到。

Agonist vs Antagonist 喺受體 Agonist 結合引起構形改變→激活/生物反應。Antagonist 結合但受體唔構形改變→無激活。每細胞有萬計同一受體、同類受體 10³–10⁶ 個分子;反應幅度同藥受體複合物數成正比。

Four Receptor Types — 四類受體

Type例子速度
GPCRMuscarinic、adrenergic(cAMP、Ca²⁺)秒
Ligand-gated ion channel 配體門控離子通道Nicotinic (nAChR)、GABA-A毫秒
Kinase-linked 激酶連結Insulin、growth factors、cytokines分–小時
Nuclear 核受體Steroid、thyroid hormone小時(基因轉錄)

SAR — Structure-Activity Relationship 結構活性關係

親和力由配體化學結構(同電荷)定。配體分子微細改動可以令藥理性質大變——可以大幅升或降對唔同受體類嘅親和力,改變療效同毒性。

商業邏輯 SAR 資料係藥物化學嘅燃料:話畀開發團隊知點樣合成新治療藥,靠撥結構改親和力、選擇性同安全邊際。

Dose-Response Relationship — 劑量反應關係

劑量反應曲線圖出「觀察到嘅效應 vs 受體位藥濃度」。底層互作表達做:

[X] + [R] ↔ [XR] → E

其中 [X]=受體位藥濃度,[R]=游離受體濃度,[XR]=藥受體複合物,E=藥理效應。

兩個尺 兩個唔同 x 軸,出兩個唔同形狀:算術(線性)濃度軸出雙曲線(急升然後變平);對數濃度軸先出標準嘅對稱 S 形(sigmoid)曲線,EC50/ED50 就係喺呢條線上讀。實務上用對數尺,因為佢會將曲線中間最有用嘅一段拉開。

Antagonism — 拮抗(生理/藥理/化學)

  • Physiological 生理拮抗 — 兩促效對同一生理系統做相反動作但喺唔同受體/路徑(NE 經 α1 升血壓收血管 vs ACh 經 M 降血壓舒血管)
  • Pharmacological 藥理拮抗 — 拮抗劑經同一路徑抑制促效(或部分促效)效應,未必同一受體
  • Chemical 化學拮抗 — 藥同化學物(或兩藥)間化學互作令反應失或減
小心 生理拮抗=兩促效喺唔同受體/路徑;藥理拮抗=同路徑;化學拮抗=直接化學反應,唔使受體。三個分別要識。

Potency — 效價(讀曲線)

同同一受體類嘅促效都到同一最大反應;最效價嗰隻喺最低濃度到 Emax/2。Potency 係比較詞,只喺共享受體嘅促效間有意义。

考點 幻燈例子:同受體促效 A、B、C、D——藥 A (~0.3 nM) 比藥 D (300 nM) 勁 ~1000×。ED50=到 50% 最大反應嘅濃度。Potency=x 軸位;Efficacy=曲線高。

Competitive / Non-Competitive / Allosteric — 競爭/非競爭/異位

點樣認形 Competitive 競爭:平行右移,max 不變(可克服,加促效濃度補返)。Non-competitive / allosteric 非競爭/異位:右移+max 降(不可完全克服;異位係結唔同位改受體)。Schild equation 許爾德方程:log(dose ratio − 1) = log[B] − log KB。

Signal Transduction — 三階段訊號轉導

藥結受體後,轉導路徑跟住附著但早過反應:

  1. Signal reception 接收 — 配體結受體蛋白(表面或內在)。內在受體唔使 relay;表面受體將訊號傳落去
  2. Signal transduction 轉導 — 第二信使、酶、活化蛋白連鎖將胞外訊號轉成胞內
  3. Cellular response 細胞反應 — 觸發特定細胞過程(改功、代謝、形狀、基因表現)
轉導簡式 Drug + Receptor ↔ Drug-receptor COMPLEX → Response。GPCR 改第二信使(cAMP、Ca²⁺);kinase-linked 守生長訊號;nuclear 調基因轉錄。

Four Categories of Chemical Signalling — 四類化學訊號

Type距離例子/特性
Autocrine 自泌自己訊號細胞結自己放出嘅配體(自我訊號)
Paracrine 旁泌短訊使擴散過胞外空間去鄰近細胞
Endocrine 內分泌長荷爾蒙經血流;慢但耐;到靶時稀低濃度
Gap junction 間隙連接直接(細胞對細胞)水通道過細中介物(如 Ca²⁺);蛋白/DNA 過唔到
考點 分辨特徵係訊號行嘅距離。Endocrine=血流/長/慢/耐;paracrine=局部/高濃;autocrine=自己;gap junction=鄰居直接擴散。

Therapeutic Index — 治療指數

治療指數係引致毒性嘅劑量同引致治療效嘅劑量之比:

T.I. = Toxic Dose (TD50) / Effective Dose (ED50)

解讀 越大 T.I. ⇒ 越安全。ED=有效劑量,TD=毒劑量。窄 TI 要小心治療監測——藥物安全講義重複主題。

Mechanisms 機制

  • 佔據理論的核心是:反應幅度與藥物—受體複合物的數量成正比。全激動劑只要佔據 5–10% 的受體就能達到接近最大的反應,部分激動劑即使佔滿 100% 也只能產生次大的反應——同樣的佔據率,不同的內在活性。
  • 訊號傳導分成三步:接收(reception)是藥物結合受體,傳導(transduction)是受體透過 cAMP 或 Ca²⁺ 等第二信使把訊號往細胞內送,反應(response)才是細胞行為的改變。中間這一步可被放大:一個受體被活化能牽動許多下游分子,所以小量佔據也能產生滿格反應。
  • 不同型態的拮抗在劑量反應曲線上留下不同指紋:競爭性拮抗讓曲線平行右移而最高點不變,非競爭性拮抗則右移同時壓低最高點。競爭性拮抗的強度可用 Schild 分析定量,這也是判別拮抗型態的標準方法。
  • 四類受體的速度差異來自訊號機制本身:G 蛋白偶聯受體(GPCR)以秒計,離子通道以毫秒計而最快,激酶聯結型受體需要數分鐘到數小時(因為要啟動磷酸化級聯),核內受體則以小時計(因為要改變基因轉錄)。速度由機制決定,不是由藥物決定。

Drug / Receptor Table 藥物受體表

Drug / Receptor中文邏輯Effect / Use
GPCRMuscarinic、adrenergic秒級,cAMP / Ca²⁺ 第二信使
Ligand-gated ion channelNicotinic (nAChR)、GABA-A毫秒級,離子通道
Kinase-linkedInsulin、growth factors、cytokines分–小時,磷酸化
NuclearSteroid、thyroid hormone小時,基因轉錄
NE (α1) vs ACh (M)生理拮抗:收血管升壓 vs 舒血管降壓示範生理拮抗
Van der Waals最弱結合力可逆
Hydrogen bonding強過 VdW可逆
Ionic interactions強過 H、弱過共價多數可逆
Covalent binding最強生物條件下不可逆

Clinical / Business Logic 臨床與商業邏輯

  • 結構活性關係(SAR)指的是:微調分子的化學結構,就能改變它與受體的親和力、對亞型的選擇性以及安全性。這是藥物化學的燃料,因為每一個可調的位置同時是專利可主張的範圍,也決定了開發要往哪個方向走。
  • 治療指數窄的藥(抗癌藥、抗凝血藥)必須做治療藥物監測(TDM),因為有效與中毒的濃度區間非常接近。在商業上,這同時形成了監測服務的市場,也把病人的依從性變成療效的一部分。
  • 受體選擇性由分子結構決定:只要改動幾個原子,就可能把一個有效分子變成有毒分子。這正是 lead optimization 的核心工作——在保留效力的前提下把選擇性拉開。

Exam Focus 考點

  • TI = TD50 / ED50;spare receptors;desensitization(同源)vs down-regulation(數減)
  • potency vs efficacy;Schild equation log(dose ratio − 1) = log[B] − log KB
  • 同一個受體上比較兩種促效劑時,A 只需約 0.3 nM 而 D 需要 300 nM,代表 A 的效價是 D 的一千倍。另外要記住四類受體的速度順序:離子通道最快,其次 GPCR,再到激酶聯結型,最後是核內受體。
  • 結合力的強弱順序是:共價結合最強,其次是離子作用,再來是氫鍵,凡得瓦力最弱。而所謂「鎖與鑰匙」的特異性,指的是大小、形狀與電荷三者的互補。

ED50, Emax and Kd — the three numbers that describe a drug ED50、Emax、Kd —— 描述一個藥的三個數字

兩個講反應,一個講結合 → 三者方向不同。

參數是什麼量度方向
ED50產生最大反應 50% 的濃度效價強度(Potency)越低 → 越強效
Emax藥物能產生的最大效應內在活性 / 療效(Efficacy)越高 → 療效越強
Kd藥物-受體複合物的解離常數親和力(Affinity)越低 → 親和力越高
  • ED50 與 Emax 都直接從曲線上讀出:ED50 看曲線在橫軸上的位置,也就是要多少濃度才達到一半效果;Emax 看曲線在縱軸上的高度,也就是最大能達到多少效果。前者描述效價,後者描述療效。
  • Kd 不在劑量反應曲線上,它屬於結合反應 [X] + [R] 的平衡常數,描述藥物與受體結合得多緊。這一步發生在生理反應出現之前,所以 Kd 與 ED50 是兩個不同層級的數字,不應混用。
Caution —— 方向陷阱 ED50 與 Kd 都是「越低越好」,但理由不同:
ED50 低 → 用更少藥(高效價);Kd 低 → 綁得更緊(高親和力)。
Emax 相反 → 越高越好。

Potency and efficacy are independent axes 效價強度與療效是兩條獨立的軸

Potency 問「要多少藥」;Efficacy 問「最多做到多強」。

比較ED50Emax結論
A 0.3 nM vs B 300 nM相差 1000 倍相同(都到 100%)A 強效 1000 倍;療效相同
A vs B,ED50 相同相同(曲線起點一樣)A = 100%(full agonist)、B = 50%(partial)效價相同;A 療效較高
A vs B,兩者都不同A 低、B 高A 100%、B 70%A 兩條軸都贏
  • 圖上兩條曲線最後都到達 100%,代表兩種藥能產生的最大效果相同,也就是療效(efficacy)相同;差別只出現在要到達那個高度需要多少濃度。
  • 藥物 A 只需 0.3 nM 就能達到 50% 的效果,藥物 B 卻需要 300 nM,這表示 A 的曲線整條位於 B 的左邊:A 的效價(potency)是 B 的一千倍,儘管兩者的最大效果一樣。
  • 靠左 = 強效;靠右 = 弱效;高度才是療效。
Exam focus —— 比較的前提 效價是比較性名詞 → 只可以在同一受體類型的激動劑之間比較。
受體一換,比較即失效 → 正確寫法:「A 在同一受體上比 B 強效 1000 倍」。

Hyperbola versus sigmoid 雙曲線 vs S 形曲線 —— 兩種座標

橫軸形狀行為角色
算術濃度軸(nM)雙曲線(hyperbola)先急升,之後隨受體飽和變平表達直覺 → 藥越多效應越強,然後停滯
對數濃度軸(log nM)S 形曲線(sigmoid)中段接近直線標準畫法 → 原文標明「最常用」,中段近直線令 ED50 易讀
Caution —— 不要調換兩個形狀 線性軸 → 雙曲線;對數軸 → S 形曲線。
對數軸成為標準的原因 → 線性軸會把低濃度區(ED50 所在)壓扁,卻用大半頁去畫已經飽和的平原。

Full agonist, partial agonist, antagonist 全激動劑、部分激動劑、拮抗劑 —— 三條典型曲線

類型曲線受體需求
Full agonist高 → Emax 大只佔少部分受體就到最大效應
Partial agonist低 → Emax 小即使佔滿所有受體也到不了全激動劑的最高點
Antagonist自己無曲線 → Emax = 0單獨用無效應,但阻止激動劑起作用
  • 曲線高度形成一個階梯:全激動劑達到 100%,部分激動劑 A、B、C 分別只到 80%、40%、10%,拮抗劑 D 則是 0%。這個階梯就是內在活性(intrinsic activity)的視覺化。
  • 上述四種藥作用在同一個受體上,差別只在內在活性不同。這一點很重要:效果的天花板由藥物決定,不由受體決定——同一個受體被不同的藥佔據,可以產生完全不同程度的反應。

The partial agonist's double life 部分激動劑的雙重身份

  • 部分激動劑單獨使用時會佔據受體並產生一個次大的效果:比全激動劑弱,但比拮抗劑(效果為零)強。
  • 當部分激動劑與全激動劑同時存在,它照樣佔住受體,但因為內在活性低,等於把全激動劑能達到的最大效果往下拉,臨床上表現為拮抗作用。
  • 分子本身沒有改變,改變的只是旁邊有沒有全激動劑。同一種藥在孤立情境下是刺激劑,在與更強的激動劑共存時卻變成抑制劑——這是部分激動劑最容易被誤解的地方。

Competitive antagonism 競爭性拮抗 —— 平行右移,高度不變

  1. 競爭性拮抗劑與激動劑爭奪同一個結合位點,而且結合可逆,所以誰濃度高、誰就佔得多,這是一場純粹的數量競爭。
  2. 加入競爭性拮抗劑之後,激動劑的劑量反應曲線會平行向右移動:達到同樣效果需要更高濃度,ED50 因此變大,表面上看起來像是效價下降。
  3. 但曲線的最高點不會下降,因為只要把激動劑濃度加到足夠高,它仍能把拮抗劑從受體上擠下來——可逆的競爭永遠可以被濃度克服。
Exam focus —— 課程實例 Atropine 阻斷 acetylcholine 對 muscarinic 受體的作用。
提高 acetylcholine 濃度 → 效應部分恢復 → 即 surmountable(可克服)。
圖上讀法 → ED50 上升 · Emax 不變。

Non-competitive antagonism 非競爭性拮抗 —— 右移兼降低天花板

  1. 非競爭性拮抗劑的結合不可逆,或者作用在結合位點以外的變構位點(allosteric site),結果是這部分受體被永久或長期佔據,無法再被激動劑使用。
  2. 曲線右移、最大反應下降、斜率也可能下降。
  3. 在這種情況下,即使把激動劑濃度提到再高也救不回原本的最高點,因為可用的受體數量是真的減少了——沒有東西可以搶,濃度就失去意義。
Exam focus —— 課程實例 Phenoxybenzamine(非競爭性 α 受體拮抗劑)對抗 noradrenaline。
即使加入大量 noradrenaline → 最大升壓效應仍然下降。
一句話分清楚 → 競爭性 = 佔住位點;非競爭性 = 把位點從池中移除。

Competitive versus non-competitive 競爭性 vs 非競爭性 —— 完整對照

特徵競爭性非競爭性
結合方式可逆不可逆或變構
結合位點同一受體位點同一位點(不可逆)或變構位點
曲線變化平行右移右移 + 最大反應下降
最大反應不變降低
高濃度激動劑能否克服能不能
Schild 方程遵循不遵循

Binding strength predicts reversibility 結合力決定可逆性 —— 再決定曲線形狀

  • 結合力由弱到強依序是:凡得瓦力弱於氫鍵,氫鍵弱於離子作用,離子作用弱於共價結合。前三者在生理條件下都可斷開,只有最頂端的共價結合不能。
  • 正因為只有共價結合在生物條件下不可逆,臨床上看到的非競爭性拮抗,實例幾乎都是不可逆結合劑。
  • 這條對應關係可以直接記:可逆結合造成競爭性拮抗(曲線平行右移、可被高濃度克服);共價結合造成非競爭性拮抗(最高點下降、救不回來)。
  • 所以結合力階梯不是一段額外要背的化學註腳——它正是曲線形狀的成因;記住結合力,曲線形狀就不必死記。

Kd is not ED50 Kd 不等於 ED50 —— 結合 ≠ 反應

  • Kd 講藥物綁得多緊;ED50 講要多少藥才產生一半最大反應。
  • 兩者只在「反應與佔據率一比一同步」時才重合。
  • 當組織有備用受體(spare receptors)時,只要一小部分受體被佔據就已達到最大反應,其餘受體仍空著;因此達到半數效果的濃度會遠低於 Kd,ED50 落在 Kd 左邊很遠的位置。
Exam focus —— 原文講得很白 反應強度 ≠ 受體佔據率。
備用受體 → 對激動劑等同「極高療效」,同時削弱抑制劑的表面效果。
拮抗劑必須先吃掉整批備用受體,最大反應才會開始下跌 → 這正是競爭性拮抗劑 Emax 不變、非競爭性拮抗劑 Emax 必跌的原因。

Where amplification happens 訊號放大在哪一階段發生 —— 三階段對應曲線

  • 訊號傳導階段是一連串第二信使與酶的鏈式反應,每一步都能把訊號放大,所以這個階段是整個系統的放大器。
  • 因為有放大,很小的佔據率就能產生滿格反應——這就是「備用受體」現象與「反應不等於佔據率」背後的機制。
  • 三個階段各自決定曲線上的一個特徵:接收決定佔據率,傳導讓 ED50 與佔據率脫鉤,細胞反應則決定 Emax 的高度。

一句話總結 → 劑量-反應關係告訴你藥物「多強、多安全」;全激動劑與拮抗劑的相互作用告訴你藥物「怎樣被阻斷、能否被逆轉」。

One-line Summary English: Drugs act by binding receptors with affinity and efficacy; response scales with occupancy and TI sets the safety margin.
中文邏輯:藥靠親和力+效能結受體;反應隨佔據升,TI 定安全邊際。

102 · L3 Autonomic Nervous System

Master Logic 主線邏輯

  • 交感神經系統負責戰或逃(fight-or-flight),主要傳遞物是正腎上腺素(norepinephrine, NE),作用在腎上腺素受體上,包括 α1、α2、β1、β2 與 β3 五種亞型。
  • 副交感神經系統負責休息與消化(rest-and-digest),主要傳遞物是乙醯膽鹼(ACh),作用在毒蕈鹼(muscarinic)與菸鹼(nicotinic)兩類受體上。
  • 腸神經系統是腸道自己的一套神經網絡,即使沒有中樞神經的輸入也能獨立運作。自主神經系統的穩定狀態(homeostasis)就是交感與副交感兩邊張力互相平衡的結果。
  • ANS 藥 四大類:adrenoceptor agonists(sympathomimetics)、adrenoceptor antagonists(sympatholytics)、cholinomimetics / cholinesterase inhibitors、anticholinergics

Key Terms 關鍵術語

English中文邏輯
Adrenergic交感神經媒介;norepinephrine 為主,受體 α/β
Muscarinic (M)副交感終點 G-protein 受體,反應慢而長;被 atropine 封
Nicotinic (N)離子通道受體(運動終板/神經節),反應快;被 curare / tubocurarine 封
CatecholaminesAdrenaline, Noradrenaline, Dopamine, Isoprenaline, Dobutamine(含兒茶酚結構)
Sympathomimetics擬交感:direct(直接激受體)/ indirect(放 NE、阻重吸收)/ mixed(兩者皆)
Sympatholytics抗交感:α-blockers 與 β-blockers,抑制 catecholamine 效應
NANC非腎上腺非膽鹼神經;釋 NO, ATP, VIP, NPY, Substance P 等
COMT / MAO兒茶酚-O-甲基轉移酶(神經外)/ 單胺氧化酶(神經內),降解 NE

Mechanisms 機制

  • α1 受體位於血管平滑肌,走 Gq 與 IP₃ 路徑使細胞內鈣上升,造成血管收縮、血壓上升;它可被 prazosin 與 doxazosin 拮抗。
  • α2 受體位於突觸前,走 Gi 路徑降低 cAMP,作為負回饋抑制正腎上腺素的進一步釋放;它可被 yohimbine 與 idazoxan 拮抗。
  • β1 受體位於心臟,走 Gs 路徑提高 cAMP,使心率與收縮力同時上升;它可被 atenolol、metoprolol、bisoprolol 與 esmolol 拮抗。
  • β2 受體位於支氣管與血管平滑肌,同樣走 Gs,但結果是舒張:支氣管擴張、血管放鬆,並降低分泌。臨床上沒有以 β2 阻斷為目的的具名藥物。
  • β3 受體位於脂肪組織,走 Gs 促進脂肪分解(lipolysis),目前也沒有以它為標的的具名拮抗劑。
  • 毒蕈鹼受體共五型:M1、M3、M5 走 Gq,M2 與 M4 走 Gi。其中 M2 與 M4 在心肌降低心率,M3 則促進腺體分泌與平滑肌收縮。
  • 菸鹼受體是離子通道,因此反應最快:N1 位於運動終板,N2 位於自主神經節,兩者都讓 Na⁺ 與 Ca²⁺ 進入細胞而造成去極化。
  • 正腎上腺素的作用靠三條途徑終止:最主要的是被神經末梢重吸收,其次是被神經內的 MAO 與神經外的 COMT 分解。相對地,乙醯膽鹼不靠重吸收,而是由 AChE 迅速水解。

Drug / Receptor Table 藥物受體表

Drug / Receptor中文邏輯Effect / Use
α1血管平滑肌收縮升 BP;拮抗 Prazosin, Doxazosin
α2突觸前/CNS抑 NE 釋放負回饋;拮抗 Yohimbine, Idazoxan
β1心升 HR/收縮;拮抗 Atenolol, Metoprolol, Bisoprolol, Esmolol
β2支氣管/血管平滑肌舒張;無命名拮抗劑
β3脂肪/心肌lipolysis;無命名拮抗劑
M1CNS/胃/神經節拮抗 Pirenzepine(選擇), Atropine
M2心/CNS降 HR;Atropine 封
M3腺體/分泌促分泌;Atropine 封
M4 / M5CNS/心肌Atropine 封(非選擇)
N1 / N2運動終板/神經節ion channel;N2 被 curare 封
Adrenalineα+β,劑量依賴戰或逃主激素;低劑量 β2 為主(支舒、肌/內臟血管舒、脈壓寬)
Noradrenaline主要 α強動靜脈收縮,常伴反射性心慢;亦是 β 與 dopamine 激動劑
Dopamineα/β/D 劑量依賴mixed sympathomimetic,亦放 NE;受體聚 CNS、CTZ、腎/內臟循環
Isoprenaline純 β(非選擇)支氣管擴張、mast cell 穩定(舊 asthma 藥,心漏較多)
Dobutamine主要 β1(少 β2、少 α)升心輸出;無 dopamine 受體效
Phenylephrineα1 agonist升 BP(靜脈+動脈收縮);非兒茶酚→耐 COMT、較長效
Ephedrineα+β,間接放 NE升 BP+支氣管擴張;約 1 小時(不被 COMT/MAO 代謝)
Amphetamine間接放 NE/阻重吸收興奮劑;高劑量抑 MAO
Tyramine間接放 NE配 MAO-I → 高血壓危象
Cocaine / TCAs阻 NE/5-HT 重吸收升單胺;TCAs 治抑鬱
MAO-Is抑 MAO-A(NA,5-HT)/B(DA)升突觸單胺;起司危象
Phentolamine非選擇 α(可逆)α1+α2 拮抗
Phenoxybenzamine不可逆 α 共價嗜鉻細胞瘤,效維持數日
Prazosin / Doxazosin / Terazosin選擇 α1高血壓;Prazosin 研 PTSD 噩夢
Propranolol / Carvedilol / Labetalol非選擇 β(β1+β2)Propranolol 高脂溶過 BBB、Na⁺ 膜穩定;Carvedilol 加 α1;Labetalol 孕高血壓
Atenolol / Metoprolol / Bisoprolol / Esmolol選擇 β1(心選擇)Esmolol 超短效(2 分鐘起、約 10 分鐘),急性心快;Bisoprolol β1 選擇約 2×
Atropine封 muscarinic瞳擴張(眼科檢查)
Scopolamine封 CNS muscarinic暈動症(頭暈、噁心)
Amantadine封 muscarinicParkinson 異動症、抗精神病藥引異動
Bethanechol模仿 ACh尿瀦留/腸蠕動
Tacrine阻 ACh 分解Alzheimer
Physostigmine阻 ACh 分解降眼壓(青光眼)
Botulinum toxin抑 ACh 釋放Botox 去皺
Black widow venom刺激 ACh 釋放與 botulinum 相反
Irreversible AChE inhibitors殺蟲劑/神經毒氣ACh 積聚→橫膈癱瘓

Adrenergic receptors — full reference 腎上腺素受體全表

ReceptorMajor locationsSecond messengerAntagonists
α1平滑肌、骨骼肌、心肌IP₃ (Gq)Prazosin, Doxazosin
α2突觸前交感神經、CNS↓cAMP (Gi)Yohimbine, Idazoxan
β1心cAMP (Gs)Atenolol, Metoprolol, Bisoprolol, Esmolol
β2平滑肌(支氣管、血管)、骨骼肌、心肌cAMP (Gs)—
β3脂肪、心肌cAMP (Gs)—

Acetylcholine receptors — full reference 乙醯膽鹼受體全表

ReceptorMajor locationsSecond messengerAntagonists
M1CNS、胃、自主神經節IP₃ (Gq)Pirenzepine(選擇)、Atropine(非選擇)
M2心、CNS、自主神經末梢↓cAMP (Gi)Atropine
M3CNS、唾腺及黏液腺IP₃ (Gq)Atropine
M4CNS、心肌↓cAMP (Gi)Atropine
M5CNSIP₃ (Gq)Atropine
N1 (muscle)運動終板ion channel(非選擇)、↑Na⁺、↑Ca²⁺—
N2 (neuronal)自主神經節ion channel(非選擇)、↑Na⁺、↑Ca²⁺—

Effects on effector organs 效應器官表

OrganSympathetic (activation)Parasympathetic (activation)
Heartβ1, β2, α1, D1 → 升 HR、收縮力、興奮性M2 → 降 HR、降收縮力
Arteriesβ1, β2, α1, D1 → 收縮/舒張M2 → 舒張(內皮);M3 → 收縮(血管平滑肌)
Veinsα1, α2 → 收縮;β2 → 舒張—
Lungsα1 → 支縮;β2 → 支舒、降分泌M3 → 支縮、升分泌
Eyesα1, β2 → 散瞳、睫狀肌放鬆M3 → 縮瞳、睫狀肌收縮

ANS overview — three divisions 三個分區

  • 交感神經系統對應戰或逃:它提高心率、把血液從非急需的器官轉送到需要氧氣的組織,讓身體準備面對壓力與運動。
  • 副交感神經系統對應休息與消化:它降低心率、促進消化與能量儲存。這兩套系統的張力維持平衡,就是自主神經的穩定狀態(homeostasis)。
  • 腸神經系統位於腸壁,可以獨立運作,也可以配合中樞神經調控,主要負責協調消化道的運動與分泌。
  • 體神經系統(somatic)負責隨意控制骨骼肌,例如手腳的動作,這與自主神經系統的不隨意控制正好相反;也因為自主神經掌控的是生命徵象,它的病變往往直接威脅生命。
  • 自主神經的訊息傳遞是一條固定流程:神經元先產生動作電位,動作電位傳到末梢後促使囊泡胞吐、釋放神經傳遞物,傳遞物再結合效應細胞上的受體而產生反應。
  • 調控範圍:平滑肌收縮/放鬆、心跳(率/力/電活動)、外分泌與內分泌分泌、代謝、免疫調節(mast cell、淋巴結)

Parasympathetic & acetylcholine 副交感與乙醯膽鹼

  • ACh 係副交感主傳遞物,亦係交感與副交感兩者神經節、以及軀體神經肌肉接頭的傳遞物,並存於 CNS
  • 毒蕈鹼受體由副交感節後纖維釋放的 ACh 活化;副交感神經對器官的作用,就是透過這一類受體中介的。
  • 菸鹼受體位於交感與副交感神經節,以及腎上腺髓質;它的角色是把訊號從節前傳到節後,而不是直接作用在器官上。
  • 腎上腺皮質產糖皮質素、鹽皮質素、腎上腺雄激素;髓質分泌 Adrenaline & Noradrenaline(戰或逃激素)

Sympathomimetic classification 擬交感分類

  • 按結構:catecholamine/non-catecholamine
  • 按來源:endogenous/synthetic
  • 按作用位:adrenoceptor/non-adrenoceptor
  • 直接型擬交感藥直接激動腎上腺素受體,代表是兒茶酚胺(catecholamines)、phenylephrine 與 methoxamine。
  • 間接型擬交感藥不直接碰受體,而是提高內生兒茶酚胺的濃度:amphetamine 促進 NE 釋放,cocaine 與三環抗憂鬱劑則阻斷 NE 的重吸收。
  • 混合型同時具備兩種作用:既直接激動受體,也促進內生兒茶酚胺釋放,代表是 dopamine、ephedrine 與 metaraminol。
  • 間接三机制:(i) 逼出神經末梢 catecholamine(tyramine);(ii) 阻重吸收(cocaine, TCA);(iii) 阻酶解(MAO、COMT 抑制劑)

Endogenous catecholamines 內生兒茶酚胺 — dose matters

  • 腎上腺素是腎上腺髓質合成的主要兒茶酚胺(佔 80–90%),對 α 與 β 受體都沒有選擇性,而且效果隨劑量改變:極低劑量時以 β2 為主,支氣管擴張、骨骼肌與內臟動脈擴張、動脈壓下降而脈壓變寬;劑量升高後 α 效應接手,腎臟與皮膚血管收縮、全身血管阻力上升,冠狀與腦血流反而增加。
  • 正腎上腺素主要在交感節後末梢合成,也由腎上腺髓質分泌;它以 α 作用為主,造成強烈的動靜脈收縮,血壓上升後常伴隨反射性的心跳減慢。它同時也是 β 與 dopamine 受體的激動劑。
  • 多巴胺是腎上腺素與正腎上腺素的前體,作用隨劑量改變:可激動 α、β 與 D1/D2 受體,並促使 NE 釋放。多巴胺受體集中在 cns(基底核、CTZ、腦垂體)以及內臟與腎循環,這也解釋了它在低劑量時對腎血流的影響。

Synthetic catecholamines 合成兒茶酚胺

  • Isoprenaline 是純 β(非選擇性)激動劑:β1 作用提高自律性與心率,因此容易引發心律不整;β2 作用使血管舒張、全身血管阻力下降、支氣管擴張並穩定肥大細胞。由於心臟副作用明顯,它已被專一的 β2 激動劑取代。
  • Dobutamine 是合成藥,結構類似 dopamine,但主要作用在 β1(β2 作用少、α 作用更少),而且沒有多巴胺受體效應;它靠增加收縮力與心率來提高心輸出量。

Specific α-agonists: phenylephrine & ephedrine

  • Phenylephrine 是 α1 激動劑,屬於非兒茶酚結構,因此不被 COMT 分解,作用時間比兒茶酚胺長。它使靜脈與動脈同時收縮而升高血壓;因為不作用於 β 受體,所以沒有直接的心臟效應。
  • Ephedrine 同時激動 α 與 β 受體,並間接促使 NE 釋放:抑制重吸收、把囊泡中的 NE 逼出來。心率與心輸出上升使血壓升高,周邊阻力變動不一,β2 作用則造成支氣管擴張。它約可維持一小時,因為不被 COMT 或 MAO 代謝;此外它作用在膀胱平滑肌的 α 受體,會增加排尿流出阻力。

Indirect-release & reuptake 間接釋放與重吸收

MechanismAgentsAction
Promote NE releaseAmphetamine, EphedrineAmphetamine 結突觸前 NET/DAT/SERT → 單胺外流;囊泡釋放;競爭性重吸收底物;高劑量抑 MAO
Inhibit NE reuptakeCocaine, TCAs阻 DAT/NA 重吸收(cocaine);TCA 抑 5-HT+NE 重吸收→治重鬱
Inhibit MAOMAO-IsMAO-A 解 NA & 5-HT;MAO-B 擇性解 DA;升突觸單胺

Sympatholytics — α-blockers 抗交感 α 阻斷劑

  • 非選擇 α 同封 α1 與 α2;注意 α2 封會因 NE 釋放增而減弱舒血管力
  • Phentolamine 是競爭性的非選擇性拮抗劑,同時阻斷 α1 與 α2。
  • Phenoxybenzamine 以共價鍵不可逆地結合 α 受體,因此一次給藥效果可維持數日;臨床上用於嗜鉻細胞瘤,先壓住腫瘤分泌的兒茶酚胺。
  • Prazosin 是 α1 選擇性拮抗劑,用於治療高血壓,也被研究用於 PTSD 的噩夢;同類藥物還有 doxazosin 與 terazosin。
  • α1-blockers 降 BP,可明顯降心輸出、HR、腎血流、GFR

Sympatholytics — β-blockers 抗交感 β 阻斷劑

TypeDrug(s)Key notes
Nonselective β (β1+β2)Propranolol, Carvedilol, LabetalolPropranolol 高脂溶過 BBB、Na⁺ 膜穩定;Carvedilol 兼 α1 拮抗;Labetalol 混合 α+β,高血壓危象/孕高血壓/子癇前
Selective β1 (cardioselective)Atenolol, Metoprolol, Bisoprolol, EsmololAtenolol 心選擇;Metoprolol 過胎盤;Bisoprolol β1 選擇約 2×;Esmolol 短效,2 分鐘起、約 10 分鐘,上室心快
  • 全部 β-blockers 皆競爭性拮抗;降收縮力與自律性,延 SA/AV 不應期;降 HR、心作功、心漏風險、缺血與動脈壓
  • β 阻斷劑在心血管以外的作用,來自它同時封住了 β2:氣道與周邊血管阻力上升,因而誘發支氣管痙攣並使周邊血管疾病惡化。

Fight · Rest · Sludge · Dry 抗膽鹼毒象

  • 封 muscarinic(副交感)張力表現:Fight(潮紅/發熱)、Rest(鎮靜)、Sludge(分泌減、便秘、尿瀦留)、Dry(口乾、眼乾、散瞳視矇)
  • 典型抗膽鹼毒象見於 atropine、抗組織胺、TCA

Cholinergic neurotransmission 膽鹼能神經傳遞

  • 合成步驟:ACh 在神經末梢由乙醯輔酶 A(來自葡萄糖代謝)與膽鹼在 choline acetyltransferase(CAT)催化下結合。限速步驟是膽鹼與乙醯輔酶 A 的供應,而膽鹼主要靠回收——它來自被分解的 ACh 與磷脂醯膽鹼,並非直接來自飲食。
  • 儲存步驟:合成的 ACh 被存進直徑約 100 µm 的囊泡裡,囊泡膜上的 VAChT 用質子交換的方式把 ACh 送進囊泡,這個過程需要耗能酸化。目前沒有臨床藥物以儲存步驟為標的。
  • 釋放步驟:當動作電位到達末梢,鈣離子內流促使囊泡與末梢膜對接、融合並裂解,ACh 因此被釋放到突觸間隙。
  • 肉毒桿菌毒素(Clostridium botulinum)抑制 ACh 釋放,臨床上被用作 Botox 除皺;黑寡婦蜘蛛毒(BWSV)則相反,會大量促進 ACh 釋放。兩種毒作用在同一個突觸而方向完全相反,正好說明「釋放」這一步可以被雙向操控。

Nicotinic vs muscarinic responses 菸鹼與毒蕈鹼反應

FeatureMuscarinicNicotinic
AgonistBinds muscarineBinds nicotine
Blocked byAtropineCurare (tubocurarine)
Receptor typeG-protein,第二信使Ion channel(非選擇)
Response speedSlow & prolongedBrief & fast
Location心肌與平滑肌、特定 CNSNMJ、自主神經節、部分 CNS
Action抑制與興奮(突觸前後皆有)興奮(突觸後);↑Na⁺→去極化→動作電位

Cholinergic drug table 膽鹼藥表

DrugActionClinical use
AtropineBlocks muscarinic放鬆眼肌→瞳擴張(眼科檢查)
ScopolamineBlocks CNS muscarinic暈動症(頭暈、噁心)
AmantadineBlocks muscarinic抗異動症—Parkinson 與抗精神病藥異動
BethanecholMimics ACh尿瀦留;促腸蠕動
TacrineBlocks ACh breakdownAlzheimer
PhysostigmineBlocks ACh breakdown降眼壓—青光眼

Termination of ACh & NE action 傳遞物終止

  • ACh 由乙醯膽鹼酯酶(AChE)迅速分解,這是生物界催化速率最高的反應之一。若以不可逆方式抑制 AChE(例如 isopropylfluoroesters 類),ACh 會在突觸中累積、受體被持續佔據,最終導致橫膈膜癱瘓——有機磷殺蟲劑與神經性毒氣就是這樣致死的。
  • NE 經 (1) 重吸收(主)、(2) 酶解、(3) 擴散終止;兩酶:MAO(神經內)與 COMT(神經外)
  • 無論是阻斷重吸收還是抑制分解酶,結果都是延長神經傳遞物的作用時間。這條原理正是間接型擬交感藥(cocaine、三環抗憂鬱劑、MAO 抑制劑)能升高血壓、甚至引發高血壓危象的機制基礎。

NANC nerves 非腎上腺非膽鹼神經

  • 除 ACh 與 NE,NANC 釋 NO、ATP、NPY、VIP、dopamine、GABA,常共釋作調節或協傳遞(如 NO 係男性泌尿生殖道主傳遞物)
  • 非腎上腺非膽鹼神經(NANC)釋放的不是 NE 也不是 ACh:抑制性 NANC 以 VIP 造成支氣管舒張,以一氧化氮(NO)放鬆平滑肌;但在氣喘時,發炎細胞的 iNOS 所產生的 NO 反而促進發炎。
  • Excitatory NANC:神經源性發炎經 Substance P,作用 mast cell 放 histamine

Clinical / Business Logic 臨床與商業邏輯

  • 交感阻斷劑是臨床上的頭號降壓藥,包括 β 阻斷劑與 α 阻斷劑,也是心血管領域最常被處方的一類。
  • MAO 抑制劑加上富含 tyramine 的食物(起司、紅肉)會引發高血壓危象:正常情況下 tyramine 會被 MAO 分解,酶被抑制後 tyramine 大量堆積,促使 NE 大量釋放。這是真實存在的食物—藥物交互作用,在後面的藥物安全課程會再出現一次。
  • phenylephrine 與 ephedrine 這類非兒茶酚結構不會被 COMT 或 MAO 分解,因此半衰期較長、也可以口服。這不是巧合,而是刻意的藥化設計——犧牲一點效力,換取給藥便利與作用時間。
  • Labetalol 用於妊娠高血壓、Esmolol 用於急性心跳過快,兩者的選擇依據是藥動學特性(作用時間與代謝途徑),而不是單純的受體選擇性——這是同一類藥能分化出不同適應症的原因。
  • α1 阻斷劑在降血壓的同時,也會降低心輸出量、腎血流與腎絲球過濾率,因此使用時必須監測腎功能。

Exam Focus 考點

  • 抗膽鹼中毒的四字口訣是 Fight、Rest、Sludge、Dry:潮紅與體溫上升、鎮靜、分泌物減少造成便秘與尿瀦留,以及口乾、眼乾與視力模糊。
  • 生理性拮抗的典型例子是血壓:NE 作用在 α1 使血管收縮、血壓上升,ACh 作用在 M 受體則使血管舒張、血壓下降,兩者方向相反。另外要記住腎上腺髓質分泌的是 adrenaline 與 noradrenaline。
  • 藥理上的分界線很乾淨:毒蕈鹼受體被 atropine 阻斷,菸鹼受體被 curare 阻斷。M1 到 M5 與 N1、N2 的分佈與作用則要能整表默寫。
  • 兒茶酚胺的作用隨劑量改變:adrenaline 在低劑量時以 β2 為主,劑量升高後 α 效應接手。dopamine 受體則集中在腎臟與內臟循環,以及中樞的 CTZ。
  • 間接型作用有三條路:把囊泡裡的 NE 逼出來(tyramine)、阻止重吸收(cocaine 與三環抗憂鬱劑)、以及阻止酶解(MAO 與 COMT 抑制劑)。三者結果相同——突觸間的 NE 濃度上升。

β3 Agonism — Mirabegron β3 激動劑 —— Mirabegron

卡片原本 β3 一行是「脂肪組織 · 脂肪分解 · —」,藥物格空白。原文補上第二個組織與對應的激動劑。

受體位置作用藥物
β3脂肪組織;膀胱脂肪分解;膀胱放鬆Mirabegron(agonist)
  • β3 受體在膀胱造成放鬆,因此 β3 激動劑可以用來治療膀胱過動症(overactive bladder)。
  • 這是整門課中唯一有具名藥物的 β3 適應症(mirabegron),正好補上受體表裡 β3 那一格原本空著的藥物欄位。
  • 教材把 β3 同時放在膀胱與脂肪組織:同一個受體、兩個不同的組織,而藥物選擇性地用在膀胱——這說明受體亞型的治療價值取決於你選擇哪個組織。
Exam focus —— 三個 β 三個組織 β1 心 · β2 肺 · β3 脂肪與膀胱
激動劑跟著組織走 → Dobutamine 對心 · Salbutamol 對肺 · Mirabegron 對膀胱
讀受體表要當成器官地圖,不是名詞清單。
One-line Summary English: Two ANS divisions with opposing transmitters (NE vs ACh); each receptor subtype predicts the drug effect, and dose sets catecholamine action.
中文邏輯:兩個 division、相反 transmitter(NE vs ACh);受體次型預測每個藥效,劑量決定兒茶酚胺作用。

102 · L4 Cardiovascular System

Master Logic 主線邏輯

  • BP = CO × PVR;CO = HR × SV;MAP = DBP + ⅓(SBP − DBP)
  • 高血壓 90–95% 係原發性(essential),餘下繼發性
  • 降壓 ABCD 四路並攻:RAAS(A)、心(B)、血管(C)、容量(D)
  • 心律不正按離子電流分 Vaughan Williams 四類;心衰竭係症候群非疾病

Key Terms 關鍵術語

English中文邏輯
RAASrenin→ACE→Ang II:收縮血管+擴容升壓
ERP (effective refractory period)動作電位後不可再發火之窗,Class III 延長以抑 re-entry
Vaughan Williams classes抗心律不正四類,按 Na⁺/β/K⁺/Ca²⁺ 離子電流分
Digoxin抑 Na⁺/K⁺-ATPase → 升細胞內 Ca²⁺,正性肌力
Use-dependent block對開放/失效態通道親和力高,快速放電才被封

Mechanisms 機制

  • 四類降壓藥各自切斷一個環節:ACEI 與 ARB 降低血管張力素 II;β 阻斷劑降低心率與收縮力;鈣通道阻斷劑阻止鈣進入血管平滑肌而使血管舒張;利尿劑則減少體內的鹽與水。
  • 利尿三類:Loop(Na-K-Cl,昇支粗段,約 25% 負荷)/Thiazide(Na-Cl,遠曲,約 5%)/K-sparing(醛固酮拮抗)
  • 心臟動作電位分為 0 到 4 共五個相位,而 Vaughan Williams 分類正是按它阻斷哪一種離子電流來命名:第 I 類阻鈉、第 IV 類阻鈣、第 III 類阻鉀、第 II 類則是 β 阻斷。
  • 心衰竭的核心是一條惡性循環:心輸出量下降使腎絲球過濾率下降,腎臟因此留鹽留水,血管內容積增加、心臟負荷上升,心輸出進一步下降。治療因此採多藥金字塔:利尿劑減容積、ACEI 降低後負荷、β 阻斷劑降低交感驅動、digoxin 增加收縮力。

Drug / Receptor Table 藥物受體表

Drug / Class中文邏輯Effect / Use
ACE inhibitorsLisinopril, Captopril, Enalapril, Perindopril, Ramipril抑 ACE → 降 Ang II(血管舒+降容)
ARBsLosartan, Candesartan, Irbesartan, Telmisartan, Valsartan封 AT₁ 受體(ACEI 唔耐受者)
β-blockersAtenolol, Metoprololβ1,降 HR/收縮
CCBsAmlodipine, Nifedipine, Verapamil, Diltiazem阻 Ca²⁺ 入→血管舒
Loop diureticsFrusemide, Bumetanide抑 Na-K-Cl,強利尿(約 25% 負荷)
ThiazideHydrochlorothiazide, Indapamide, Metolazone抑 Na-Cl,遠曲小管(約 5% 負荷)
K-sparingSpironolactone, Amiloride醛固酮拮抗,保鉀
DigoxinDigitalis/foxglove(Withering 1775)抑 Na⁺/K⁺-ATPase,正性肌力(HF)
VW IaQuinidine, Procainamide, Disopyramide中強,延長複極(↑QRS)
VW IbLignocaine, Tocainide, Mexiletine最弱,心室心律不正,院內常用
VW IcFlecainide, Encainide, Propafenone最強,闊 PR 與 QRS,留結構正常心
VW IIPropranolol, Metoprolol, Atenolol, Carvedilol, Esmololβ 阻斷,降交感驅動
VW IIIAmiodarone, Sotalol阻 K⁺ → ↑APD, ↑ERP, ↑QT
VW IVVerapamil, Diltiazem阻慢 Ca²⁺ 電流

Cardiovascular system — anatomy & physiology 心血管解剖生理

  • 三部件:心(泵;成人約 255–310 g/9–11 oz、拳大,每日推 >6,000 L 血、年搏 >4000 萬次、終生 >30 億次)
  • 血管(動脈、小動脈、靜脈、小靜脈、微血管;閉管網約 60,000 英里/96,500 km,逾地球赤道 2×)
  • 血(約體重 8%;均男約 5.6 L、女約 4.5 L)
StructureDirection / cargoKey rule
Heart泵生壓灌器官
Arteries離心載含氧血(肺動脈例外)
Veins向心載缺氧血(肺靜脈例外)
Capillaries微交換管氣/營養與組織交換
  • 六大功能:運 O₂ 與 CO₂;運吸收營養到組織;運代謝廢到腎肺排;運神經激素到標的;調血冷熱;凝血

Cardiovascular diseases — causes & types 心血管疾病

  • 有 >60 種 CVD;部分先天,多數終生累積。風險:吸煙、超重/肥、少運動、高鹽酒膽固醇、情緒壓、年齡/性別/性格、高血壓家族史、腎病、腎上腺與甲狀腺病
DiseaseOne-line definition
Myocardial Ischemia心供血不足
Atherosclerosis動脈斑塊積聚
Arteriosclerosis血管硬化
Hypertension高血壓
Stroke腦供血不足
Arrhythmias異常電活動
Heart Failure收縮效率降
Aneurysm血管壁局部血囊膨出

Blood pressure variables & measurement 血壓變數與量度

  • BP 寫兩數如 120/80 mmHg:SBP(收縮壓,心縮時)與 DBP(舒張壓,心舒充時);另 PP(脈壓)與 MAP = DBP + ⅓(SBP−DBP)
  • 確診需 3 次 血壓計測量、間隔一個月,非單次
Category (舊 WHO)SBP (mmHg)DBP (mmHg)
Optimal< 120< 80
Normal< 130< 85
High-Normal130–13985–89
Grade 1 (mild)140–15990–99
Grade 2 (moderate)160–179100–109
Grade 3 (severe)≥ 180≥ 110
  • 2017 ACC/AHA:Stage 1 = 130–139/80–89;Stage 2 ≥ 140/90;2025 更新維持 2017 數值,並指高血壓影響 46.7% 美國成人、係美國與全球頭號死因
  • 2017 指引取消 prehypertension 類;舊 WHO 分級門檻較高

Why hypertension is dangerous 高血壓之害

  • 高血壓令心抗阻作功、驅動 arteriosclerosis 與心衰竭;約 90–95% 原因不明=原發/本態性,餘繼發性
  • AHA 估高血壓年耗美國 US$131–198 billion(醫護+藥+早死損產)
  • 高血壓傷害五個終末器官:腦造成中風,血管造成膨出或破裂,心造成心肌梗死與心衰竭,腎造成腎衰竭,眼造成失明。記住這五個標的,就能理解為什麼血壓必須被控制。

Hypertension — lifestyle modification 生活調整

Cut DOWN 減Build UP 增
鹽;脂/膽固醇;酒(4 罐啤酒≈1 個 Big Mac「啤酒肚」)帶氧運動(急行約 100 步/分)
汽水(1×330 ml 可樂≥30 g 糖);咖啡因(咖啡/茶)蔬果;果仁/全穀
體重魚
  • 無終末器官損(BP <140/90)先生活調整;藥療始於生活失效或已損

Diuretics — sites & mechanisms 利尿劑作用位

GroupExamplesSite / mechanismNa⁺ handled
LoopFrusemide, Bumetanide抑 Na⁺–K⁺–Cl⁻ 共轉運,昇支粗段約 25% 負荷重吸收
ThiazideHydrochlorothiazide, Indapamide, Metolazone抑 Na⁺–Cl⁻ 轉運,遠曲小管約 5% 負荷重吸收
K⁺-sparing / 醛固酮拮抗Amiloride, Spironolactone拮抗遠曲醛固酮→Na⁺/水入集尿管保鉀
  • 利尿劑的主要風險是脫水與電解質失衡:loop 與 thiazide 類會造成低血鉀,而低血鉀本身可以誘發心律不整,所以用藥期間必須監測血鉀。保鉀型利尿劑沒有這個問題,臨床上也常以補充含鉀食物(俗稱「一天一根香蕉」)來處理。

Sympathetic tone & β1-blockers 交感張力與 β1 阻斷

  • 心臟的 β1 受體被活化後,心率與收縮力上升,血壓因此升高;β1 阻斷劑(如 atenolol、metoprolol)削弱這股交感驅動而使血壓下降。這就是降壓 ABCD 口訣中的 B。
  • BP = CO×PVR,CO = HR×SV;β1-blocker 經降 HR 與收縮降 CO,係四路攻 BP 之一(腎/心/RAAS/血管)

RAAS — renin–angiotensin–aldosterone 系統

StepMoleculeAction
Angiotensinogen肝基質—
Renin腎釋切→Angiotensin I
ACE肺Ang I → Ang II
Angiotensin II—血管收縮+血容量擴張
  • ACEI(如 lisinopril)抑制血管張力素轉化酶,減少血管張力素 II 生成,血管舒張、血容量下降;ARB 則直接封住 AT₁ 受體(AT₁ 造成收縮,AT₂ 反而造成舒張),提供給無法耐受 ACEI 的病人,例如 losartan。
  • ACEI 副作用:乾咳、低血壓、高鉀;重但罕:腎功損、血管性水腫、貧血。ARB 免咳(不阻 bradykinin 解)

Calcium channel blockers 鈣通道阻斷劑

  • 血管平滑肌收縮需要細胞外鈣離子內流;鈣通道阻斷劑阻止這個內流,興奮—收縮偶聯因此少了必要的鈣,動脈於是舒張。
  • 例:Verapamil, Diltiazem, Nifedipine(ABCD 之 C);降 PVR 而不似部分舒血管劑引反射心快

Cardiac arrhythmias — origins & ECG 心律不正與心電圖

  • SA node 係心跳起源;正常電同步=normal sinus rhythm;任何偏離即心律不正,且係心梗後主要死因
  • ECG 係最重要非入侵診斷工具;心律不正現為速率、規律或活化型態偏離
  • 藥療目標:建有效且耐受之血藥濃度而無毒/副作用;太少無效、太多致心律不正

Cardiac action potential phases 動作電位各相

PhaseEvent
0快速去極化—Na⁺ 內流(自動細胞:Ca²⁺ 內流代之)
1早復極—Cl⁻ 入、K⁺ 出
2平台—Ca²⁺ 與 Cl⁻ 入
3復極—K⁺ 出
4靜息;SA 結細胞自發舒張期去極化(I_f / I_h)驅下一跳

Antiarrhythmics — Vaughan Williams 抗心律不正分類

ClassDrug(s)Potency & ECG effect
I AQuinidine, Procainamide, Disopyramide中強;延長複極(↑QRS)
I BLignocaine, Tocainide, Mexiletine最弱;APD 少變(或縮)
I CFlecainide, Encainide, Propafenone最強;明顯延 PR 與 QRS
IIPropranolol, Metoprolol, Atenolol, Carvedilol, Esmololβ 阻→減交感驅動
IIIAmiodarone, Sotalol阻外向 K⁺ → ↑APD, ↑ERP, ↑QT
IVVerapamil, Diltiazem阻慢向內 Ca²⁺ 電流
  • 調控受體論:Na⁺ 通道三態 Rest/Open/Inactivated;use-dependent blocker 偏結開放或失效態(快放電時),故靜心不受凍、速心律被靜
  • ERP =動作電位起後不可再發火之窗;Class III 延 ERP 抑 re-entry 心快;Ib(Lignocaine, Mexiletine)治心室心律不正,院內常用
  • Ic(Flecainide, Propafenone)強闊 QRS,留結構正常心;Amiodarone ↑QT 升 torsades de pointes 風,監 QT

Heart failure — pathophysiology & management 心衰竭

  • 心衰竭係 症候群非疾病:心輸出不逮身體需求(鬱血性 HF=液積/水腫,尤下肢);個案二十年升因人口老化與心梗存活改善
  • 風險:左室肥厚、冠心病、瓣膜病、糖尿、收縮期高血壓、脈壓、肥胖
  • 管理目標:去因防終末損;升收縮力/效率;降全身血管阻力;降鹽水瀦留
  • 心衰竭時心輸出下降使腎絲球過濾率下降,鹽水因此瀦留、心臟負荷上升。Loop 利尿劑(如 frusemide)抑制亨利氏環上升支的鈉重吸收,產生強大利尿效果,細胞外液減少、心室壁張力下降,心肌耗氧也跟著下降。
  • Digoxin 抑制 Na⁺/K⁺-ATPase,使細胞內鈉離子濃度上升;鈉鈣交換器因此減少把鈣排出細胞,細胞質鈣濃度上升,興奮—收縮偶聯被強化,收縮力因而增加(正性肌力作用)。
  • β-blockers 降收縮力、HR、BP、氧需,延舒張充盈(灌心更佳);卻矛盾改善 HF,益現於約 3 月後;由低劑慢升(Metoprolol, Carvedilol)

Antihypertensive ABCD summary 降壓 ABCD 總結

  • A 代表血管張力素 II 相關的級聯:ACEI 與 AT₁ 阻斷劑都作用在這條路徑上,目標是降低血管張力素 II 的作用。
  • B 代表 β 腎上腺素受體阻斷劑:它們削弱交感神經對心臟的驅動,降低心率與收縮力。
  • C 代表鈣通道阻斷劑:阻止鈣離子進入血管平滑肌,使血管舒張、周邊血管阻力下降。
  • D 代表利尿劑:減少體內的鹽與水、降低血管內容積,包括 loop、thiazide 與保鉀型三類。
  • 四類平行攻 BP 不同環節(RAAS、心、血管、容量),可單用或疊加以達標,且各類副作用譜不同(乾咳、支痙、低鉀、踝腫等)

Clinical / Business Logic 臨床與商業邏輯

  • 心血管是最大的治療領域。它的風險因素——鹽分、膽固醇、吸菸,以及腎臟、腎上腺與甲狀腺疾病——直接對應到降壓藥、他汀與抗血栓藥的目標人群,這也是這些藥物市場規模的來源。
  • 2017 年 ACC/AHA 的指引把高血壓門檻調低,並取消了「高血壓前期(prehypertension)」這個分類,結果是被診斷為高血壓的人數變多——從產業角度看,這直接擴大了降壓藥的市場。
  • RAAS 是商業化最成功的 GPCR 靶點類別;而心衰竭的多藥金字塔(利尿劑、ACEI、β 阻斷劑、digoxin)代表慢性病必須多重用藥——每一類藥都是獨立的收入線,同時也是依從性的挑戰。

Exam Focus 考點

  • 肺循環是唯一的例外:肺動脈運送缺氧血、肺靜脈運送含氧血;身體其餘部位的規則是動脈含氧、靜脈缺氧。
  • ACEI 的兩個典型副作用是乾咳與高血鉀;spironolactone 屬於保鉀型利尿劑,不會造成低血鉀;loop 利尿劑則相反,會造成低血鉀,因此必須監測。
  • 考試常考三組對比:血壓有兩套標準(2017 ACC/AHA 與 WHO)必須分清楚;Ic 類抗心律不整藥保留正常心肌的傳導,amiodarone 則延長 QT 而可能引發 torsades;抗心律不整藥的共同原理是延長有效不應期(ERP)以阻斷再迴路(re-entry)。
  • 平均動脈壓的公式是 MAP = DBP + ⅓(SBP − DBP);高血壓的診斷需要至少三次不同時間的測量才能成立;而其中 90–95% 屬於原發性高血壓,找不到單一明確病因。

Mean Arterial Pressure 平均動脈壓 —— 公式在幹什麼

MAP = DBP + ⅓(SBP − DBP)

  • 平均動脈壓(MAP)的公式給舒張壓較大的權重,所以它不是收縮壓與舒張壓的簡單平均——這一點最常被誤解。
  • 心率約每分鐘 70 次時,一個心動週期不到一秒,而收縮期只佔其中一小段,舒張期佔了整個週期更大的比例。這就是為什麼計算平均值時,舒張壓的權重必須更大。
  • 器官的灌注不取決於壓力的峰值,而取決於整個心動週期中持續維持住的壓力,因此需要一個平均值來描述——這就是 MAP 存在的理由。
  • 教材補了一個重要細節:腦血管承受的壓力比周邊血壓計量到的低約 30%,因為顱內環境與血管結構不同。所以腦血管看到的數字比讀數更低,這也是它被形容為脆弱的原因。
Exam focus 120/80 → MAP = 80 + ⅓(40) ≈ 93 mmHg。
心輸出量↑ 或 周邊血管阻力↑ 都會推高 MAP(BP = CO × PVR;CO = HR × SV)→ 所以藥物分別打腎、心、血管。

Primary versus Secondary Hypertension 原發性 vs 繼發性 —— 損害落在哪裡

90–95% 找不到明確原因 → primary / essential hypertension;其餘是 secondary,有明確原因(腎病、腎上腺或甲狀腺疾病)→ 去除病因可改善血壓。

  • 腦與心的損害機制不同:腦血管本身脆弱、承受的壓力又比周邊低約 30%,因此容易破裂而中風;心臟則必須對抗更大的阻力持續泵血,心肌因此肥厚、耗氧增加,最終導致心肌梗死或心衰竭。
  • 腎臟是唯一一個「壞掉之後反而推高病因」的靶器官:細血管受損使排鈉排水能力變差,血容量因而上升,血壓再升,腎臟損傷又更嚴重,形成惡性循環。
  • 眼睛的損害表現為視網膜病變與眼壓問題,最終可能導致失明。
Caution —— 底層的陷阱 高血壓通常無症狀 → 沒有東西可以感覺 → 唯一找到它的方法是去量。
水銀血壓計準確、電子血壓計讀數波動較大;量之前靜坐 15–20 分鐘。
入口是血壓計而不是症狀 → 診斷靠重複量度,不是單一次讀數。

The RAAS Cascade RAAS 級聯 —— aldosterone 那條臂與 AT1 受體

卡片表格停在「Angiotensin II → 血管收縮 + 血容量擴張」。系統名字是 renin–angiotensin–aldosterone → 原文路徑:Angiotensin II → AT1 受體 → 血管收縮 + aldosterone → 鈉水潴留 → 血壓↑。血管收縮推高阻力項,aldosterone 那條臂推高容量項。

受體活化後果藥物類別
AT1血管收縮 → 血壓↑ARB 阻斷它
AT2血管舒張不是 ARB 的靶
Exam focus AT1 就是 ARB 阻斷的受體 → 講出它即解釋了 ARB 這類藥:阻斷 AT1 移除 Ang II 全部下游效果。
ACEI 不耐受 = 乾咳 → 換 ARB。

The Cardiac Action Potential 心臟動作電位 —— 平台期與長時程

卡片列了 0–4 期與離子,但沒有說平台期的作用 → 2 期是 Ca²⁺ 內流與 K⁺ 外流相抵 → 正是這個平台期把心臟動作電位拉長到數百毫秒,遠長於神經衝動。

Why the duration matters 神經那種幾毫秒,放在一個泵上是沒有用的 → 數百毫秒足夠讓心臟同步地收縮與放鬆,電活動與機械活動在時間上對齊。
同時令心臟「可被藥物處理」→ 長平台期給抗心律不整藥一個闊窗口,作用於特定電流(Na⁺、Ca²⁺、K⁺)。
One-line Summary English: BP is set by CO and PVR; four parallel drug classes hit the RAAS, heart, vessels, and volume, and arrhythmias are tamed by ion-current class.
中文邏輯:血壓由 CO×PVR 決定;四類藥分攻 RAAS、心、血管、容量;心律不正按離子電流分類處理。