三方面因素決定著心肌收縮過(guò)程,它們是收縮蛋白及其調(diào)節(jié)蛋白;物質(zhì)化謝與能量供應(yīng);興奮-收縮偶聯(lián)的關(guān)鍵物質(zhì)Ca2+。已證明強(qiáng)心甙對(duì)前二方面并無(wú)直接影響,卻能增加興奮時(shí)心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+量,并認(rèn)為這是強(qiáng)心甙正性肌力作用的基本機(jī)制。
從原發(fā)作用部位的亞細(xì)胞或分子結(jié)構(gòu)看,強(qiáng)心甙只與細(xì)胞膜上Na+-K+-ATP酶相結(jié)合并抑制之。已認(rèn)為Na+-K+-ATP酶就是強(qiáng)心甙的受體,它是一個(gè)二聚體,由α和β亞單位組成。α亞單位是催化亞單位,貫穿膜內(nèi)外兩側(cè),分子量112000D,約含1021個(gè)氨基酸殘基。β亞單位是一糖蛋白,分子量約35 000D,可能與α亞單位的穩(wěn)定性有關(guān)。
現(xiàn)知α亞單位有8個(gè)疏水性跨膜α-螺旋段,H1~H8,分屬于N端和C端1/3,所余中央1/3則折疊成巨大的胞溶部結(jié)構(gòu)域,其中包含ATP結(jié)合水解部位501位賴氨酸,ATP水解成的磷酸則結(jié)合于369位天冬氨酸。
強(qiáng)心甙與酶的結(jié)合位點(diǎn),曾認(rèn)為在N端H1-H2間的胞外袢上,但未能最后確定,僅知此胞外袢能影響結(jié)合過(guò)程中的構(gòu)象變化,使酶活性下降。體內(nèi)條件下,治療量強(qiáng)心甙抑制Na+-K+-ATP酶活性約20%,使鈉泵失靈,結(jié)果是細(xì)胞內(nèi)Na+量增多,K+量減少。胞內(nèi)Na+量增多后,再通過(guò)Na+-Ca2+雙向交換機(jī)制,或使Na+內(nèi)流減少,Ca2+外流減少,或使Na+外流增加,Ca2+內(nèi)流增加。對(duì)Ca2+而言,結(jié)果是細(xì)胞內(nèi)Ca2+量增加,肌漿網(wǎng)攝取Ca2+也增加,儲(chǔ)存增多。另也證實(shí),細(xì)胞內(nèi)Ca2+少量增加時(shí),還能增強(qiáng)Ca2+離子流,使每一動(dòng)作電位2相內(nèi)流的Ca2+增多,此Ca2+又能促使肌漿網(wǎng)釋放出Ca2+,即“以鈣釋鈣”的過(guò)程。這樣,在強(qiáng)心甙作用下,心肌細(xì)胞內(nèi)可利用的Ca2+量增加,使收縮加強(qiáng)。
在多種條件下,強(qiáng)心甙的正性肌力與Na+-K+-ATP酶的抑制之間顯示了平行關(guān)系:如細(xì)胞內(nèi)Na+增加,能使兩種作用的發(fā)生速率都加快;細(xì)胞外K+增加則降低兩作用的發(fā)生速率;減少細(xì)胞外K+使兩種作用都能延長(zhǎng);另見強(qiáng)心甙對(duì)不同種類動(dòng)物的這兩種作用在強(qiáng)度上也有差異,然二種作用的差異也是相符的。這些平行關(guān)系為上述作用機(jī)制提供了有力氣的支持。
中毒量強(qiáng)心甙嚴(yán)重抑制Na+-K+-ATP酶,使細(xì)胞內(nèi)Na+、Ca2+大量增加,也使細(xì)胞內(nèi)K+量明顯減少,后者導(dǎo)致心細(xì)胞自律性增高,傳導(dǎo)減慢,容易引起心律失常。
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