本章探討藥物對心臟的作用,涵蓋心臟電生理、收縮機制、冠狀動脈血流,以及三大類臨床藥物:抗心律不整藥(antidysrhythmic drugs)、強心藥與抗心絞痛藥(antianginal drugs)。

心臟生理概覽#

心臟節律與電生理#

正常竇性節律(sinus rhythm)由竇房結(sinoatrial node, SA node)發出衝動,依序傳導至心房、房室結(atrioventricular node, AV node)、希氏束(bundle of His)、普金耶纖維(Purkinje fibres)和心室。

心肌動作電位(action potential)分為五個相位:

相位名稱主要離子機制
0快速去極化Na⁺ 大量內流(電壓敏感 Na⁺ 通道)
1部分再極化Na⁺ 電流失活
2平台期(plateau)Ca²⁺ 緩慢內流
3再極化Ca²⁺ 電流失活;延遲整流 K⁺ 電流外流
4起搏去極化緩慢自發性去極化(竇房結及傳導組織)

Figure 21.1:心肌動作電位的各相位及主要離子電流

SA 節點與 AV 節點缺乏快速 Na⁺ 電流,動作電位靠慢速 Ca²⁺ 內流啟動。這也是第 4 類抗心律不整藥(鈣離子拮抗劑)能抑制此處傳導的原因。

心律不整的四種基本機制#

心律不整(dysrhythmia / arrhythmia)常見機制:

  • 延遲後去極化(delayed after-depolarisation):細胞內 Ca²⁺ 異常升高觸發 Na⁺/Ca²⁺ 交換,造成淨正電荷內流,引發異位動作電位

Figure 21.2:去甲腎上腺素存在下犬冠狀竇心肌記錄到的延遲後去極化

  • 折返(re-entry):局部傳導阻滯使衝動繞過受損區域持續循環;需要「單向阻滯」或「暫時性阻滯」才能形成

Figure 21.3:受損心肌區域形成折返節律的機制示意圖

  • 異位起搏活性(ectopic pacemaker activity):交感神經活性增加或局部去極化(缺血)使非 SA 節點組織產生自發節律

  • 心傳導阻滯(heart block):傳導系統(尤其 AV 節點)纖維化或缺血所致;完全性心傳導阻滯(complete heart block)稱為斯托克斯—亞當斯(Stokes–Adams)發作,需植入人工心律調節器

心肌收縮#

心臟收縮力受兩類因素控制:

  • 內在因素:細胞內 Ca²⁺([Ca²⁺]ᵢ)濃度與 ATP 供應。Ca²⁺ 與肌鈣蛋白 C(troponin C)結合後使肌動—肌球蛋白(actin-myosin)交叉橋形成
  • 外在因素:前負荷(preload,靜脈回流 → 舒張末容積)與後負荷(afterload,血管阻力)

法蘭克—史達林定律(Frank–Starling law):舒張末容積越大,每搏做功越大,直到心肌伸張超過最佳長度為止。心臟衰竭(heart failure)時,此曲線大幅下移,僅靠增加靜脈回流難以維持心輸出量。

Figure 21.4:犬心室功能曲線,顯示舒張末壓與每搏做功的關係(Frank–Starling 機制)

影響心肌收縮力最關鍵的是 [Ca²⁺]ᵢ,其決定因素包括:

  • 電壓閘控鈣離子通道(voltage-gated calcium channels)的開放機率
  • 肌漿網(sarcoplasmic reticulum)Ca²⁺ 儲存與釋放
  • 細胞內 Na⁺ 濃度(影響 Na⁺/Ca²⁺ 交換速率)

Figure 21.6:青蛙心肌的 Ca²⁺ 瞬變,顯示異丙腎上腺素增強鈣離子釋放與收縮力

冠狀動脈血流與缺血#

冠狀血流主要在舒張期發生(收縮期心肌壓迫血管)。調節機制:

  • 物理因素:舒張期灌注壓(主動脈舒張壓 − 心室舒張末壓)
  • 代謝調節(最重要):缺氧促使腺苷(adenosine)等代謝物釋放,引起冠狀血管擴張
  • 自主神經:作用次要;大冠狀血管有 α 腎上腺受體(收縮),小血管有 β₂ 受體(舒張)

**心絞痛(angina)**分三型:

類型特徵病理機制
穩定型(stable)運動誘發,可預測固定冠狀動脈狹窄(動脈粥樣硬化)
不穩定型(unstable)逐漸在休息時發作動脈粥樣硬化斑塊破裂 + 血栓(非完全阻塞)
變異型(variant)休息時發作冠狀動脈痙攣

Figure 21.5:影響冠狀動脈血流的機械因素——心率、心室舒張末壓與舒張期灌注壓對冠狀血流「時間窗」的影響

自律神經對心臟的控制#

交感神經系統(β₁ 腎上腺受體)

  • 正向變時效應(chronotropy):加快心率
  • 正向變力效應(inotropy):增強收縮力(↑ cAMP → 蛋白激酶 A → Ca²⁺ 通道磷酸化)
  • 增加自律性(automaticity)
  • 降低心臟效率(耗氧增加超過做功增加)

副交感神經系統(M₂ 毒蕈鹼受體)

  • 抑制 cAMP 生成 → 抑制 L 型 Ca²⁺ 通道
  • 開放 KACh 通道 → 超極化 → 減慢心率
  • 抑制 AV 結傳導
  • 對心室收縮力影響小(M₂ 受體在心室稀少)

Figure 21.7:交感與副交感神經對心搏的自律調節——去甲腎上腺素與乙醯膽鹼的作用比較

心臟利鈉胜肽(Cardiac Natriuretic Peptides)#

  • ANP(心房利鈉胜肽):由心房細胞因容量過負荷而釋放
  • BNP(B 型利鈉胜肽):由心室肌釋放;在心臟衰竭時血漿濃度升高,可作診斷指標
  • CNP(C 型利鈉胜肽):儲存於內皮細胞

主要效應:促進腎臟排 Na⁺ 和水、擴張血管、抑制醛固酮/血管收縮素 II 等激素。透過膜結合型鳥苷酸環化酶(NPR-A/NPR-B)↑ cGMP 發揮作用。


抗心律不整藥#

緊急心律不整多優先以物理方式處理(電除顫、人工心律調節器),藥物治療為輔。

Vaughan Williams(1970)分類是理解藥物機制的起點(雖然許多藥物不完全符合此分類):

類別機制代表藥物
Ia中度 Na⁺ 通道阻斷 + 延長再極化奎尼丁(quinidine)、丙吡胺(disopyramide)
Ib快速解離 Na⁺ 通道阻斷利多卡因(lidocaine)
Ic慢速解離 Na⁺ 通道阻斷氟卡尼(flecainide)
IIβ 腎上腺受體拮抗普萘洛爾(propranolol)、美托洛爾(metoprolol)
IIIK⁺ 通道阻斷 → 延長動作電位胺碘達隆(amiodarone)、索他洛爾(sotalol)
IVL 型 Ca²⁺ 通道阻斷維拉帕米(verapamil)、地爾硫卓(diltiazem)

Figure 21.9:各類抗心律不整藥對心肌動作電位不同相位的影響

所有延長 QT 間期的藥物(第 Ia、III 類及許多非抗心律不整藥)均有引發「扭轉型室速(torsade de pointes)」的風險,尤以低血鉀、高血鈣或遺傳性 QT 延長症候群患者為甚。

第 I 類(Na⁺ 通道阻斷)#

使用依賴性(use-dependent block) 是核心概念:Na⁺ 通道在開放或不應期(refractory)狀態時與藥物結合最強,故高頻心搏時阻斷作用更大,正常頻率下影響較小。

  • Ib(如利多卡因):快速結合/解離;優先阻斷不應期通道,對缺血心肌特別有效。不能口服(肝臟首過效應接近 100%),以靜脈輸注用於急性心肌梗死後室性心律不整。主要副作用:中樞神經系統(嗜睡、定向障礙、抽搐)
  • Ic(如氟卡尼):慢速解離;在 CAST 臨床試驗中雖可減少室性異位搏動,卻顯著增加心肌梗死後的猝死率——此為「合理中間指標不等於預後改善」的重要教訓。目前主要用於預防陣發性心房顫動(paroxysmal atrial fibrillation)

第 II 類(β 受體拮抗劑)#

  • 減緩 AV 節點傳導、延長其不應期 → 預防室上性心搏過速(supraventricular tachycardia, SVT)復發
  • 降低心肌梗死後死亡率(主要透過抗心律不整機制)
  • 主要禁忌:氣喘患者(即使 β₁ 選擇性藥物如美托洛爾仍有風險)

第 III 類(動作電位延長)#

胺碘達隆(amiodarone)

  • 高效,可用於多種室上性與室性心律不整
  • 具多種機制(第 I、II、III、IV 類效果兼具)
  • 組織分佈廣泛,半衰期 10–100 天,需使用負荷劑量
  • 嚴重副作用:光過敏性皮膚色素沉著、甲狀腺功能異常(含高碘量)、肺纖維化、角膜沉積

索他洛爾(sotalol):同時具 II + III 類作用;比胺碘達隆的副作用少,但仍有扭轉型室速風險,需監測血鉀。

使用胺碘達隆或索他洛爾期間,需定期監測電解質(尤其是 K⁺),因低血鉀大幅提升扭轉型室速風險。

第 IV 類(Ca²⁺ 通道阻斷)#

維拉帕米(verapamil):

  • 作用於 SA 和 AV 節點(依賴慢速 Ca²⁺ 電流傳導)
  • 適應症:預防陣發性 SVT、控制心房顫動的心室率
  • 禁忌:WPW 症候群(Wolff–Parkinson–White syndrome)、心室心律不整、心衰竭(負向變力作用強)

地爾硫卓(diltiazem):比維拉帕米對血管平滑肌作用相對較強,心率影響較小(「心率中性」)。

腺苷(adenosine,未分類)#

  • 靜脈注射用於終止持續性 SVT
  • 作用機制:激活 A₁ 受體 → 開放 KACh 通道 → 使傳導組織超極化
  • 作用極短暫(20–30 秒),因被紅血球和血管內皮迅速代謝
  • 已大幅取代靜脈維拉帕米(更安全)
  • 注意:茶鹼(theophylline)阻斷腺苷受體;雙嘧達莫(dipyridamole)抑制腺苷攝取 → 延長並增強其效果

增加心肌收縮力的藥物#

強心配醣體(Cardiac Glycosides)——以地高辛(digoxin)為代表#

洋地黃(Digitalis)植物提取物,由 Withering(1775 年)首先描述其對心臟的獨特作用。

作用機制

  1. 抑制心肌細胞膜上的 Na⁺/K⁺-ATPase(鈉鉀泵)
  2. 細胞內 Na⁺ 升高 → 減緩 Na⁺/Ca²⁺ 交換的 Ca²⁺ 外排速率
  3. 細胞內 Ca²⁺ 積累 → 更多 Ca²⁺ 儲入肌漿網 → 每次動作電位釋放更多 Ca²⁺ → 正向變力效應

Figure 21.10:強心配醣體(acetylstrophanthidin)對青蛙心肌 Ca²⁺ 瞬變與張力的影響

心臟效應

  • 增加收縮力(正向變力)
  • 透過增強迷走神經張力,減緩 AV 結傳導 → 控制心房顫動的心室率
  • 大劑量:引發心律不整(異位搏動、AV 傳導阻滯)

地高辛的治療窗極窄(1–2.6 nmol/L)。低血鉀(diuretics 常見副作用)會增加 Na⁺/K⁺-ATPase 對地高辛的敏感性,顯著提升中毒風險。同時使用維拉帕米或胺碘達隆時,需減少地高辛劑量並監測血中濃度。

藥動學:口服或靜脈給藥;主要由腎臟以原型排出;半衰期約 36 小時(腎功能不全者更長)。

臨床適應症

  • 持續性心房顫動合併快速心室率的心室率控制
  • 已優化利尿劑及 ACEI 治療後仍有症狀的心臟衰竭

其他強心藥#

  • 多巴酚丁胺(dobutamine):β₁ 受體促進劑;用於急性可逆性心衰竭(心臟手術後、心因性休克);靜脈給藥;比其他 β₁ 促進劑較少引起心跳過速
  • 磷酸二酯酶第三型抑制劑(如 amrinone、milrinone):↑ cAMP → 增強收縮力;雖可改善血流動力學指標,但臨床試驗顯示反而增加死亡率(心律不整),現使用受限

抗心絞痛藥#

目標:降低心肌耗氧量 + 改善冠狀動脈灌注。

有機硝酸酯類(Organic Nitrates)#

代表藥物:

  • 硝化甘油(glyceryl trinitrate, GTN):舌下錠或噴霧,5 分鐘起效,作用約 30 分鐘
  • 異山梨醇單硝酸酯(isosorbide mononitrate):長效,口服,用於預防

機制:代謝釋放一氧化氮(nitric oxide, NO)→ 活化可溶性鳥苷酸環化酶(guanylyl cyclase)→ ↑ cGMP → 蛋白激酶 G → 肌球蛋白輕鏈去磷酸化、Ca²⁺ 螯存 → 血管平滑肌舒張

抗心絞痛三重機制

  • 靜脈擴張 → 降低前負荷(preload)
  • 大動脈擴張 → 減少動脈波反射 → 降低後負荷(afterload)
  • 擴張側支循環(collaterals)→ 將血流重新導向缺血區域

有機硝酸酯擴張的是較大的側支冠狀血管,而非微動脈。相反,雙嘧達莫(dipyridamole)擴張微動脈,反而會造成「血管竊取(vascular steal)」,使缺血區域灌注更差——這也是為什麼雙嘧達莫可作為藥物負荷試驗(pharmacological stress test)的原理。

Figure 21.11:有機硝酸酯與雙嘧達莫對冠狀循環的效果比較,顯示側支血管與微動脈的不同反應

耐受性(tolerance):長效製劑或持續靜脈輸注會產生耐受性(可能與組織 -SH 基團耗竭有關);需設計無硝酸酯間歇期(如夜間停藥)。

主要副作用:頭痛、姿位性低血壓(過量時可見正鐵血紅素血症)

鉀離子通道活化劑#

尼可地爾(nicorandil):同時具 KATP 通道活化與一氧化氮供體雙重作用;動靜脈均擴張;用於標準治療仍有症狀的心絞痛患者。

β 腎上腺受體拮抗劑(用於心絞痛)#

  • 減少心肌耗氧量(降低心率和收縮力)
  • 降低心肌梗死後死亡率
  • 心臟不良傳導(如嚴重心衰竭)或變異型心絞痛(可能加劇冠狀動脈痙攣)時禁用

鈣離子拮抗劑(Calcium Antagonists)#

三大化學類別均作用於 L 型 Ca²⁺ 通道 α₁ 次單元,但結合位點不同,臨床選擇性各異:

藥物主要靶組織特殊注意
維拉帕米(verapamil)心臟(心率 ↓、AV 傳導 ↓)禁用於 WPW 症候群;心衰竭慎用
地爾硫卓(diltiazem)心臟+血管(中間型)心率影響小(「心率中性」)
二氫吡啶類(如 nifedipine、amlodipine)血管平滑肌為主nifedipine 可反射性加速心率;amlodipine 半衰期長,可每日一次

鈣離子拮抗劑的作用呈「使用依賴性(use-dependence)」與「電壓依賴性(voltage-dependence)」——在去極化最頻繁或最久的細胞(如快速心律不整、缺血心肌)阻斷效果最強。

Figure 21.12:心肌細胞膜貼附式 patch clamp 顯示鈣離子通道的 mode 行為及鈣離子拮抗劑的作用

臨床適應症

  • 心律不整:維拉帕米(控制心房顫動心室率、終止 SVT)
  • 心絞痛(所有三類);變異型心絞痛尤用硝酸酯/鈣離子拮抗劑
  • 高血壓:以二氫吡啶類為主(見第 22 章)

主要副作用

  • 二氫吡啶類:頭痛、潮紅、踝部水腫
  • 維拉帕米:便秘、負向變力(心衰竭風險)、心傳導阻滯

心肌梗死的藥物治療#

心肌梗死(myocardial infarction)由冠狀動脈血栓完全阻塞所致,致命原因多為心室纖維顫動或心肌衰竭。心肌細胞死亡可由**壞死(necrosis)凋亡(apoptosis)**途徑發生;缺血再灌注後可能出現「心肌震盪(myocardial stunning)」(暫時性收縮功能障礙)。

Figure 21.8:心肌缺血的後果——細胞死亡途徑(壞死與凋亡)及相關藥物介入位點

常用藥物組合:

  • 溶栓藥 + 抗血小板藥(阿斯匹靈 + 氯吡格雷)+ 抗凝血藥(肝素) → 開通阻塞動脈並防止再阻塞
  • 氧氣(動脈低氧時)
  • 鴉片類鎮痛藥(配合止吐劑)→ 減輕疼痛及過度交感興奮
  • 有機硝酸酯 → 降低心臟負荷
  • β 腎上腺受體拮抗劑 → 降低心肌耗氧量、減少室性心律不整
  • ACEI / ARB → 降低心臟做功、改善存活率

盡早開通阻塞動脈是治療核心(無論採用經皮冠狀動脈介入治療 PCI 或溶栓藥)。若條件許可,PCI 的效果略優於溶栓藥。