概覽#

本章聚焦於血管的藥理學,核心主題包括:

  • 血管平滑肌張力(vascular smooth muscle tone) 的調控
  • 血管內皮(vascular endothelium)衍生的介質
  • 腎素-血管緊張素-醛固酮系統(renin–angiotensin–aldosterone system, RAAS)
  • 血管收縮藥與血管擴張藥的作用機制
  • 臨床應用:高血壓、心衰竭、休克、周邊血管疾病、雷諾氏病、肺動脈高壓

血管結構與功能#

血液從左心室射出後,經主動脈流向各器官,路徑為:

  • 主動脈 → 肌性動脈 → 小動脈(arterioles)→ 微血管(capillaries):進行氣體與營養物質交換
  • 微血管 → 小靜脈(venules)→ 靜脈(veins)→ 腔靜脈 → 右心

小動脈是主要的阻力血管(resistance vessels),決定後負荷(afterload);靜脈是容量血管(capacity vessels),決定前負荷(preload)。

主動脈順應性(aortic compliance) 決定脈壓(pulse pressure)大小。主動脈彈性蛋白(elastin)因老化或高血壓而被膠原蛋白(collagen)取代時,順應性下降,脈壓上升,心臟做功增加。

血管平滑肌張力的控制#

平滑肌收縮與舒張機制#

血管平滑肌收縮的觸發點是細胞內 Ca²⁺ 濃度([Ca²⁺]i)上升:

  • 收縮途徑:IP₃ 釋放胞內 Ca²⁺、膜去極化開啟電壓依賴型鈣通道、Ca²⁺ 感受性上升(myosin phosphatase 抑制)
  • 舒張途徑:cAMP 抑制 myosin light-chain kinase;cGMP 拮抗 Ca²⁺ 上升;膜超極化關閉鈣通道

兩大生理調控系統#

  • 血管內皮(見下節)
  • 腎素-血管緊張素系統(見下節)

血管內皮#

內皮衍生介質#

血管內皮不僅是物理屏障,也能分泌多種活性介質:

介質類別代表物質作用
前列腺素類(prostanoids)PGI₂(前列環素)舒張平滑肌、抑制血小板聚集
一氧化氮(nitric oxide, NO)EDRF(Furchgott & Zawadzki, 1980 確認為 NO)活化 guanylyl cyclase,持續維持阻力血管擴張張力
收縮性前列腺素PGG₂、PGH₂透過 TP 受體引發收縮
肽類C-natriuretic peptide (CNP)、腎上腺髓質素(adrenomedullin)血管擴張
肽類(收縮)血管緊張素 II(angiotensin II)、內皮素(endothelin)強力血管收縮
內皮衍生超極化因子(EDHF)EET、H₂O₂、CO、H₂S 等超極化並放鬆平滑肌

Figure 22.1:內皮衍生的收縮與舒張介質概覽

NO 具有多重保護作用:抑制平滑肌增生、抑制血小板黏附聚集、抑制單核球黏附遷移,可防止動脈粥樣硬化(atherosclerosis)與血栓形成。

內皮在血管新生中的角色#

血管內皮生長因子(VEGF)和組織特異因子控制血管新生(angiogenesis),在腫瘤生長、糖尿病視網膜病變等病理過程中扮演關鍵角色,是藥物開發的潛在靶點。

內皮素(Endothelin)#

發現與生合成#

  • Hickey 等人(1985)在培養內皮細胞中發現血管收縮因子
  • Yanagisawa 等人(1988)分離並鑑定為內皮素(endothelin),一種 21 個胺基酸的胜肽,為當時已知最強的血管收縮物質
  • 有三個基因編碼 ET-1、ET-2、ET-3,各有「牧羊鉤(shepherd’s crook)」構型

ET-1 的合成受多種刺激促進:血管緊張素 II、ADH、腎上腺素、胰島素、低剪切力(shear stress)、細胞因子;而 NO、natriuretic peptides、PGI₂、高剪切力則抑制其合成。

Figure 22.2:Endothelin-1 的合成路徑與主要作用

受體與效應#

受體親和力效應
ETAET-1 = ET-2 > ET-3血管收縮、支氣管收縮、醛固酮分泌
ETBET-1 = ET-2 = ET-3內皮:血管擴張(促 NO、PGI₂);平滑肌:收縮

ET-1 主要作為旁分泌介質(paracrine mediator),血漿中濃度低,但在內皮與平滑肌之間的胞外液濃度遠高許多,能持續維持血管收縮張力。ET 受體拮抗藥注入肱動脈後可引發前臂血管擴張,證實此點。

內皮素的臨床重要性: 目前 ET 受體拮抗藥(如 bosentan)僅核准用於肺動脈高壓的治療。

Figure 22.3:ETA/ETB 受體拮抗藥 Ro 46-2005 在三種動物模型中的體內效果

腎素-血管緊張素系統#

腎素的分泌調控#

腎素(renin)由腎小球旁器(juxtaglomerular apparatus)分泌,受以下因素促進:

  • 腎灌注壓下降
  • 遠曲小管 Na⁺ 濃度下降(macula densa 感應)
  • 腎交感神經活性、β 受體促效藥、PGI₂

抑制腎素分泌:血管緊張素 II(負回饋)、心房利鈉胜肽(ANP)

血管緊張素的形成與作用#

Angiotensinogen → (Renin) → Angiotensin I → (ACE) → Angiotensin II
                                                    → (Aminopeptidase A) → Angiotensin III
                                                    → (Aminopeptidase N) → Angiotensin IV

Figure 22.5:從 Angiotensinogen N 端依序形成 Angiotensin I–IV 的過程

Figure 22.4:腎素釋放與 Angiotensin II 形成及作用的調控,以及藥物干預位點

血管緊張素 II(Angiotensin II) 的主要作用(透過 AT1 受體):

  • 廣泛血管收縮,尤其是腎小球出球小動脈
  • 增加正腎上腺素(noradrenaline)釋放,強化交感效應
  • 促進近曲小管 Na⁺ 再吸收
  • 促進腎上腺皮質分泌醛固酮(aldosterone)
  • 促進心臟與血管細胞生長

AT2 受體在胎兒期高度表現,在成人腦區也有分佈,其效應(抑制細胞生長、降低血壓)與 AT1 受體相反,但相對較弱。

ACE(angiotensin-converting enzyme) 也能分解緩激肽(bradykinin),這是 ACE 抑制藥副作用的重要機制。

血管活性藥物#

血管收縮藥#

主要藥物群:

  • α₁ 腎上腺素受體促效藥與交感神經模擬胺(sympathomimetic amines,見第 14 章)
  • 血管緊張素 II:效力約為正腎上腺素的 40 倍,臨床無常規用途,其重要性在於抑制其生成或作用的藥物
  • 抗利尿激素(ADH / vasopressin):透過 V1 受體引發廣泛血管收縮(需較高濃度),可用於食道靜脈曲張出血或低血壓性休克
  • 內皮素:最強血管收縮藥之一,靜脈給藥先短暫擴張、後強力持久收縮;目前無治療性應用

直接作用血管擴張藥#

鈣離子拮抗藥(Calcium antagonists)#

  • 二氫吡啶類(dihydropyridines,如 nifedipine):優先作用於血管平滑肌,常引起反射性心搏過速
  • Verapamil:同時作用於心臟(負性變時、負性肌力),較少反射性心搏過速
  • Diltiazem:介於兩者之間

鉀離子通道活化藥(KATP channel activators)#

  • Minoxidil:強效長效,用於難治性高血壓。主要副作用:多毛症(hirsutism)、水鈉瀦留(需合用 loop 利尿藥)、反射性心搏過速(需合用 β 阻斷藥)
  • Diazoxide:類似機制,但因抑制胰島素分泌可升高血糖

Figure 22.6:ATP 敏感性鉀通道(KATP)的 patch clamp 紀錄,顯示 ATP 耗盡後通道開放

增加環核苷酸的藥物#

  • NO 供體(如 nitroprusside, glyceryl trinitrate):透過 cGMP 放鬆平滑肌
    • Nitroprusside:靜脈給藥,同等作用動靜脈;必須新鮮配製並避光,長期使用有硫氰酸鹽毒性,用於高血壓急症
  • PDE V 抑制藥(sildenafil):抑制 cGMP 分解,用於勃起功能障礙與肺動脈高壓

其他直接作用血管擴張藥#

  • Hydralazine:干擾 IP₃ 對胞內 Ca²⁺ 釋放,主要擴張動脈,可引發反射性心搏過速;現用於妊娠高血壓,或與長效有機硝酸鹽合用於非裔美國人心衰竭患者
  • Dopamine:低劑量靜脈滴注可選擇性擴張腎血管,但不改善急性腎衰竭存活率(此用途已不再採用)

間接作用血管擴張藥:RAAS 抑制藥#

RAAS 抑制藥是現代心血管藥理的核心,可在腎素分泌、ACE、AT1 受體、醛固酮受體等多個層次介入(見下表)。

藥物類別代表藥物機制主要不良反應
ACE 抑制藥(ACEI)Captopril、Enalapril、Ramipril抑制 ACE,減少 Ang II 生成,同時升高 bradykinin乾咳(bradykinin 積累)、低血壓、腎功能損害(腎動脈狹窄者)、高鉀血症、致畸
AT1 受體拮抗藥(ARB / sartans)Losartan、Valsartan、Candesartan選擇性阻斷 AT1 受體,不影響 bradykinin同 ACEI(無乾咳);致畸
腎素抑制藥Aliskiren直接抑制腎素活性同 ARB,另有腹瀉
醛固酮受體拮抗藥Spironolactone、Eplerenone競爭性拮抗醛固酮受體高鉀血症;Spironolactone 另有女性化副作用

Figure 22.7:ACE 活性位點與 Angiotensin I 及抑制藥 captopril 的結合方式比較

Figure 22.8:ACE 抑制與 AT1 受體阻斷對人體前臂血管的效果比較

臨床應用#

高血壓(Systemic Hypertension)#

高血壓若未治療,會顯著增加冠狀動脈血栓、中風與腎衰竭風險。治療原則:

  1. 非藥物介入:增加運動、減少飲食鹽分與飽和脂肪、減重、限酒
  2. 藥物分層(英國 BHS 指引):
    • 年輕白人(腎素較高):優先使用 ACEI 或 ARB
    • 老年人及非裔(腎素較低):優先使用噻嗪類利尿藥或鈣離子拮抗藥
    • 第三、四線:加入 α₁ 拮抗藥(如 doxazosin)、spironolactone 等

單藥劑量不宜過高,以免副作用增加或觸發代償機制(如利尿藥誘發腎素釋放);多藥小劑量組合通常優於單藥大劑量。

Figure 22.9:動脈血壓調控的主要機制及抗高血壓藥物的作用位點

常見抗高血壓藥物副作用比較:

藥物姿態性低血壓性功能障礙其他重要副作用
Thiazide 利尿藥±++頻尿、痛風、血糖耐受異常、低鉀
ACEI±乾咳、首劑低血壓、致畸
ARB致畸、腎動脈狹窄患者腎損害
鈣離子拮抗藥±踝部水腫
β 阻斷藥+支氣管痙攣、疲勞、四肢冰冷
α₁ 拮抗藥++首劑低血壓

心衰竭(Heart Failure)#

心衰竭是心輸出量不足以滿足代謝需求的臨床症候群,預後極差(嚴重者 6 個月死亡率 50%)。

病理機轉中的惡性循環: 心輸出量下降 → 腎血流減少 → RAAS 活化 → Na⁺/水瀦留 → 水腫加重;同時交感系統過度活化,形成正回饋惡化。

Figure 22.10:心衰竭的病理機轉及主要治療藥物作用位點

主要藥物治療策略:

  • Loop 利尿藥(如 furosemide):減少水腫、肺水腫
  • ACEI / ARB:抑制 RAAS,降低前後負荷,延長存活
  • β 阻斷藥(metoprolol、bisoprolol、carvedilol):低劑量起步,已證實延長穩定期患者存活
  • 醛固酮拮抗藥(spironolactone、eplerenone):拮抗「醛固酮逃脫(aldosterone escape)」現象,進一步降低死亡率
  • Digoxin(Ch. 21):用於合併心房顫動者,可改善症狀,但不降低竇性心律患者死亡率
  • Hydralazine + 長效有機硝酸鹽:降後負荷 + 降前負荷,在非裔美國人中顯示存活改善

PDE III 抑制藥(如 milrinone)可短期增加心輸出量,但長期使用增加死亡率(可能與心律不整有關),不建議常規使用。

休克(Shock)#

休克的核心是重要器官灌注不足,常見病因包括出血、燒傷、細菌感染、過敏性反應、心肌梗塞。

休克時不適當血管擴張的機制:

  • KATP 通道活化(ATP 下降、乳酸與 H⁺ 上升)
  • NO 合成增加(活化 myosin light-chain phosphatase 與 KCa 通道)
  • ADH 相對不足(急性出血後神經垂體 ADH 耗竭)

Figure 22.11:低血容量性休克病理機轉簡化示意圖

治療原則(證據有限):

  • 補充血容量(低血容量者)
  • 抗生素(持續細菌感染)
  • 腎上腺素(adrenaline):過敏性休克的救命藥物
  • Vasopressin:在對腎上腺素有阻力時仍可升血壓
  • Drotrecogin alpha(重組活化蛋白 C):嚴重敗血性休克伴多重器官衰竭,已核准使用
  • 正性肌力藥(dobutamine、levosimendan)

周邊血管疾病(Peripheral Vascular Disease)#

動脈粥樣硬化累及周邊動脈,典型症狀為間歇性跛行(claudication)。藥物治療包括:

  • 抗血小板藥(aspirin、clopidogrel)
  • Statin 類藥物(降低缺血性事件風險)
  • ACEI(如 ramipril)
  • Cilostazol(PDE III 抑制藥):多項安慰劑對照試驗顯示可改善無痛步行距離

雷諾氏病(Raynaud’s Disease)#

小動脈和小動脈不適當收縮,導致手指蒼白 → 發紺 → 充血的三色變化。

  • 治療基礎:戒菸(至關重要)、保暖
  • β 阻斷藥為禁忌
  • 血管擴張藥(nifedipine):重症患者有效
  • PGI₂、CGRP:效果持久但給藥困難

肺動脈高壓(Pulmonary Hypertension)#

正常成人肺動脈收縮壓約 20 mmHg。肺動脈高壓可為特發性(idiopathic PAH)或繼發於其他疾病。

藥物治療(依嚴重程度):

  • 較輕度:ET 受體拮抗藥(bosentan、ambrisentan、sitaxentan,口服)
  • 較重度:
    • 前列腺素類似物(iloprost、treprostinil、beraprost,皮下或吸入)
    • Epoprostenol(PGI₂):長期靜脈輸注,已顯示改善存活率
    • 吸入 NO:用於新生兒肺高壓危象(加護病房)
    • Sildenafil(PDE V 抑制藥):已核准用於此適應症

Figure 22.12:Epoprostenol 靜脈治療與對照組在原發性肺動脈高壓患者的存活率比較

抗凝藥(oral anticoagulants)、利尿藥、氧氣、Digoxin 亦常作為輔助治療。