从药理学视角看短效支气管舒张剂在哮喘急性发作中合理应用

支气管舒张剂简介支气管舒张剂是能够松弛支气管平滑肌，扩张支气管，减轻气道阻力、缓解气流受限的一类药物。短效支气管舒张剂是指作用时间较短的这类药物，主要包括：1β2受体激动剂——特布他林、沙丁胺醇2抗胆碱能药——异丙托溴铵3茶碱类药物——氨茶碱、喘定第一页，共44页。支气管舒张剂的历史MarioCazzola,etal.PharmacologyandTherapeuticsofBronchodilators.PharmacolRev.2012;64:450–504.肾上腺素（非选择性α-受体及β2受体激动剂）麻黄传统中药异丙肾上腺素（第一个β2受体激动剂)

奥西那林（非选择性及β1及β2受体激动剂）非诺特罗，沙丁胺醇，特布他林（选择性β2受体激动剂，短效)沙美特罗，福莫特罗（选择性β2受体激动剂，长效)左旋沙丁胺醇，阿福特罗（选择性β2受体激动剂，长效，R-手性异构体)新型化合物（一天一次的超长效β2受体激动剂)颠茄/曼佗罗(抗胆碱能生物碱：阿托品和曼佗罗)印度医学17世纪使用含有曼佗罗或阿托品的卷烟治疗(非选择性M胆碱能受体拮抗剂)异丙托溴铵(非选择性M胆碱能受体拮抗剂)氧托溴铵(比异丙托溴铵更长效)噻托溴铵(M1和M3受体选择性，一天一次，长效胆碱能受体拮抗剂)新型化合物（一天一次的长效M胆碱能受体拮抗剂)浓缩咖啡（咖啡因）茶（茶碱）可可碱，氨茶碱新型化合物（苄胺茶碱，

溴醋茶碱，多索茶碱)第二页，共44页。常用支气管舒张剂作用机制简介G.E.PBkes,etal.IpratropiumBromide:AReviewofitsPharmacologicalPropertiesandTherapeuticEfficacyinAsthmaandChronicBronchitis.Drugs.1980;20:237-266.糖皮质激素抑制炎症水肿粘液分泌支气管收缩刺激递质的释放肥大细胞脱颗粒[I型变态反应]支气管黏膜细胞支气管肌细胞感染抗菌药物体液性介质组胺5-羟色胺慢反应物质

嗜酸性粒细胞趋化因子血小板活化因子激肽抑制肥大细胞释放体液性介质色甘酸钠的保护β2受体激动剂、茶碱（甲基黄嘌呤）、抗胆碱能药物对释放的抑制糖皮质激素收缩β-受体激动剂的刺激β-肾上腺素受体腺苷酸环化酶磷酸二酯酶支气管舒张支气管收缩支气管收缩磷酸二酯酶茶碱（甲基黄嘌呤）的抑制鸟苷酸环化酶胆碱能受体抗胆碱能药物的抑制（如异丙托溴铵）增加胞浆内Ca2+第三页，共44页。2014GINA对不同药物的推荐级别GINA2014.SABA首选吸入型SABA的按需使用是缓解症状的首选措施。SABA可以极其有效地快速改善哮喘的症状（证据水平A）SAMA重度发作时联合使用SAMA仅作为重度急性发作的联合用药，或SABA疗效不佳时的备选药物茶碱不推荐由于疗效和安全性都比较差，茶碱已不再被推荐第四页，共44页。为什么GINA指南对不同药物的推荐级别不同？SABAvsSAMA受体分布起效时间作用强度剂量与配伍茶碱治疗窗疗效副作用第五页，共44页。为什么GINA指南对不同药物的推荐级别不同？SABAvsSAMA受体分布起效时间作用强度剂量与配伍茶碱治疗窗疗效副作用第六页，共44页。SABA与SAMA的药理作用比较1.从受体分布来看2.从药物的支气管舒张作用来看3.从剂量和配伍来看第七页，共44页。β受体和M受体在肺部的分布TIkeda,etal.BrJPharmacol.

2012Jul;166(6):1804-14β2受体的密度随气道级数的增大而增加，在肺泡水平有很高的分布。M受体中M3亚型的支气管舒张作用最强，M3受体在大气道的分布较小气道密集。段支气管段支气管肺实质亚段支气管亚段支气管肺实质M胆碱能受体β受体受体分布（/mg蛋白）第八页，共44页。M受体拮抗剂主要作用于大气道，

β受体激动剂主要作用于小气道在两组支气管舒张功能基本相同的条件下，阿托品比乙基异丙肾上腺素的解剖死腔(VD)增加更多(p<0.01)；而乙基异丙肾上腺素比阿托品的闭合容积(CV)增加更多(p<0.005)。因而推测抗胆碱能药对中央气道的作用更大而β受体激动剂对周围气道的作用更大。HensleyMJ,etal.JApplPhysiolRespirEnvironExercPhysiol.

1978;45(5):778-82为研究M、β受体在气道分布部位的不同，选取5例男性健康志愿者（28-42岁），对解剖死腔和密闭容积采用修正的单次呼吸技术测定。测定基线数据后，分别在2个不同的日期随机吸入1%的阿托品或异丙肾上腺素溶液，并使每次给药产生相同的支气管扩张作用。（本研究使用乙基异丙肾上腺素是由于它比异丙肾上腺素对心脏的刺激更少）与基线相比的改变（%）β受体激动剂(乙基异丙肾上腺素)M受体拮抗剂(阿托品)注：VD——解剖死腔存在于大气道，CV——闭合容积更多存在于小气道。第九页，共44页。相对于大气道，哮喘患者小气道功能明显受损，肺外周阻力是正常人的7-8倍健康人和哮喘患者的肺功能FEF25-75：用力呼气中期平均流量（meanforcedexpiratoryflowduringthemiddlehalfoftheFVC）；Rp：肺外周阻力（Peripherallungresistance）。（研究设计：6例健康志愿者和9例哮喘患者，测定FEF25-75及Rp等指标）结论：哮喘患者的小气道功能比健康志愿者明显下降(p<0.05)，肺外周阻力是健康志愿者的7.7倍(p<0.05)。WagnerEM,etal.AmRevRespirDis.

1990Mar;141(3):584-8第十页，共44页。相对于大气道，

哮喘患者小气道阻力明显增加哮喘患者的气道阻力与健康志愿者的比较健康志愿者哮喘组肺总阻力中央气道阻力外周气道阻力吸入阻力(cmH2O/L/s)呼出阻力(cmH2O/L/s)*：p<0.015例健康志愿者，10例哮喘患者(在12个月内持续FEV1<70%预计值)，分别使用导管头微压计测定肺总阻力、中央气道阻力和外周气道阻力。结论：哮喘患者的大气道阻力在呼气时明显增加（p<0.01），而小气道阻力在吸入和呼出时均大幅增加（p<0.01）。YanaiM,etal.JApplPhysiol.

1992Mar;72(3):1016-23.第十一页，共44页。小气道炎症在哮喘患者中广泛存在，而且影响影响哮喘的严重程度MarcoContoli,etal.CurrOpinPulmMed.2015Jan;21(1):68-73.

在内径小于2mm的周围支气管（小气道）发生的病变在各级哮喘患者都是十分常见的：临床表现从轻度到极危重。有趣的是，哮喘不仅出现小气道异常，而且小气道的病变程度与疾病严重程度成正比。第十二页，共44页。β受体激动剂(特布他林)对小气道病变有改善作用，

M受体拮抗剂(异丙托溴铵)对小气道病变的改善不明显vanHarenEH,etal.EurRespirJ.

1991Mar;4(3):301-7.MEF50：50%肺活量时的最大呼气流速(maximalexpiratoryflowwhen50%TLCremainsinthelung）,是反应小气道功能的指标*：P<0.001。（研究设计：分别在2个不同日期，20例气流受限的囊胞性纤维症患者（平均26岁）吸入1-2mg特布他林或40-80μg异丙托溴铵，观察

特布他林给药后20分钟、异丙托溴铵40分钟的MEF50变化等。）MEF50的改变（%）基线1mg特布他林2mg特布他林基线40μg异丙托溴铵80μg异丙托溴铵结论：特布他林1mg及2mg的MEF50较基线明显升高（P<0.001）；异丙托溴铵40μg及80μg的MEF50较基线无明显改变。第十三页，共44页。SABA与SAMA的药理作用比较1.从受体分布来看2.从药物的支气管舒张作用来看3.从剂量和配伍来看第十四页，共44页。异丙托溴铵的低穿透性导致起效时间长异丙托溴铵是阿托品的季胺衍生物，具有高度的电离性且不能很好地穿透脂质膜，限制了它在肺部的沉积率13..4.NialsAT,etal.BrJPharmacol.1993;110(3):1112-6短效β2激动剂拥有脂溶性，可以穿透脂质膜，迅速作用于β受体特布他林沙丁胺醇脂溶性2,3LogP=0.55LogP=0.44Ot50起效时间(min)43.0（±0.4）3.3（±0.3）第十五页，共44页。SABA比SAMA起效更快，作用更强PakesGE,

etal.Ipratropium

bromide:a

review

ofits

pharmacological

properties

and

therapeutic

efficacy

in

asthma

and

chronicbronchitis.Drugs.

1980;20(4):237-66，短效β2受体激动剂的起效时间为数分钟，达峰时间仅为30分钟，而异丙托溴铵的起效时间为半小时，达峰时间需1.5小时，因此在支气管哮喘急性发作早期起支气管舒张作用的主要是SABA*表示两组间P<0.05吸入40μg的异丙托溴铵或200μg沙丁胺醇对FEV1的作用第十六页，共44页。特布他林较沙丁胺醇支气管扩张作用更持久1.BoG.Sirnonsson,etal.Actamed.scand.1972;192:371-3762.FREEDMANBJ.BrJDisChest.1972;66(3):222-229在一项随机双盲对照研究中，可逆性气道阻塞的患者(n=12)随机吸入增加剂量的沙丁胺醇(先给0.1mg+30分钟后再给0.2mg)或特布他林(先给0.25mg+30分钟后再给0.5mg)气雾剂，通过动态肺量测定法和最大呼气流速（PEFR）以及FEV1等观察药物疗效特布他林与沙丁胺醇2次给药后PEFR变化1结论：在开始5分钟内特布他林和沙丁胺醇的支气管扩张作用即可显著(significant)增加。特布他林有一个更显著增大的持续效应：在第2次吸入后的第3、4尤其是第5小时PEFR值显著(significantly)大于沙丁胺醇。特布他林与沙丁胺醇给药后

FEV1变化2FEV1变化（L)时间（分钟）结论：第3、4小时的FEV1值特布他林比沙丁胺醇更显著增大在一项自身对照研究中，12例哮喘患者先后给予250μg的特布他林和100μg的沙丁胺醇吸入，观察给药后4小时内的FEV1变化P=0.02P=0.05特布他林沙丁胺醇特布他林沙丁胺醇小时

30MIN第1次吸入单倍剂量第2次吸入单倍剂量PEFR的改变（L/min)(n=12)(n=12)第十七页，共44页。SABA对支气管舒张的作用强度取决于

对β2受体的激动作用结论：特布他林产生的支气管舒张效应与异丙肾上腺素等效时其浓度只有异丙肾上腺素浓度的5.4倍，而沙丁胺醇的等效浓度高达9倍，因此特布他林对β2受体的作用（支气管扩张作用）比沙丁胺醇强NialsAT,etal.BrJPharmacol.1993;110(3):1112-6.β受体激动剂对游离人体支气管扩张效应的比较激动剂等效浓度（异丙肾上腺素=1）起效时间（Ot50min）恢复时间（Rt50min）例数第十八页，共44页。SAMA对支气管舒张的作用强度

受到两个因素的影响异丙托溴铵的使用将导致ACh的增加，从而减弱对支气管的舒张作用4异丙托溴铵的M受体选择性差影响疗效的发挥1,2,3BarnesPJ.PhysiolRev.1992;72(3):699-729.

RubenDRestrepo.RESPIRATORYCARE.2007;52(7):833-851AyalaLE,etal.Chest.1989Dec;96(6):1285-91.LoendersB,et

al.JPharmacolExpTher.1992;263(2):773-9.第十九页，共44页。不同的M受体亚型在气道的作用不同M1的作用：促进ACh的释放，收缩气道平滑肌M2的作用：抑制ACh的释放，舒张气道平滑肌M3的作用：收缩气道平滑肌BarnesPJ.PhysiolRev.1992;72(3):699-729.

气道平滑肌节前神经副交感神经节节后神经第二十页，共44页。异丙托溴铵对M受体无选择性，

对M1、M2、M3受体均有作用RubenDRestrepo.RESPIRATORYCARE.2007;52(7):833-851第二十一页，共44页。动物实验：异丙托溴铵的支气管舒张

作用因M2的拮抗作用而延缓及减弱GroebenH,etal.Anesthesiology.

1996Oct;85(4):867-73.结论：直接吸入异丙托溴铵组，低浓度(0.01、0.1mg/ml)异丙托溴铵气雾剂收缩支气管(P<0.01)，高浓度的异丙托溴铵气雾剂(10mg/ml)舒张支气管。而预先静脉给予加拉明阻滞M2受体后，低浓度(0.01、0.1mg/ml)异丙托溴铵气雾剂也可以舒张支气管(P<0.01)，提示低剂量的异丙托溴铵通过初始的、更偏向M2受体的阻滞来收缩支气管，而大剂量异丙托溴铵阻滞M3受体产生支气管舒张作用。支气管舒张的比例(%)*:p<0.01;#:p<0.01对照加拉明异丙托溴铵剂量加拉明预处理后再吸入异丙托溴铵(n=2)直接吸入异丙托溴铵(n=6)直接吸入异丙托溴铵与静脉给予M2受体拮抗剂(加拉明)后再吸入异丙托溴铵对支气管舒张效果的对比（一个自身对照的动物实验，6条狗分别在不同日期依次给予不同浓度的异丙托溴铵气雾剂吸入(1ml)，2条狗静脉给予10mg/kg的加拉明后再吸入低浓度的异丙托溴铵(1ml)，使用高分辨率CT观察支气管对药物的反应）第二十二页，共44页。异丙托溴铵是一把“双刃剑”——大剂量在舒张气道平滑肌的同时导致ACh的增加，将减弱支气管舒张作用LoendersB,et

al.JPharmacolExpTher.1992;263(2):773-9.（兔的游离支气管，采用电刺激使支气管收缩，并释放ACh，观察不同浓度的异丙托溴铵产生支气管收缩和ACh释放的效应）结论：3×10-8M异丙托溴铵可以使支气管收缩明显受到抑制，同时明显增加ACh的释放异丙托溴铵浓度（M)支气管平滑肌收缩(g/g组织)ACh的释放(pmol/g组织)不含异丙托溴铵含异丙托溴铵*,P<0.05第二十三页，共44页。对哮喘急性发作：沙丁胺醇/异丙托溴铵复方制剂

与沙丁胺醇单药相比，治疗后FEV1并无显著差异FitzGeraldJM,etal.The

clinicalefficacy

ofcombination

nebulizedanticholinergic

and

adrenergicbronchodilatorsvs

nebulized

adrenergic

bronchodilator

alone

in

acuteasthma.CanadianCombiventStudyGroup.Chest.1997;111(2):311-5.一项多中心、双盲随机对照研究，哮喘急性发作患者(年龄18-55岁，FEV1<70%预计值），沙丁胺醇/异丙托溴铵组(n=171)使用3mg沙丁胺醇和0.5mg异丙托溴铵吸入，沙丁胺醇组(n=171)使用3mg沙丁胺醇。结果两组FEV1的差异未达统计学意义FEV1（L/分）时间（分钟）P>0.05P>0.05沙丁胺醇/异丙托溴铵沙丁胺醇第二十四页，共44页。SABA+SAMA较SABA单药在急性哮喘的轻中度

发作无明显获益，仅限在重度时才有效果PlotnickL,etal.CochraneDatabaseSystRev.2000;(4):CD000060.

结论：SAMA的添加治疗比SABA单药在轻-中度哮喘急性发作中入院率无明显下降；只有在重度哮喘急性发作中，才能显著降低患儿的入院率(RR

0.71;95%CI0.58to0.89)。相对风险（RR）

轻度中度中-重度重度RR（95%CI）1.46（0.40,5.31）0.77(0.48,1.22)0.75(0.45,1.25)0.71(0.58,0.89)研究数1225统计学意义无无无有CochraneCollaboration荟萃分析:SAMA+SABA与SABA单药的入院率比较轻度中度中-重度重度501212Trials(N=1498)第二十五页，共44页。SABA和SAMA药理作用的总结药物受体分布起效时间达峰时间维持时间其它SABA在大小气道广泛分布1，以小气道为主2数分钟330分钟36-8小时3可穿透脂质膜，肺部沉积率较高SAMA作用以大气道为主230分钟31.5小时36-8小时3不易穿透脂质膜，肺部沉积率低41.MarioCazzola,etal.PharmacologyandTherapeuticsofBronchodilators.PharmacolRev.2012;64:450–504.2.HensleyMJ,etal.Distributionofbronchodilatationinnormalsubjects:betaagonistversusatropine.JApplPhysiolRespirEnvironExercPhysiol.

1978;45(5):778-823.PakesGE,

etal.Ipratropium

bromide:a

review

ofits

pharmacological

properties

and

therapeutic

efficacy

in

asthma

and

chronicbronchitis.Drugs.

1980;20(4):237-664.DouglasS.Gardenhire.FocusJournal.2008;May/Jun:68-69.因此，GINA推荐：吸入型SABA的按需使用是缓解症状的首选措施。SABA可以极其有效地快速改善哮喘的症状SAMA仅作为重度急性发作的联合用药，或SABA疗效不佳时的备选药物第二十六页，共44页。SABA与SAMA的药理作用比较1.从受体分布来看2.从药物的支气管舒张作用来看3.从剂量和配伍来看第二十七页，共44页。SABA的剂量与疗效存在线性关系结论：沙丁胺醇产生的FEV1变化与剂量呈明显的线性关系。44例哮喘患者依次使用MDI吸入1.25mg、2.5mg、5mg、10mg、15mg的沙丁胺醇气雾剂，以观察增加剂量对FEV1变化的影响。NelsonHSetal.JAllergyClinImmunol.

1983;72(4):371-5.FEV1的变化(L)均值±标准差沙丁胺醇的给药剂量(mg)109845671231.25mg2.5mg5mg10mg15mg0第二十八页，共44页。沙丁胺醇/异丙托溴铵复方制剂中沙丁胺醇

的剂量只有3mg，为正常剂量的60%以常见的一款沙丁胺醇/异丙托溴铵复方制剂为例：其中沙丁胺醇含量相当于2.5mg成分相当于硫酸沙丁胺醇3.0mg沙丁胺醇碱2.5mg异丙托溴铵0.5mg异丙托溴铵—水合物0.522mg可必特(吸入用复方异丙托溴铵溶液）说明书第二十九页，共44页。小剂量SABA改善肺功能存在个体差异较大，

疗效不确定时间（分钟）第1剂SABA产生的FEV1变化SchuhS,etal.Pediatrics.

1989Apr;83(4):513-8.大剂量大剂量小剂量小剂量第2剂SABA产生的FEV1变化32例重度急性哮喘儿童(5-17岁)随机分成2组，使用雾化沙丁胺醇每20分钟一次，共使用6次，分为大剂量组0.15mg/kg体重(n=16)，小剂量组0.05mg/kg体重(n=16)，测定治疗前后的FEV1等肺功能的改变。结论：60分钟后大剂量组的FEV1比小剂量组显著升高(p<0.05)(除了第120分钟时）。两组震颤、兴奋、呕吐等副作用无明显差异。（第2剂的小剂量组产生的FEV1每个患儿个体差异很大，存在疗效不确定问题）FEV1的变化（%）Lowdose:20kg儿童按0.05mg/kg使用沙丁胺醇剂量为1.0mg(异丙托溴胺复方制剂0.5支)Highdose:20kg儿童按0.15mg/kg使用沙丁胺醇剂量为3.0mg(沙丁胺醇0.6支)第三十页，共44页。沙丁胺醇/异丙托溴铵复方制剂不可与其他雾化吸入药物联合使用洪建国,等.儿童常见呼吸道疾病雾化吸入治疗专家共识.中国实用儿科杂志,2012,27(4):265-269.注：1）异丙托溴铵和沙丁胺醇有用于雾化吸入的复方溶液，其药品说明书中指出，不要把本品与其他任何药品混在同一雾化器中使用；2）盐酸氨溴索产品说明书未推荐雾化吸入使用，临床上常用，但目前尚无配伍的药理学研究以及明确的疗效证据；字母C绿色阴影部分表示临床研究中有证据证实此种配伍的稳定性和相容性，但需注意尽量即刻使用；字母NI黄色阴影表示没有足够的证据评价相容性，除非将来获得进一步的证据，否则应避免使用此种配伍第三十一页，共44页。雾化需要使用雾化液：静脉注射液可能具有刺激性，不宜用于雾化静脉制剂并不完全适用于雾化给药，静脉制剂中含有添加剂，如酚、亚硫酸盐等，可诱发支气管哮喘对呼吸道刺激性较强的药物不宜作雾化吸入。碱性药液、高渗盐水以及蒸馏水可引起气道高反应性，导致支气管痉挛，应避免用于雾化吸入油性制剂也不能以吸入方式给药，否则可引起脂质性肺炎成人慢性气道疾病雾化吸入治疗专家共识.中国呼吸与危重监护杂志.2012;11(2):105-110第三十二页，共44页。苏顺中特布他林含量只有博利康尼的5%苏顺规格:1ml:0.25mg/支（博利康尼的1/20）第三十三页，共44页。特布他林雾化治疗的常规剂量的选择WeberRW,etal.JAllergyClinImmunol.1979Feb;63(2):116-21.结果：特布他林雾化给药累积剂量在1.5-9mg之间药效呈线性关系，没有明显的药效平台期；因为未出现心血管不良反应，所以震颤和紧张足以成为限制患者的接受度和顺应性的指标；因此特布他林作为雾化剂做常规治疗的最佳剂量为4-5mg。特布他林雾化治疗的累积剂量与FEV1改善的关系特布他林吸入的累积剂量（mg）FEV1的改善（%）特布他林雾化治疗的累积剂量与不良反应的关系不良反应发生率心血管不良反应无震颤、紧张1例在6mg后明显震颤，1/3的患者在7.5mg后出现震颤（（8例哮喘患者，每次通过驱动雾化给予特布他林1.5mg，持续4-5分钟/次,间隔25分钟/次，直到最大累积剂量9mg为止）第三十四页，共44页。为什么GINA指南对不同药物的推荐级别不同？SABAVsSAMA受体分布起效时间作用强度剂量与配伍茶碱治疗窗疗效副作用第三十五页，共44页。茶碱是非选择性磷酸二酯酶抑制剂，不同磷酸二酯酶亚型在体内所起的作用不同茶碱主要通过非选择性抑制磷酸二酯酶（PDE3、PDE4），减少cAMP向AMP的转化，导致支气管舒张1分类分布副作用代表药物PDE3的抑制心血管和气管平滑肌、大部分的免疫炎症细胞等。心悸、心律失常氨力农、米力农PDE4的抑制主要分布于气管平滑肌、各种炎性细胞（如肥大细胞等）内恶心、呕吐、头痛咯利普兰、吡拉米特PeterJ.Barnes.Pharmaceuticals.2010,3,725-747.李小明，等.安徽医药.2006,10(6):464-466PDE有11个亚型，与支气管舒张作用相关亚型的分布及作用1,2第三十六页，共44页。茶碱的效果与血药浓度密切相关S.Makino,etal.ClinicalandExperimentalAllergy.1996;26(Suppl2):47-54.茶碱的最佳治疗窗<10μg/ml茶碱的疗效不佳10-20μg/ml茶碱的最佳治疗窗>20μg/ml容易中毒第三十七页，共44页。茶碱的支气管舒张效果与血药浓度密切相关MitenkoPA,etal.NEnglJMed1973;289:600–603.茶碱的FEV1与血药浓度关系血清茶碱浓度(mg/L)FEV1的改善(%)结论：茶碱的FEV1改善与血药浓度呈正相关。观察6例哮喘患者对静脉使用茶碱的FEV1的变化，给予5.6mg静脉茶碱第三十八页，共44页。血药浓度低，茶碱解除支气管痉挛的疗效不足TURNER-WARWICKM.BrMedJ.

1957