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臨床常用的茶堿類藥物主要有二羥丙茶堿（喘定）、氨茶堿和多索茶堿。這三種藥物均屬于茶堿的衍生物，都可用于支氣管哮喘、喘息型支氣管炎、阻塞性肺氣腫的治療，但各有特點。
二羥丙茶堿的平喘作用與氨茶堿相似，其擴張支氣管的作用僅為氨茶堿的1/10，心臟興奮作用為氨茶堿的1/20~1/10。因此，二羥丙茶堿不適用于喘息急性嚴重發作，比較適用于伴心動過速及不可耐受茶堿的哮喘患者。
二羥丙茶堿口服或注射后能迅速吸收，半衰期約為2～2.5小時。二羥丙茶堿主要以原形隨尿排出，不經過肝臟代謝，在體內不會轉化為茶堿，與其它藥物之間的相互作用最少。
但需牢記一點：二羥丙茶堿、氨茶堿、多索茶堿、咖啡因或其他黃嘌呤類藥合用時，毒性存在累加作用，不宜聯合使用。
氨茶堿的臨床應用已在減少。部分是由于氨茶堿有較大個體差異和嚴重不良反應，主要還是由于：其支氣管擴張作用不如吸入性β2受體激動藥，如特布他林、沙丁胺醇等；其抗炎作用不如吸入性糖皮質激素，如布地奈德、糠酸莫米松等。
然而，氨茶堿在哮喘治療中仍不可或缺：
一是，低于支氣管擴張作用以下的小劑量氨茶堿有一些抗哮喘作用，推薦的血漿水平為5~15mg/L。
二是，低劑量氨茶堿能增強COPD患者對糖皮質激素的反應，并逆轉對糖皮質激素的耐受性；
三是，因氨茶堿緩釋制劑能夠維持通宵的治療濃度，因而對夜間的發作的哮喘患者有效。
茶堿類藥的作用機制主要包括：非選擇性地抑制磷酸二酯酶（PDE）、促進內源性腎上腺素釋放、阻斷腺苷受體、抗炎作用，以及增強呼吸機收縮力等。
呼吸道存在4種亞型的腺苷受體，茶堿類藥物主要抑制腺苷A1受體。茶堿類藥物通過抑制腺苷A1受體，既可對抗腺苷等對呼吸道的收縮作用，但同時也增強心臟收縮力，并可誘發嚴重心律失常。
研究表明，多索茶堿抑制支氣管痙攣的作用是氨茶堿的10~15倍，抑制腺苷A1受體的作用約為氨茶堿的1/10。與氨茶堿相比，多索茶堿的作用更強，心臟毒副作用更小。
多索茶堿主要在肝臟代謝，其代謝產物主要為羥乙基茶堿和極少量的茶堿等。
研究結果顯示，除阿奇霉素、莫西沙星外，大環內酯類和氟喹諾酮類對氨茶堿影響較大，需要減量或監測血藥濃度；大環內酯類和大多數氟喹諾酮對多索茶堿代謝影響不明顯，但與依諾沙星、環丙沙星合用時仍宜減少劑量