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硝酸甘油主要用于治疗和预防各种类型心绞痛，舌下给药能迅速缓解急性发作，是目前抗心绞痛药中最有效的药物。可用其油膏敷于胸部和背部，在给药后1～3h能改善运动耐量，作用持续3～6h，可预防心绞痛发作。此外，也用于充血性心力衰竭及急性心肌梗死的治疗，减轻心脏的前后负荷，降低心肌耗氧量，改善缺血区血流供应，缩小心肌梗死的范围

硝酸酯类进入平滑肌细胞分解为一氧化氮（NO），这种分解需要来自半脱氨酸的硫氢基的干预，进一步降解为亚硝酸巯基，后者活化血管平滑肌细胞内的鸟苷酸环化酶，产生环鸟核苷单磷酸，它使钙离子从细胞释放而松弛平滑肌。

硝酸酯类进入平滑肌细胞分解为一氧化氮（NO），这种分解需要来自半脱氨酸的硫氢基的干预，进一步降解为亚硝酸巯基，后者活化血管平滑肌细胞内的鸟苷酸环化酶，产生环鸟核苷单磷酸，它使钙离子从细胞释放而松弛平滑肌。主要作用有：（1）降低心肌氧耗量。（2）扩张冠状动脉和侧支循环血管，增加缺血区域尤其是心内膜下的血液供应。（3）降低肺血管床压力和肺毛细血管楔压，增加左心衰竭患者的每搏输出量和心输出量，改善心功能。（4）轻微的抗血小板聚集作用。

硝酸甘油由于扩张冠脉，大剂量血压下降，可反射性的加快心率。