藥化-青蒿素

青蒿素,從中國(guó)走向世界的歷程,小組成員：劉明琛 劉艷萍 朱奡 胡飛柳 龐曉敏 劉霄,緒論中藥從中國(guó)走向世界從天然青蒿，黃花蒿中提取青蒿素青蒿素的化學(xué)合成及結(jié)構(gòu)、靶點(diǎn)青蒿素抗瘧作用機(jī)理及構(gòu)效關(guān)系總結(jié)及展望,緒論,中藥在中國(guó)古籍中通稱(chēng)“本草”。我國(guó)最早的一部中藥學(xué)專(zhuān)著是漢代的神農(nóng)本草經(jīng)，唐代由政府頒布的新修本草是世界上最早的藥典。唐代孫思邈編著的備急千金要方和千金翼方集唐代以前診治經(jīng)驗(yàn)之大成，對(duì)后世醫(yī)家影響極大。明代李時(shí)珍的本草綱目，總結(jié)了16世紀(jì)以前的藥物經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后世藥物學(xué)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。中藥按加工工藝分為中成藥、中藥材。,近年來(lái)，隨著國(guó)際中醫(yī)、針灸事業(yè)的不斷發(fā)展，各國(guó)相繼成立了官方或民間的研究機(jī)構(gòu)，開(kāi)展中醫(yī)藥、針灸的理論及臨床研究，并應(yīng)用10多種文字，出版了60多種中醫(yī)、針灸學(xué)術(shù)刊物和一些專(zhuān)著。目前世界上已有120多個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)立了中醫(yī)藥機(jī)構(gòu)，全球采用中醫(yī)藥、針灸、推拿治療疾病的人數(shù)，已占世界總?cè)丝诘娜种灰陨?，中醫(yī)藥、針灸的療效已得到各國(guó)政府及人民的信任和不同程度的支持。,瘧疾簡(jiǎn)介,瘧疾是經(jīng)按蚊叮咬或輸入帶瘧原蟲(chóng)者的血液而感染瘧原蟲(chóng)所引起的蟲(chóng)媒傳染病。寄生于人體的瘧原蟲(chóng)共有四種，即間日瘧原蟲(chóng)，三日瘧原蟲(chóng)，惡性瘧原蟲(chóng)和卵形瘧原蟲(chóng)。在我國(guó)主要是間日瘧原蟲(chóng)和惡性瘧原蟲(chóng)；其他兩種少見(jiàn)，近年偶見(jiàn)國(guó)外輸入的一些病例。不同的瘧原蟲(chóng)分別引起間日瘧、三日瘧、惡性瘧及卵圓瘧。本病主要表現(xiàn)為周期性規(guī)律發(fā)作，全身發(fā)冷、發(fā)熱、多汗，長(zhǎng)期多次發(fā)作后，可引起貧血和脾腫大。,抗瘧藥,氯喹（choroguine）：人工合成的4-氨喹啉類(lèi)衍生物對(duì)各種瘧原蟲(chóng)的紅細(xì)胞內(nèi)期裂殖體有殺滅作用，可迅速控制癥狀。也可用于癥狀抑制性預(yù)防。其特點(diǎn)是療效高，生效快。對(duì)紅細(xì)胞外期無(wú)效。因其影響DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄并致氨基酸缺乏而抑制瘧原蟲(chóng)的分裂繁殖。常規(guī)劑量不良反應(yīng)少且輕微，大劑量可引起視力障礙及肝腎損害。,奎寧（Quinine）：對(duì)各種瘧原蟲(chóng)的紅細(xì)胞內(nèi)期滋養(yǎng)體有殺滅作用，能控制臨床癥狀。主要用于耐氯喹或耐多藥的惡性瘧，尤其是腦型瘧疾的救治。不良反應(yīng)有金雞納反應(yīng)，心肌抑制作用，特異質(zhì)反應(yīng)，子宮興奮作用和中樞抑制作用。伯氨喹（Primaquine）主要對(duì)間日瘧繼發(fā)性紅細(xì)胞外期和各種瘧原蟲(chóng)的配子體有較強(qiáng)的殺滅作用，是根治間日瘧和控制瘧疾傳播的最有效的藥物。此藥毒性大，6-磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏癥的患者易發(fā)生急性溶血性貧血和高鐵血紅蛋白血癥。,青蒿素（Artemisinin）和蒿甲醚（Artemether）：青蒿素的過(guò)氧基團(tuán)可產(chǎn)生自由基，對(duì)紅細(xì)胞內(nèi)期滋養(yǎng)體有殺滅作用，用于治療間日瘧、惡性瘧，對(duì)腦型瘧和耐氯喹蟲(chóng)株感染仍有良好療效。但大劑量對(duì)動(dòng)物胚胎有毒性作用，孕婦禁用。蒿甲醚抗瘧活性比青蒿素強(qiáng)，近期復(fù)發(fā)率較低，不良反應(yīng)較輕。但最大缺點(diǎn)是復(fù)發(fā)率高。不良反應(yīng)少見(jiàn)。,中藥青蒿，古名“菣”(qn)。菊科植物青蒿干燥的地上部分?；ɡ倨诓墒?，取地上部分，切碎，曬干。清熱解暑，截瘧。用于暑邪發(fā)熱，瘧疾寒熱，是一種廉價(jià)的抗瘧疾藥。氣香特異，味微苦，有清涼感。以色綠，葉多，香氣濃者為佳。始載于馬王堆出土五十二病方 神農(nóng)本草經(jīng) 。晉葛洪 肘后備急方 治瘧 病方載有 : “ 青篙 一握 , 以水二升漬 , 絞取汁盡服之 ”此后 , 宋、元、明各家醫(yī)籍本草均有以復(fù)方“青篙湯”、“截瘧青篙丸 ” 、“青篙散”治瘧 。,藥學(xué)通報(bào)1979年第14卷第12期,黃花蒿又名黃蒿，是菊科蒿屬的一年生草本植物為中國(guó)傳統(tǒng)中草藥。其有效成分-青蒿素在抗瘧方面與傳統(tǒng)的奎寧類(lèi)抗瘧藥物具有不同的作用機(jī)理。在青蒿素的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了多種衍生物雙氫青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚、蒿乙醚，均有抗瘧、抗孕、抗心律失常和腫瘤細(xì)胞毒性等作用。目前青蒿素用于瘧疾防治的價(jià)值已被人類(lèi)認(rèn)識(shí)和接受，世界衛(wèi)生組織已把青蒿素的復(fù)方制劑列為國(guó)際上防治瘧疾的首選藥物。,提取,從青蒿中提取青蒿素的方法以萃取原理為基礎(chǔ)，主要有乙醚浸提法和溶劑汽油浸提法。投料加水蒸餾冷卻油水分離精油；非揮發(fā)性成分主要采用有機(jī)溶劑提取，柱層析及重結(jié)晶分離，干燥破碎浸泡、萃?。ǚ磸?fù)進(jìn)行）濃縮提取液粗品精制。,青篙素為無(wú)色針狀結(jié)晶 , 屬倍半萜內(nèi)脂, 熔點(diǎn)為156一157，分子式C15H22O5經(jīng)紅外，核磁，鹽酸羥胺反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)驗(yàn)證。,化學(xué)學(xué)報(bào) 1979年5月，第39卷 第2期,絕對(duì)構(gòu)型的確定,青蒿素的絕對(duì)構(gòu)型經(jīng)旋光色散及X-射線單品衍射所確定，證明應(yīng)為I所示，而并非其對(duì)映體I。,I,I,青蒿素的化學(xué)合成,半合成路線:從青蒿酸為原料出發(fā)，經(jīng)過(guò)五步反應(yīng)得到青蒿素，總得率約為35-50%。,青蒿酸,重氮甲烷、碘甲烷、酸,氯化鎳，硼氫化鈉,二氫青蒿酸甲酯,四氫呋喃氫化鋁鋰,青蒿醇,甲醇溶液中臭氧氧化,二甲苯、對(duì)苯磺酸,環(huán)狀烯醚,亞甲基藍(lán),光氧化,脫羧青蒿素,四氧化釕氧化體系,青蒿素,全合成：應(yīng)用關(guān)鍵化合物烯醇醚在低溫下的光氧化反應(yīng)引進(jìn)過(guò)氧基的全合成路線，反應(yīng)以(-)-2-異薄荷醇為原料，保留原料中的六元環(huán)，環(huán)上三條側(cè)鏈烷基化，形成中間體，最后環(huán)合成含過(guò)氧橋的倍半萜內(nèi)酯。許杏祥等于1986年報(bào)道了青蒿素的化學(xué)合成途徑，其合成以R-(+)-2香草醛為原料，經(jīng)十四步合成青蒿素。生物合成：青蒿素等倍半萜類(lèi)的生物合成在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，途徑屬于植物類(lèi)異戊二烯代謝途徑，可分為三大步:由乙酸形成FPP，合成倍半萜，再內(nèi)酯化形成青蒿素。FPP二烯倍半萜青蒿酸二氫青蒿酸二氧青蒿酸過(guò)氧化物青蒿素。,青蒿素的體內(nèi)過(guò)程（ADMET）,采用3H-青蒿素液體閃爍計(jì)數(shù)法、整體放射自顯影法及薄層層析顯色定量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果小鼠口服3H-青蒿素后，血液內(nèi)放射性迅速上升?？诜蠓植紡V泛，1小時(shí)開(kāi)始達(dá)到高峰，同位素法表明各組織中膽、肝、腦、骨、血液含量較高?？诜?4小時(shí)內(nèi)，80%放射性從糞、尿中排除，顯色法結(jié)果類(lèi)似。尿液組分經(jīng)分離結(jié)晶后，經(jīng)IR,NMR分析，確定了以下三個(gè)結(jié)構(gòu)：,氫化青蒿素I氫化還原青蒿素II結(jié)構(gòu)III,對(duì)氨基苯甲酸對(duì)抗青蒿素抗瘧作用實(shí)驗(yàn)表明青蒿素的抗瘧作用不被對(duì)氨基苯甲酸所對(duì)抗。青蒿素對(duì)鼠瘧原蟲(chóng)超微結(jié)構(gòu)的影響表明給藥后滋養(yǎng)體開(kāi)始出現(xiàn)食物泡膜及線粒體的改變。青蒿素的抗瘧作用并非是干擾了瘧原蟲(chóng)的葉酸代謝，而干擾其表膜-線粒體功能。作用類(lèi)型不同于氯喹、乙胺嘧啶、伯喹、磺胺等抗瘧藥。瘧原蟲(chóng)細(xì)胞含有較高的鐵成分，而青蒿素可以結(jié)合鐵元素，產(chǎn)生自由基，破壞細(xì)胞膜。,青蒿素的抗瘧作用機(jī)理,藥理實(shí)驗(yàn)證明，青蒿素在體內(nèi)吸收快，分布廣，排泄快，毒副作用下。據(jù)鼠瘧、猴瘧模型的實(shí)驗(yàn)觀察，證明青蒿素主要作用于瘧原蟲(chóng)紅內(nèi)期。,關(guān)于青蒿素作用靶點(diǎn)的探索,清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2008年第48卷第3期,青蒿素不是通過(guò)抑制這些基因所編碼的蛋白的活性來(lái)抑制酵母生長(zhǎng)，說(shuō)明這些基因所編碼的蛋白不是青蒿素的作用靶點(diǎn)。,證明酵母中所選的7個(gè)被測(cè)試的候選靶點(diǎn)都不是青蒿素的主要或者為宜作用靶點(diǎn)。,盡管青蒿素被廣泛使用及開(kāi)展研究，卻沒(méi)有人完全了解他們的作用機(jī)制或是臨床耐藥產(chǎn)生的原因。2015年4月15日，有相關(guān)論文發(fā)表在Nature雜志上，該研究由美國(guó)圣母大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，確定了在臨床環(huán)狀體階段青蒿素的靶點(diǎn)，以及一種叫做pfkelch13基因（用來(lái)追蹤瘧原蟲(chóng)耐藥的一個(gè)顯性標(biāo)記）引起耐藥機(jī)制。,1）過(guò)氧橋環(huán)為其抗瘧活性的必要基團(tuán)2）抗瘧活性的存在歸于內(nèi)過(guò)氧環(huán)物-縮酮-乙縮醛-內(nèi)脂的結(jié)構(gòu)。3）取代基鏈長(zhǎng)增加對(duì)抗瘧活性的提高有利，但取代基過(guò)大反而降低活性，因此取代基團(tuán)鏈長(zhǎng)不宜過(guò)長(zhǎng)。4）R、S異構(gòu)體中有利于減小分子表面積的構(gòu)型，有利于抗瘧活性提高，例如，蒿甲醚、蒿乙醚均為構(gòu)型。5）分子中引入親水性基團(tuán)或使其極性增大抗瘧活性減小-為保持和增加抗瘧活性，親脂性非常重要。,構(gòu)效關(guān)系,青蒿素由于存在近期復(fù)燃性高，在油中和水中的溶解度低以及難以制成合適的制劑等不足，需對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以期保持青蒿素優(yōu)良藥理作用基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)新藥。合成的青蒿素衍生物蒿甲醚，蒿乙醚，雙氧青蒿素等克服青蒿素復(fù)燃率高的弊病。,總結(jié)與展望,中藥是中華民族得天獨(dú)厚的遺產(chǎn), 是一個(gè)偉大的醫(yī)藥寶庫(kù)，中藥科學(xué)化 、現(xiàn)代化，既是保證中藥材品種真實(shí)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的最重要措施，也是中藥材走向世界的必要前提。中國(guó)著名的抗瘧新藥“青蒿素”的發(fā)現(xiàn) , 源于1967年成立的 “五二三項(xiàng)目”；1972年成功的從中藥青蒿中分離得到抗瘧有效單體；1981年10月在北京召開(kāi)的由世界衛(wèi)生組織主辦的“青蒿素”國(guó)際會(huì)議上，引起關(guān)注；2015年青蒿素作為一種挽救了數(shù)百萬(wàn)人的生命的抗瘧疾藥物獲得全球認(rèn)可。,青蒿素治療瘧疾的研究成功，是繼承發(fā)揚(yáng)祖國(guó)醫(yī)藥學(xué)遺產(chǎn)的一項(xiàng)重大科研成果，是在中西醫(yī)結(jié)合科研領(lǐng)域中的又一重大成就。 為實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化 , 首先應(yīng)明確中西醫(yī)藥學(xué)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì); 現(xiàn)代科學(xué)化中藥應(yīng)保留現(xiàn)有的宏觀優(yōu)勢(shì) , 再獲微觀優(yōu)勢(shì) ,從而確定現(xiàn)代科學(xué)化中藥的標(biāo)志 ?，F(xiàn)代科學(xué)化中藥不等于由現(xiàn)有中藥而研制的具現(xiàn)代科學(xué)內(nèi)容的新西藥。只有現(xiàn)代科學(xué)化中藥才可能使中藥走向世界 , 當(dāng)前著力點(diǎn)應(yīng)在中藥先走遍中國(guó) ,在中國(guó)占主導(dǎo)地位。從現(xiàn)有中藥而得現(xiàn)代科學(xué)化中藥固然為途徑之一 , 但實(shí)現(xiàn)起來(lái)艱難 , 而西藥中藥化則為得現(xiàn)代科學(xué)化中藥的另一途徑 , 且可能為捷徑?？傊?, 明確前提 , 分清誤識(shí) ,中藥現(xiàn)代科學(xué)化才能早日實(shí)現(xiàn)。,青蒿素國(guó)際市場(chǎng)發(fā)展前景預(yù)測(cè),前些年乏人問(wèn)津的青蒿素原料藥近幾年又變得炙手可熱：美國(guó)克林頓基金、環(huán)球基金等眾多國(guó)際慈善基金紛紛加入青蒿素制劑的采購(gòu)大軍。與此同時(shí)，國(guó)際藥學(xué)界也興起一股青蒿素開(kāi)發(fā)熱潮。我國(guó)青蒿素原料藥的出口很大程度上受兩大西方制藥廠商-瑞士諾華公司和法國(guó)賽諾菲公司的制約無(wú)權(quán)直接出口青蒿素制劑，這是因?yàn)?，瘧疾流行的非洲?guó)家政府無(wú)錢(qián)購(gòu)買(mǎi)青蒿素制劑等抗瘧藥，只能依賴(lài)聯(lián)合國(guó)贊助，由WHO等國(guó)際組織出錢(qián)采購(gòu)。而諾華公司和賽諾菲公司在拿到WHO的訂單后，到中國(guó)采購(gòu)“蒿甲醚”或“青蒿琥酯”等青蒿素下游產(chǎn)品，經(jīng)加工成復(fù)方制劑后再供應(yīng)非洲市場(chǎng)。一旦WHO因經(jīng)費(fèi)緊張等原因減少青蒿素制劑的采購(gòu)量，這兩家企業(yè)就會(huì)減少或停止在華采購(gòu)青蒿素下游產(chǎn)品。這也是造成我國(guó)青蒿素原料藥積壓嚴(yán)重的主要原因。,國(guó)際市場(chǎng)瞬息萬(wàn)變，近些年國(guó)際青蒿素原料藥市場(chǎng)突然升溫，眾多國(guó)際慈善基金紛紛加入青蒿素制劑采購(gòu)大軍，購(gòu)買(mǎi)青蒿素產(chǎn)品贈(zèng)送給非洲國(guó)家政府，我國(guó)青蒿素原料藥產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始走出低迷。目前我國(guó)生產(chǎn)的青蒿素制劑有兩種：昆明制藥廠開(kāi)發(fā)的獨(dú)