屠呦呦研究的“青蒿素”是什么?

青蒿素是从黄花蒿茎叶中提取的带有过氧基团的倍半萜内酯类药物。它对疟原虫红内期超微结构的影响主要是疟原虫膜系统结构的改变。药物首先作用于食物囊膜、表面膜、线粒体和内质网,对核染色质也有一定影响。认为青蒿素的主要作用方式是干扰膜-线粒体的功能。可能是青蒿素酸饿了,迅速形成自噬小泡,不断从虫体中排出,导致疟原虫失去大量细胞质而死亡。体外培养的恶性疟原虫对氚化异亮氨酸的摄取也表明其最初的作用方式可能是抑制原虫蛋白的合成。

基于青蒿素的联合疗法已经成为世界卫生组织推荐的标准抗疟疾疗法。据世卫组织介绍,青蒿素联合疗法是目前治疗疟疾最有效的方法,也是抵抗疟疾耐药性的最佳药物。作为抗疟药青蒿素的发现者和最大生产国,中国在全球抗疟进程中发挥了重要作用。

尤其是在疟疾重灾区非洲,青蒿素挽救了数百万人的生命。据世卫组织统计,自2000年以来,撒哈拉以南非洲地区约有2.4亿人受益于青蒿素综合疗法,约有6.5438亿+50万人避免了疟疾造成的死亡。

药物动力学

青蒿素口服后迅速被肠道吸收,0.5 ~ 1小时后血药浓度达峰值,4小时后下降一半,72小时后血中仅含微量。它在红细胞中的浓度低于在血浆中的浓度。吸收后分布于组织,尤其是肠、肝、肾。本品为脂溶性物质,因此可通过血脑屏障进入脑组织。体内代谢非常快,代谢产物的结构和性质尚不清楚。主要从肾脏和肠道排出,24小时可排出84%,72小时仅残留少量。由于代谢排泄快,有效血药浓度维持时间短,不利于疟原虫的彻底消灭,故复发率高。青蒿素衍生物青蒿琥酯,T1/2是0.5小时,所以要反复给药。

指示

主要用于控制间日疟和恶性疟的症状,治疗抗氯喹菌株。也可用于治疗脑型、黄疸型等危险性恶性疟。也可用于治疗系统性红斑狼疮和盘状红斑狼疮。

化学组成

青蒿素的分子式为C15H22O5,分子量为282.33,成分含量为C 63.81%,H 7.85%,O 28.33%。

理化性质

无色针状结晶,味苦。溶于丙酮、乙酸乙酯、氯仿、苯和冰醋酸,溶于乙醇和甲醇、乙醚和石油醚,几乎不溶于水。熔点:156-157℃

作用机理

青蒿素有三种主要的抗疟疾机制:

1,自由基的抗疟作用。

青蒿素及其衍生物化学结构中的过氧化物桥是抗疟疾作用中最重要的结构。当过氧化物基团改变时,青蒿素的抗疟疾作用消失。青蒿素在体内活化后产生自由基,然后氧化自由基与疟原虫蛋白形成价键,使蛋白失去功能,导致疟原虫死亡。另一种观点认为青蒿素烷基化成碳自由基就是疟原虫的蛋白质烷基化。目前,这一观点得到广泛认同[3]。

2.对疟原虫红内期有直接杀伤作用。

青蒿素通过影响膜-线粒体的功能,阻断宿主红细胞为其提供营养,选择性杀灭红系疟原虫,从而达到抗疟的目的。同时,青蒿素可以杀死疟原虫的配子体[3]。

3.抑制PfATP6酶的抗疟作用。

研究推测,青蒿素及其衍生物对Pfatp6(恶性疟原虫钙atp酶6)具有强烈而特异的抑制作用。PfATP6是恶性疟原虫基因组中唯一的肌质网/内质网钙ATP酶(SERCA)。青蒿素抑制PfATP6,增加疟原虫细胞内钙浓度,引起细胞凋亡,从而起到抗疟作用。

学习历史

我国抗疟药新药的研究起源于1967成立的523项目,称为中国疟疾研究合作项目。成立于5月23日,1967,因为绝密军事项目,被赋予了代码523。在极其艰苦的科研条件下,屠呦呦团队与国内其他机构合作,经过艰苦努力,并从《肘后备急方》等中医经典文献中获取灵感,率先发现了青蒿素,开创了治疗疟疾的新方法,全球数亿人受益于这种“中药”。经过380多次啮齿动物疟疾筛查,1971年10月青蒿素筛查成功。1972年从黄花蒿中分离出一种有效的抗疟单体,命名为青蒿素,其对小鼠疟疾和猴疟疾的原虫抑制率达到100%。

从65438到0973,临床研究取得了和实验室一样的成果,抗疟药新药青蒿素诞生了。65438年9月至0973年9月,青蒿素首次用于临床。因为保密,青蒿素从65438到0979的研究成果陆续发表。

1981 10年6月在北京召开的世界卫生组织主办的青蒿素国际会议上,中国的发言《青蒿素的化学研究》引起了与会者的极大兴趣,认为“这一新发现更重要的意义是为进一步设计合成新药指明了方向”。

1986,青蒿素获得新一类新药证书,双氢青蒿素也获得新一类新药证书。这些成果分别获得国家发明奖和全国十大科技成果奖。

2011年9月,我国女药师屠呦呦因在创制抗疟药新药——青蒿素和双氢青蒿素方面的贡献,获得被视为诺贝尔奖风向标的拉斯克奖。

2015,10年6月,我国女药师屠呦呦因在创制抗疟药新药——青蒿素和双氢青蒿素方面的贡献,与另外两位科学家共同获得2015年度诺贝尔生理学或医学奖。这是迄今为止中国生物医药领域获得的世界级最高奖。

抗药性

早在2003年和2004年,就有报道称,泰国和柬埔寨边境出现了首例青蒿素类联合疗法耐药病例。自2005年以来,治疗疟疾最有效的药物青蒿素在柬埔寨、缅甸、越南、老挝和泰国边境地区越来越多的患者身上失效。

提取过程

从黄花蒿中提取青蒿素的方法是基于萃取原理,主要包括乙醚萃取和溶剂汽油萃取。挥发油主要采用水蒸气蒸馏法提取,减压蒸馏法分离。流程如下:加料-加水-蒸馏-冷却-油水分离-精油;非挥发性成分主要通过有机溶剂萃取、柱层析、重结晶等方法分离,基本流程为:干燥-粉碎-浸泡、萃取(重复)-浓缩萃取液-粗品-精制。

化学合成

半合成路线:以青蒿酸为原料,经五步反应得到青蒿素,总收率约35 ~ 50%。

步骤1:青蒿酸在重氮甲烷/碘甲烷/酸的催化下与甲醇反应,然后在氯化镍存在下用硼氢化钠选择性还原得到甲基二氢青蒿素;

第二步:在四氢呋喃或乙醚溶液中,用氢化铝锂将二氢青蒿琥酯甲酯还原成青蒿琥酯;

第三步:在甲醇/二氯甲烷/氯仿/四氯化碳溶液中用臭氧氧化青蒿素得到过氧化物,沥干后用对甲苯磺酸在二甲苯中处理得到环烯醚;

第四步,将环烯醚溶解在溶剂中,在光敏剂玫瑰红/亚甲基蓝/竹红菌素等存在下进行光氧化。生成双氧四环中间体,然后用酸处理得到脱羧青蒿素;

第五步:脱羧青蒿素在四氧化钌氧化体系或铬酸氧化剂中氧化,得到青蒿素。

全合成路线:青蒿素可以通过多种路线完全合成。例如,Schmil等人在1983中报道了一条通过关键化合物烯醇醚在低温下的光氧化反应引入过氧基的全合成路线。反应中以(-)-2-异薄荷醇为原料,保留原料中的六元环,环上的三个侧链被烷基化形成中间体,最终环合成含过氧桥的倍半萜内酯。许在1986中报道了青蒿素的化学合成路线。以R-(+)-2香草醛为原料,经14步反应合成青蒿素。

生物合成

倍半萜,如青蒿素的生物合成发生在细胞质中,属于植物的类异戊二烯代谢途径。它可以分为三步:从乙酸形成FPP,合成倍半萜,然后内酯化形成青蒿素。:FPP→4,11-二烯倍半萜→青蒿酸→二氢青蒿酸→二氧青蒿过氧化物→青蒿素。青蒿芽、青蒿发根和青蒿发根农杆菌中青蒿素合成技术有可能应用于工业化生产。

剂量

疾病治疗剂量

①控制疟疾症状(包括间日疟和抗氯喹恶性疟),青蒿素片第一次1.0g,6-8h后0.5g,第2、3天各0.5g。栓剂第一次600毫克,4小时后600毫克,第二、三天400毫克。

②恶性脑型疟疾,青蒿素水悬浮剂,首剂600mg,肌注,第2、3天肌注150mg。

③系统性红斑狼疮或盘状红斑狼疮,1月每次0.1g,1日两次,第二个月每次0.1g,一日三次,第三个月每次0.1g,一日四次。

直肠给药

1次0.4—0.6g,1天0.8—1.2g。

深层肌肉注射

1次200mg,6-8小时后100mg,第2、3天肌肉注射100mg,总剂量500mg(其他重疾第4天100mg)。连续使用3天,每天肌肉注射300mg,总量900mg。儿童15mg/kg按上述方法在3天内注射。

口服

先服1g,6 ~ 8小时后服0.5g,第2、3天各服0.5g,3天为一疗程,共服2.5g..儿童15mg/kg,按上述方法3天内口服。

副作用

1有轻度恶心、呕吐、腹泻,不需治疗可迅速恢复正常。

当注射部位较浅时,容易引起局部疼痛和肿块。

3个别患者可出现一过性转氨酶升高和轻度皮疹。

4孕早期女性慎用。