药化-青蒿素

青蒿素,从中国走向世界的历程,小组成员：刘明琛 刘艳萍 朱奡 胡飞柳 庞晓敏 刘霄,绪论中药从中国走向世界从天然青蒿，黄花蒿中提取青蒿素青蒿素的化学合成及结构、靶点青蒿素抗疟作用机理及构效关系总结及展望,绪论,中药在中国古籍中通称“本草”。我国最早的一部中药学专著是汉代的神农本草经，唐代由政府颁布的新修本草是世界上最早的药典。唐代孙思邈编著的备急千金要方和千金翼方集唐代以前诊治经验之大成，对后世医家影响极大。明代李时珍的本草纲目，总结了16世纪以前的药物经验，对后世药物学的发展做出了重大的贡献。中药按加工工艺分为中成药、中药材。,近年来，随着国际中医、针灸事业的不断发展，各国相继成立了官方或民间的研究机构，开展中医药、针灸的理论及临床研究，并应用10多种文字，出版了60多种中医、针灸学术刊物和一些专著。目前世界上已有120多个国家和地区设立了中医药机构，全球采用中医药、针灸、推拿治疗疾病的人数，已占世界总人口的三分之一以上，中医药、针灸的疗效已得到各国政府及人民的信任和不同程度的支持。,疟疾简介,疟疾是经按蚊叮咬或输入带疟原虫者的血液而感染疟原虫所引起的虫媒传染病。寄生于人体的疟原虫共有四种，即间日疟原虫，三日疟原虫，恶性疟原虫和卵形疟原虫。在我国主要是间日疟原虫和恶性疟原虫；其他两种少见，近年偶见国外输入的一些病例。不同的疟原虫分别引起间日疟、三日疟、恶性疟及卵圆疟。本病主要表现为周期性规律发作，全身发冷、发热、多汗，长期多次发作后，可引起贫血和脾肿大。,抗疟药,氯喹（choroguine）：人工合成的4-氨喹啉类衍生物对各种疟原虫的红细胞内期裂殖体有杀灭作用，可迅速控制症状。也可用于症状抑制性预防。其特点是疗效高，生效快。对红细胞外期无效。因其影响DNA复制和RNA转录并致氨基酸缺乏而抑制疟原虫的分裂繁殖。常规剂量不良反应少且轻微，大剂量可引起视力障碍及肝肾损害。,奎宁（Quinine）：对各种疟原虫的红细胞内期滋养体有杀灭作用，能控制临床症状。主要用于耐氯喹或耐多药的恶性疟，尤其是脑型疟疾的救治。不良反应有金鸡纳反应，心肌抑制作用，特异质反应，子宫兴奋作用和中枢抑制作用。伯氨喹（Primaquine）主要对间日疟继发性红细胞外期和各种疟原虫的配子体有较强的杀灭作用，是根治间日疟和控制疟疾传播的最有效的药物。此药毒性大，6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏症的患者易发生急性溶血性贫血和高铁血红蛋白血症。,青蒿素（Artemisinin）和蒿甲醚（Artemether）：青蒿素的过氧基团可产生自由基，对红细胞内期滋养体有杀灭作用，用于治疗间日疟、恶性疟，对脑型疟和耐氯喹虫株感染仍有良好疗效。但大剂量对动物胚胎有毒性作用，孕妇禁用。蒿甲醚抗疟活性比青蒿素强，近期复发率较低，不良反应较轻。但最大缺点是复发率高。不良反应少见。,中药青蒿，古名“菣”(qn)。菊科植物青蒿干燥的地上部分。花蕾期采收，取地上部分，切碎，晒干。清热解暑，截疟。用于暑邪发热，疟疾寒热，是一种廉价的抗疟疾药。气香特异，味微苦，有清凉感。以色绿，叶多，香气浓者为佳。始载于马王堆出土五十二病方 神农本草经 。晋葛洪 肘后备急方 治疟 病方载有 : “ 青篙 一握 , 以水二升渍 , 绞取汁尽服之 ”此后 , 宋、元、明各家医籍本草均有以复方“青篙汤”、“截疟青篙丸 ” 、“青篙散”治疟 。,药学通报1979年第14卷第12期,黄花蒿又名黄蒿，是菊科蒿属的一年生草本植物为中国传统中草药。其有效成分-青蒿素在抗疟方面与传统的奎宁类抗疟药物具有不同的作用机理。在青蒿素的基础上开发出了多种衍生物双氢青蒿素、青蒿琥酯、蒿甲醚、蒿乙醚，均有抗疟、抗孕、抗心律失常和肿瘤细胞毒性等作用。目前青蒿素用于疟疾防治的价值已被人类认识和接受，世界卫生组织已把青蒿素的复方制剂列为国际上防治疟疾的首选药物。,提取,从青蒿中提取青蒿素的方法以萃取原理为基础，主要有乙醚浸提法和溶剂汽油浸提法。投料加水蒸馏冷却油水分离精油；非挥发性成分主要采用有机溶剂提取，柱层析及重结晶分离，干燥破碎浸泡、萃取（反复进行）浓缩提取液粗品精制。,青篙素为无色针状结晶 , 属倍半萜内脂, 熔点为156一157，分子式C15H22O5经红外，核磁，盐酸羟胺反应对其进行化学结构验证。,化学学报 1979年5月，第39卷 第2期,绝对构型的确定,青蒿素的绝对构型经旋光色散及X-射线单品衍射所确定，证明应为I所示，而并非其对映体I。,I,I,青蒿素的化学合成,半合成路线:从青蒿酸为原料出发，经过五步反应得到青蒿素，总得率约为35-50%。,青蒿酸,重氮甲烷、碘甲烷、酸,氯化镍，硼氢化钠,二氢青蒿酸甲酯,四氢呋喃氢化铝锂,青蒿醇,甲醇溶液中臭氧氧化,二甲苯、对苯磺酸,环状烯醚,亚甲基蓝,光氧化,脱羧青蒿素,四氧化钌氧化体系,青蒿素,全合成：应用关键化合物烯醇醚在低温下的光氧化反应引进过氧基的全合成路线，反应以(-)-2-异薄荷醇为原料，保留原料中的六元环，环上三条侧链烷基化，形成中间体，最后环合成含过氧桥的倍半萜内酯。许杏祥等于1986年报道了青蒿素的化学合成途径，其合成以R-(+)-2香草醛为原料，经十四步合成青蒿素。生物合成：青蒿素等倍半萜类的生物合成在细胞质中进行，途径属于植物类异戊二烯代谢途径，可分为三大步:由乙酸形成FPP，合成倍半萜，再内酯化形成青蒿素。FPP二烯倍半萜青蒿酸二氢青蒿酸二氧青蒿酸过氧化物青蒿素。,青蒿素的体内过程（ADMET）,采用3H-青蒿素液体闪烁计数法、整体放射自显影法及薄层层析显色定量法进行实验，结果小鼠口服3H-青蒿素后，血液内放射性迅速上升。口服后分布广泛，1小时开始达到高峰，同位素法表明各组织中胆、肝、脑、骨、血液含量较高。口服24小时内，80%放射性从粪、尿中排除，显色法结果类似。尿液组分经分离结晶后，经IR,NMR分析，确定了以下三个结构：,氢化青蒿素I氢化还原青蒿素II结构III,对氨基苯甲酸对抗青蒿素抗疟作用实验表明青蒿素的抗疟作用不被对氨基苯甲酸所对抗。青蒿素对鼠疟原虫超微结构的影响表明给药后滋养体开始出现食物泡膜及线粒体的改变。青蒿素的抗疟作用并非是干扰了疟原虫的叶酸代谢，而干扰其表膜-线粒体功能。作用类型不同于氯喹、乙胺嘧啶、伯喹、磺胺等抗疟药。疟原虫细胞含有较高的铁成分，而青蒿素可以结合铁元素，产生自由基，破坏细胞膜。,青蒿素的抗疟作用机理,药理实验证明，青蒿素在体内吸收快，分布广，排泄快，毒副作用下。据鼠疟、猴疟模型的实验观察，证明青蒿素主要作用于疟原虫红内期。,关于青蒿素作用靶点的探索,清华大学学报（自然科学版）2008年第48卷第3期,青蒿素不是通过抑制这些基因所编码的蛋白的活性来抑制酵母生长，说明这些基因所编码的蛋白不是青蒿素的作用靶点。,证明酵母中所选的7个被测试的候选靶点都不是青蒿素的主要或者为宜作用靶点。,尽管青蒿素被广泛使用及开展研究，却没有人完全了解他们的作用机制或是临床耐药产生的原因。2015年4月15日，有相关论文发表在Nature杂志上，该研究由美国圣母大学领导，确定了在临床环状体阶段青蒿素的靶点，以及一种叫做pfkelch13基因（用来追踪疟原虫耐药的一个显性标记）引起耐药机制。,1）过氧桥环为其抗疟活性的必要基团2）抗疟活性的存在归于内过氧环物-缩酮-乙缩醛-内脂的结构。3）取代基链长增加对抗疟活性的提高有利，但取代基过大反而降低活性，因此取代基团链长不宜过长。4）R、S异构体中有利于减小分子表面积的构型，有利于抗疟活性提高，例如，蒿甲醚、蒿乙醚均为构型。5）分子中引入亲水性基团或使其极性增大抗疟活性减小-为保持和增加抗疟活性，亲脂性非常重要。,构效关系,青蒿素由于存在近期复燃性高，在油中和水中的溶解度低以及难以制成合适的制剂等不足，需对其结构进行改造，以期保持青蒿素优良药理作用基础上开发新药。合成的青蒿素衍生物蒿甲醚，蒿乙醚，双氧青蒿素等克服青蒿素复燃率高的弊病。,总结与展望,中药是中华民族得天独厚的遗产, 是一个伟大的医药宝库，中药科学化 、现代化，既是保证中药材品种真实、产品质量稳定的最重要措施，也是中药材走向世界的必要前提。中国著名的抗疟新药“青蒿素”的发现 , 源于1967年成立的 “五二三项目”；1972年成功的从中药青蒿中分离得到抗疟有效单体；1981年10月在北京召开的由世界卫生组织主办的“青蒿素”国际会议上，引起关注；2015年青蒿素作为一种挽救了数百万人的生命的抗疟疾药物获得全球认可。,青蒿素治疗疟疾的研究成功，是继承发扬祖国医药学遗产的一项重大科研成果，是在中西医结合科研领域中的又一重大成就。 为实现中药现代化 , 首先应明确中西医药学的优势和劣势; 现代科学化中药应保留现有的宏观优势 , 再获微观优势 ,从而确定现代科学化中药的标志 。现代科学化中药不等于由现有中药而研制的具现代科学内容的新西药。只有现代科学化中药才可能使中药走向世界 , 当前着力点应在中药先走遍中国 ,在中国占主导地位。从现有中药而得现代科学化中药固然为途径之一 , 但实现起来艰难 , 而西药中药化则为得现代科学化中药的另一途径 , 且可能为捷径。总之 , 明确前提 , 分清误识 ,中药现代科学化才能早日实现。,青蒿素国际市场发展前景预测,前些年乏人问津的青蒿素原料药近几年又变得炙手可热：美国克林顿基金、环球基金等众多国际慈善基金纷纷加入青蒿素制剂的采购大军。与此同时，国际药学界也兴起一股青蒿素开发热潮。我国青蒿素原料药的出口很大程度上受两大西方制药厂商-瑞士诺华公司和法国赛诺菲公司的制约无权直接出口青蒿素制剂，这是因为，疟疾流行的非洲国家政府无钱购买青蒿素制剂等抗疟药，只能依赖联合国赞助，由WHO等国际组织出钱采购。而诺华公司和赛诺菲公司在拿到WHO的订单后，到中国采购“蒿甲醚”或“青蒿琥酯”等青蒿素下游产品，经加工成复方制剂后再供应非洲市场。一旦WHO因经费紧张等原因减少青蒿素制剂的采购量，这两家企业就会减少或停止在华采购青蒿素下游产品。这也是造成我国青蒿素原料药积压严重的主要原因。,国际市场瞬息万变，近些年国际青蒿素原料药市场突然升温，众多国际慈善基金纷纷加入青蒿素制剂采购大军，购买青蒿素产品赠送给非洲国家政府，我国青蒿素原料药产业也开始走出低迷。目前我国生产的青蒿素制剂有两种：昆明制药厂开发的独