青蒿素,從中國走向世界的歷程,小組成員：劉明琛 劉艷萍 朱奡 胡飛柳 龐曉敏 劉霄,緒論中藥從中國走向世界從天然青蒿，黃花蒿中提取青蒿素青蒿素的化學合成及結構、靶點青蒿素抗瘧作用機理及構效關系總結及展望,緒論,中藥在中國古籍中通稱“本草”。我國最早的一部中藥學專著是漢代的神農本草經，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驗之大成，對后世醫家影響極大。明代李時珍的本草綱目，總結了16世紀以前的藥物經驗，對后世藥物學的發展做出了重大的貢獻。中藥按加工工藝分為中成藥、中藥材。,近年來，隨著國際中醫、針灸事業的不斷發展，各國相繼成立了官方或民間的研究機構，開展中醫藥、針灸的理論及臨床研究，并應用10多種文字，出版了60多種中醫、針灸學術刊物和一些專著。目前世界上已有120多個國家和地區設立了中醫藥機構，全球采用中醫藥、針灸、推拿治療疾病的人數，已占世界總人口的三分之一以上，中醫藥、針灸的療效已得到各國政府及人民的信任和不同程度的支持。,瘧疾簡介,瘧疾是經按蚊叮咬或輸入帶瘧原蟲者的血液而感染瘧原蟲所引起的蟲媒傳染病。寄生于人體的瘧原蟲共有四種，即間日瘧原蟲，三日瘧原蟲，惡性瘧原蟲和卵形瘧原蟲。在我國主要是間日瘧原蟲和惡性瘧原蟲；其他兩種少見，近年偶見國外輸入的一些病例。不同的瘧原蟲分別引起間日瘧、三日瘧、惡性瘧及卵圓瘧。本病主要表現為周期性規律發作，全身發冷、發熱、多汗，長期多次發作后，可引起貧血和脾腫大。,抗瘧藥,氯喹（choroguine）：人工合成的4-氨喹啉類衍生物對各種瘧原蟲的紅細胞內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防。其特點是療效高，生效快。對紅細胞外期無效。因其影響DNA復制和RNA轉錄并致氨基酸缺乏而抑制瘧原蟲的分裂繁殖。常規劑量不良反應少且輕微，大劑量可引起視力障礙及肝腎損害。,奎寧（Quinine）：對各種瘧原蟲的紅細胞內期滋養體有殺滅作用，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。不良反應有金雞納反應，心肌抑制作用，特異質反應，子宮興奮作用和中樞抑制作用。伯氨喹（Primaquine）主要對間日瘧繼發性紅細胞外期和各種瘧原蟲的配子體有較強的殺滅作用，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）：青蒿素的過氧基團可產生自由基，對紅細胞內期滋養體有殺滅作用，用于治療間日瘧、惡性瘧，對腦型瘧和耐氯喹蟲株感染仍有良好療效。但大劑量對動物胚胎有毒性作用，孕婦禁用。蒿甲醚抗瘧活性比青蒿素強，近期復發率較低，不良反應較輕。但最大缺點是復發率高。不良反應少見。,中藥青蒿，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，曬干。清熱解暑，截瘧。用于暑邪發熱，瘧疾寒熱，是一種廉價的抗瘧疾藥。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 神農本草經 。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、明各家醫籍本草均有以復方“青篙湯”、“截瘧青篙丸 ” 、“青篙散”治瘧 。,藥學通報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傳統中草藥。其有效成分-青蒿素在抗瘧方面與傳統的奎寧類抗瘧藥物具有不同的作用機理。在青蒿素的基礎上開發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胞毒性等作用。目前青蒿素用于瘧疾防治的價值已被人類認識和接受，世界衛生組織已把青蒿素的復方制劑列為國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，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；非揮發性成分主要采用有機溶劑提取，柱層析及重結晶分離，干燥破碎浸泡、萃取（反復進行）濃縮提取液粗品精制。,青篙素為無色針狀結晶 , 屬倍半萜內脂, 熔點為156一157，分子式C15H22O5經紅外，核磁，鹽酸羥胺反應對其進行化學結構驗證。,化學學報 1979年5月，第39卷 第2期,絕對構型的確定,青蒿素的絕對構型經旋光色散及X-射線單品衍射所確定，證明應為I所示，而并非其對映體I。,I,I,青蒿素的化學合成,半合成路線:從青蒿酸為原料出發，經過五步反應得到青蒿素，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、對苯磺酸,環狀烯醚,亞甲基藍,光氧化,脫羧青蒿素,四氧化釕氧化體系,青蒿素,全合成：應用關鍵化合物烯醇醚在低溫下的光氧化反應引進過氧基的全合成路線，反應以(-)-2-異薄荷醇為原料，保留原料中的六元環，環上三條側鏈烷基化，形成中間體，最后環合成含過氧橋的倍半萜內酯。許杏祥等于1986年報道了青蒿素的化學合成途徑，其合成以R-(+)-2香草醛為原料，經十四步合成青蒿素。生物合成：青蒿素等倍半萜類的生物合成在細胞質中進行，途徑屬于植物類異戊二烯代謝途徑，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氧化物青蒿素。,青蒿素的體內過程（ADMET）,采用3H-青蒿素液體閃爍計數法、整體放射自顯影法及薄層層析顯色定量法進行實驗，結果小鼠口服3H-青蒿素后，血液內放射性迅速上升。口服后分布廣泛，1小時開始達到高峰，同位素法表明各組織中膽、肝、腦、骨、血液含量較高。口服24小時內，80%放射性從糞、尿中排除，顯色法結果類似。尿液組分經分離結晶后，經IR,NMR分析，確定了以下三個結構：,氫化青蒿素I氫化還原青蒿素II結構III,對氨基苯甲酸對抗青蒿素抗瘧作用實驗表明青蒿素的抗瘧作用不被對氨基苯甲酸所對抗。青蒿素對鼠瘧原蟲超微結構的影響表明給藥后滋養體開始出現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的葉酸代謝，而干擾其表膜-線粒體功能。作用類型不同于氯喹、乙胺嘧啶、伯喹、磺胺等抗瘧藥。瘧原蟲細胞含有較高的鐵成分，而青蒿素可以結合鐵元素，產生自由基，破壞細胞膜。,青蒿素的抗瘧作用機理,藥理實驗證明，青蒿素在體內吸收快，分布廣，排泄快，毒副作用下。據鼠瘧、猴瘧模型的實驗觀察，證明青蒿素主要作用于瘧原蟲紅內期。,關于青蒿素作用靶點的探索,清華大學學報（自然科學版）2008年第48卷第3期,青蒿素不是通過抑制這些基因所編碼的蛋白的活性來抑制酵母生長，說明這些基因所編碼的蛋白不是青蒿素的作用靶點。,證明酵母中所選的7個被測試的候選靶點都不是青蒿素的主要或者為宜作用靶點。,盡管青蒿素被廣泛使用及開展研究，卻沒有人完全了解他們的作用機制或是臨床耐藥產生的原因。2015年4月15日，有相關論文發表在Nature雜志上，該研究由美國圣母大學領導，確定了在臨床環狀體階段青蒿素的靶點，以及一種叫做pfkelch13基因（用來追蹤瘧原蟲耐藥的一個顯性標記）引起耐藥機制。,1）過氧橋環為其抗瘧活性的必要基團2）抗瘧活性的存在歸于內過氧環物-縮酮-乙縮醛-內脂的結構。3）取代基鏈長增加對抗瘧活性的提高有利，但取代基過大反而降低活性，因此取代基團鏈長不宜過長。4）R、S異構體中有利于減小分子表面積的構型，有利于抗瘧活性提高，例如，蒿甲醚、蒿乙醚均為構型。5）分子中引入親水性基團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。,構效關系,青蒿素由于存在近期復燃性高，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，需對其結構進行改造，以期保持青蒿素優良藥理作用基礎上開發新藥。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燃率高的弊病。,總結與展望,中藥是中華民族得天獨厚的遺產, 是一個偉大的醫藥寶庫，中藥科學化 、現代化，既是保證中藥材品種真實、產品質量穩定的最重要措施，也是中藥材走向世界的必要前提。中國著名的抗瘧新藥“青蒿素”的發現 , 源于1967年成立的 “五二三項目”；1972年成功的從中藥青蒿中分離得到抗瘧有效單體；1981年10月在北京召開的由世界衛生組織主辦的“青蒿素”國際會議上，引起關注；2015年青蒿素作為一種挽救了數百萬人的生命的抗瘧疾藥物獲得全球認可。,青蒿素治療瘧疾的研究成功，是繼承發揚祖國醫藥學遺產的一項重大科研成果，是在中西醫結合科研領域中的又一重大成就。 為實現中藥現代化 , 首先應明確中西醫藥學的優勢和劣勢; 現代科學化中藥應保留現有的宏觀優勢 , 再獲微觀優勢 ,從而確定現代科學化中藥的標志 。現代科學化中藥不等于由現有中藥而研制的具現代科學內容的新西藥。只有現代科學化中藥才可能使中藥走向世界 , 當前著力點應在中藥先走遍中國 ,在中國占主導地位。從現有中藥而得現代科學化中藥固然為途徑之一 , 但實現起來艱難 , 而西藥中藥化則為得現代科學化中藥的另一途徑 , 且可能為捷徑。總之 , 明確前提 , 分清誤識 ,中藥現代科學化才能早日實現。,青蒿素國際市場發展前景預測,前些年乏人問津的青蒿素原料藥近幾年又變得炙手可熱：美國克林頓基金、環球基金等眾多國際慈善基金紛紛加入青蒿素制劑的采購大軍。與此同時，國際藥學界也興起一股青蒿素開發熱潮。我國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賽諾菲公司的制約無權直接出口青蒿素制劑，這是因為，瘧疾流行的非洲國家政府無錢購買青蒿素制劑等抗瘧藥，只能依賴聯合國贊助，由WHO等國際組織出錢采購。而諾華公司和賽諾菲公司在拿到WHO的訂單后，到中國采購“蒿甲醚”或“青蒿琥酯”等青蒿素下游產品，經加工成復方制劑后再供應非洲市場。一旦WHO因經費緊張等原因減少青蒿素制劑的采購量，這兩家企業就會減少或停止在華采購青蒿素下游產品。這也是造成我國青蒿素原料藥積壓嚴重的主要原因。,國際市場瞬息萬變，近些年國際青蒿素原料藥市場突然升溫，眾多國際慈善基金紛紛加入青蒿素制劑采購大軍，購買青蒿素產品贈送給非洲國家政府，我國青蒿素原料藥產業也開始走出低迷。目前我國生產的青蒿素制劑有兩種：昆明制藥廠開發的獨