| 青蒿素类药物作用机制的探讨 |
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作者：佚名 文章来源：本站原创 点击数： 更新时间：2006-7-3 22:53:10  |
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青蒿素(Artemisinin，QHS，1)是具有过氧基团的倍半萜内酯类化合物，可以杀灭红细胞内期的疟原虫，达到抗疟效果。研究发现，若改变青蒿素的过氧基团，其抗疟活性消失，因此普遍认为该类化合物所含的过氧基团是其具有抗疟活性的重要结构。但目前对青蒿素类化合物的抗疟机制没有统一解释。本文根据文献的报道，对目前有关青蒿素及其衍生物的抗疟作用机制的论点和学说作一介绍和探讨。
l 直接作用于虫体
经光学和电子显微镜观察发现：青蒿素可进入疟原虫的膜系结构，使红细胞内期的疟原虫的食物泡呈螺纹状 ，进而线粒体、内质网、核膜等改变 ，核内染色质呈星状聚集，自噬泡形成、增大、增多直至疟原虫体结构全部瓦解。
李锐等Ⅲ提出：青蒿素类化合物通过抑制疟原虫的细胞色素氧化酶、干扰疟原虫膜系线粒体功能、阻止疟原虫消化酶解宿主血红蛋白成氨基酸，使疟原虫无法得到供给自身合成蛋白质所需的原料而迅速形成自噬泡，导致虫体瓦解死亡。
也有人认为：青蒿素能阻止疟原虫消化酶解宿主血红蛋白，使疟原虫缺乏氨基酸作原料合成自身的蛋白质。
有文献提出：青蒿素可能作用于疟原虫DNA引起疟原虫的死亡 ，而由于正常的成熟的红细胞内无细胞核，故其对正常红细胞是安全的。
2 通过血红素起作用
血红素存在于哺乳动物的红血球中，由Fe2+和卟啉环构成，Fe2+的空d轨道可络合富电子的原子和基团。
氧化剂(包括过氧化氢酶)、自由基清除剂(如a-生育酚)或能和Fe 结合的去铁胺E。 抑制。青蒿素一血红素复合物(QHS—heme)能氧化细胞膜上的巯基．而单独使用QHS则不能氧化细胞膜上的巯基。所以认为，青蒿素类化合物通过血红素Fe2 的氧化还原作用而产生抗疟活性。
考虑到血红素含有Fe2+、青蒿素类化合物含活泼的过氧基团，所以推测血红素可能通过氧化还原作用参与了药物的显效过程。早期研究主要集中在对简单的金属离子的研究，如Fe 2+等。近来则将研究重点转移至金属卟啉环。
疟原虫寄生于宿主红细胞内，以红细胞中的血红蛋白为营养，当血红蛋白被消化时，其辅基部分血红素(heme)未被分解，而是聚集成为疟色素(hemo—zoin)留在疟原虫的食物泡内。有人认为青蒿素的抗疟作用与留在疟原虫体内的疟色素有关，是青蒿素～血红素复合物(QHS—heme)导致疟原虫死亡。
细胞水平研究表明，有疟原虫寄生的红细胞中[3H]双氢青蒿素和[14c]青蒿素的浓度比未感染的红细胞的浓度高100倍以上。把[14c]标记的青蒿素加到受感染的红细胞培养基中，约6O 的青蒿素集中在疟色素上。不过，当将预先形成的QHS～heme复合物作用于疟原虫时，并没有产生毒性作用，并且青蒿素既不抑制疟色素的形成，也不引起疟色素的降解 。
Robert等模拟了青蒿素与血红素的作用过程，他们使用Mn (TPP)C1(TPP 全称tetraphenyl—prophyrin，四苯基卟啉的二价阴离子)硼氢化还原后得到的Mn TPP复合物作为heme的模型，与等量的青蒿素或 一蒿甲醚和BO7在硼氢化物的二氯甲烷溶液中反应，其大环和药物之间形成了复合物。
3 疟蛋白的作用
当用10一E3HI去氢青蒿素和被感染的红细胞作用时，一些特别的疟蛋白被识别出。其中一种是TCTP(Tanslationally Controlled Tumor Protein) 的类似物。在一些组织中，TCTPs是和钙与微管相连的滋养体蛋白质，大小为25 kD。体外实验已证明，在有血红素存在时，TCTP可以与双氢青蒿素发生共价结合。进一步的研究发现，TCTP上有间距约18um的两个血红素结合位点，它与血红素的亲和力和人的血清清蛋白类似。TCTP上单个半胱氨酸部分被阻断时，其与血红素的连接不受影响，而与药物的结合减少了1／3。因此，半胱氨酸可能是双氢青蒿素和TCTP间的反应的桥梁，而TCTP很可能就是青蒿索类药物作用的靶点。
4 青蒿素的体内降解产物或中间体的作用有人提出疟原虫的死亡可能是青蒿素被活化后产生的活性氧引起的 。还有入提出青蒿素产生的自由基作用于蛋白质引起疟原虫蛋白失活 现在占主流的是“两步作用学说” ：首先，青蒿素的过氧基结构被活化产生自由基，然后自由基作用于疟蛋白，形成共价复和物，使疟蛋白失活从而产生抗疟活性。
为了解释青蒿素(1)在体内降解产生自由基的过程，研究者利用体外实验进行了模拟：在锌粉的醋酸溶液中，青蒿素过氧基团失去一个氧原子，生成去氧青蒿素(2)；青蒿素和FeC1 ·4H。O在CH CN中反应，在15分钟内生成化合物3(78 )和4(17 )；青蒿素和FeBrz在THF中反应，也得到了化合物2(59％)、3(29% )和4(10％)。
Posner等 认为，有两条途径可分别产生化合物3和4(图1)，其中，Fe2+起催化反应的作用。
路线1：Fe2+ 催化使O1-O2键断裂，随后产生的 自由基5经过c3-c4 键的断裂产生自由基7，后者在无烷化底物时失去Fe。 生成化合物3。虽然自由基7太活泼未能直接测定出来，但Jefford等 。 发现，以含有过氧基团结构的化合物BO7作为底物时，其在FeC1 ·4H O催化条件下过氧键能发生单电子转移，产生自由基lo，并很快异构化成自由基11或11，，11 再得氢原子转化成化合物12(图2)。由于自由基11与青蒿素的中间产物7是在相似的条件下得到的，所以认为自由基11是中间产物7的类似物，因此间接证明了自由基7的存在。
Jefford认为，中间体7转变为3的过程和BO7的转化一样，反应的动力来自于成酯，并用自由基13作为模型计算证明氧自由基l3转变为碳自由基14为剧烈的放热过程，因此可以认为图中路线1时的存在是可能的。
路线2：RO1-自由基能通过Ha 的1，5氢转移转变为仲C4 '。吴毓林等。3认为氧自由基是短命的，疟原虫杀手更可能是碳自由基，并用ESR第一次捕捉到碳自由基6的信号，证明了它的存在。他们将研究成果与稍后Butler关于氧自由基l3的报告资料及其它研究者的数据结合，推测青蒿素和铁作用先产生自由基5和6，，它们处于相互交换的平衡中，由此可较合理地解释各个中间产物及终产物的形成。值得注意的是中间体11能够烷化某些蛋白质，引起细胞死亡，故该反应过程极有可能是青蒿素类药物产生抗疟活性的重要步骤。这说明中间活性物质7和8可能是潜在的烷化剂，极有可能造成疟原虫死亡。Robert等通过分析自由基与合成的血红素模板形成的复合物的特征对两者的作用过程进行了探讨。
有人认为自由基6或去氧自由基6' 失去Fe 一OH得到化合物2。自由基6在有供氢体时，更容易失去Fe -OH，增加化合物2的量。事实上，最初的RO‘自由基比6的碳自由基更容易和氢质子反应，那么化合物2也有可能是RO‘自由基直接失去Fe2+-OH而产生。
结语
目前，对青蒿素类化合物降解过程的研究已经全面和深入地展开，对该类药物的作用机制和作用靶点，如蛋白、DNA的研究成为目前研究者关注的t 新方向。而“两步作用学说”的提出和完善需还要更多分子水平的研究结果加以佐证。
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| 文章录入：wktl 责任编辑：wktl |
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