繼承和發(fā)揚(yáng)相結(jié)合—中藥青蒿的研究過程與啟迪

1、繼承和發(fā)揚(yáng)相結(jié)合中藥青蒿的研究過程與啟迪 陳毅平，牛曉靜，陳雙英【摘要】青蒿素是由我國科學(xué)家于1970年從傳統(tǒng)中藥菊科植物黃花蒿中首次提取出的抗瘧有效單體，此外，還開發(fā)了一系列衍生物、類似物等。青蒿素是從傳統(tǒng)植物中提獲得到藥物的典范，深化透徹地學(xué)習(xí)和繼承中藥青蒿的發(fā)現(xiàn)及開展過程，對研究開發(fā)更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù)，加快中藥現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)化有重要的啟迪作用。【關(guān)鍵詞】青蒿青蒿素發(fā)現(xiàn)及開展Abstrat：ArteisininasislatedfrthetraditinalhinesepsitaeplantsArteisiaannuaL.inthe1970sbyhinesesientists,

2、hihasaneffetiveanti-alarianer,furtherre,derivativesfarteisininanditsanalguehavebeendevelped.Arteisininsetagdsaplefrusingtraditinalediinetprvidenedrugs,thrughlystudyandinheritanethehistryfarteisinindisveryanddevelpentisiprtantturresearhprdutsandtehnlgythathavereindependentintelletualprpertyrights,inr

3、dertiprvetheprgressfdernizatinandindustrializatinfT.KeyrdsQingha；Arteisinin；Disveryanddevelpent中藥青蒿為菊科草本植物黃花蒿ArteisiaaanuaL.的枯燥地上局部。青蒿素Arteannuin，構(gòu)造式如圖1是我國發(fā)現(xiàn)的第一個植物化學(xué)藥品，也是中國唯一被世界衛(wèi)生組織認(rèn)可的按合成藥研究標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的中藥。臨床研究證明對氯喹敏感株瘧、惡性瘧及腦型瘧有顯著療效，且可用于治療對其它抗瘧藥有耐藥性的病人。青蒿素的發(fā)現(xiàn)、開展以及臨床上的應(yīng)用，對醫(yī)藥化學(xué)的開展曾起了積極的推動作用。1青蒿素的發(fā)現(xiàn)及開展史1.1青蒿素的

4、發(fā)現(xiàn)青蒿素的發(fā)現(xiàn)得益于傳統(tǒng)中醫(yī)藥學(xué)，早在古代就有對青蒿研究的記載。青蒿載于?本草綱目?及馬王堆出土的?五十二病方?。晉葛洪?肘后備急方?神農(nóng)本草經(jīng)?及?本草綱目?等醫(yī)籍本草均有以復(fù)方青蒿湯、截瘧青蒿丸、青蒿散及青蒿鱉甲湯等治瘧記載。但中醫(yī)藥抗瘧始終沒有形成優(yōu)勢并在全球得以推廣。圖1青蒿素構(gòu)造式略20世紀(jì)60年代瘧疾大肆流行，瘧原蟲對王牌抗瘧藥氯喹產(chǎn)生抗藥性，惡性瘧成為世界性棘手難題。為此，以屠呦呦1為首的中國中醫(yī)研究院的科學(xué)家于1969年通過有關(guān)防治疾病的古代文獻(xiàn)和民間單方，結(jié)合理論經(jīng)歷，1971年發(fā)現(xiàn)中藥青蒿乙醚提取的中性局部有顯著的抗瘧作用，1972年從青蒿中別離出活性物質(zhì)青蒿素，1973

5、年經(jīng)臨床研究獲得與實驗一致的結(jié)果，抗瘧新藥青蒿素由此誕生。1976年周維善等經(jīng)研究證明其為一種含有過氧基的新型倍半萜內(nèi)酯。這項研究曾被國外專家譽(yù)為“20世紀(jì)后半葉最偉大的創(chuàng)造。1985年，青蒿素注射劑在臨床實驗中獲得了良好的效果。1986年青蒿素獲得一類新藥證書，并獲得“國家創(chuàng)造獎。1.2青蒿素類藥物的開展史在研究青蒿素的構(gòu)效關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，青蒿素構(gòu)造中的過氧基是產(chǎn)生抗瘧作用的必需基團(tuán)，內(nèi)酯環(huán)的羰基復(fù)原成羥基時可增效，因此保存過氧鍵，經(jīng)三類反響可得到多種衍生物，由此可得到如：蒿甲醚、蒿乙醚、蒿琥酯等衍生物。目前比擬成功的是廣西桂林制藥廠。1976年，廣西桂林制藥廠的總工程師劉旭2將-12位羰基復(fù)原

6、成醇羥基，變成雙氫青蒿素，在此根底上合成了3個羧酸酯，3個磺酸酯和7個醚類化合物。經(jīng)過挑選和臨床實驗發(fā)現(xiàn)，804衍生物青蒿琥酯(Artesunate)以其實驗室804命名可解決水溶性的問題,且療效進(jìn)步5倍，具有速效、高效、低毒、多種給藥途徑、半衰期短等特點，是為搶救危重病人的生命而優(yōu)先開發(fā)的，并獲得了專利優(yōu)秀獎專利號：N851007813。青蒿琥酯原料是在我國實行“新藥審批方法以來被衛(wèi)生部批準(zhǔn)的第一個一類新藥，1987年發(fā)給了001號新藥證書和消費(fèi)批件，由桂林制藥廠創(chuàng)造并獨(dú)家消費(fèi)3，4。H瘧疾化療科學(xué)工作組主席認(rèn)為：“這一新的發(fā)現(xiàn)更重要的意義在于發(fā)現(xiàn)這種化合物獨(dú)特的化學(xué)構(gòu)造，它將為進(jìn)一步設(shè)計合

7、成新的藥物指出方向。除此之外，國內(nèi)外的眾多學(xué)者也對青蒿素進(jìn)展了大量的研究，合成了許多衍生物及類似物，有許多抗瘧活性超過青蒿素。李英等5以雙氫青蒿素，在酸和堿的催化下與各種醇、羧酸酐和氯甲酸酯反響，合成其醚類，羧酸酯，碳酸酯類等衍生物47個，其中有12個抗瘧活性超過青蒿素10倍。虞佩琳等6合成了42個側(cè)鏈上帶有鹵素、氮或硫取代的化合物，多數(shù)化合物抗瘧活性超過青蒿素，但并未超過相應(yīng)的無雜原子取代的衍生物。而國外的學(xué)者對青蒿素類似物和簡化物的合成做了相對較多的研究，包括：過氧化物7、臭氧化物8、1，2，4-三惡烷7、1，2，4，5-四惡烷9等，其中，Vennerstr等10用酸催化的過氧化環(huán)己酮及其

8、衍生物或臭氧化相應(yīng)的環(huán)己酮甲氧基肟的方法合成了數(shù)十個四惡烷類化合物，其中水溶性臭氧化物0Z277已進(jìn)入臨床試驗，有望成為新一代抗瘧藥物。這幾類化合物原料易得、易于合成、構(gòu)造穩(wěn)定，代表了新型抗瘧藥物的開展趨勢，而其最終的作用機(jī)制、作用受體或靶點仍需要深化研究。同時，有些衍生物11，12除抗瘧作用外，還具有其他顯著的藥理活性，這為深化研究青蒿素藥理活性提供了一種新的思路。2青蒿素的化學(xué)研究2.1青蒿素的提取方法研究青蒿含有青蒿素、青蒿甲、乙、丙、盯戊素，青蒿酸、蒿酸甲酯、青蒿醇13，其揮發(fā)油主要為蒿酮、異青蒿酮、枯敬醛、1，8-桉油精、丁香烯等14；還有香豆素、黃酮15，二氫青蒿酸過氧化物16等其

9、它成分。其主要有效成分是青蒿素。青蒿素的提取方法主要有：有機(jī)溶劑提取法17工藝簡單，易于批量消費(fèi)；然而由于經(jīng)過長時間的提取和濃縮，易使過氧鏈破壞，收率降低，且易燃易爆，污染大，提取周期長?！氨?硅膠柱層析法18在原料含量為0.1%時可采用，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，但提取工藝繁雜，大批量消費(fèi)困難。稀乙醇法19工藝流程短、操作簡便、本錢低、平安，但收率僅在36%40%；也有采用60%70%乙醇，用a作為沉淀劑，得到青蒿素精品總收率大于0.4%20。近年來還有報道采用微薄輔助法AE21，22、超臨界流體萃取法SFE23、超聲波提取法24，這些方法別離效能較佳、無殘留溶劑，溶劑用量少；而所需設(shè)備條件比擬高，不

10、利于批量消費(fèi)。由于其他的方法在工業(yè)化消費(fèi)中仍存在缺乏，目前采用的較多的仍是有機(jī)溶劑法，通常采用120#汽油作為溶劑。2.2青蒿素的合成研究1979年，在測定構(gòu)造的根底上開場了青蒿素合成的研究，1983年完成了青蒿酸經(jīng)7步反響合成青蒿素的全過程25。1992年Atn和Rth對此進(jìn)展了改良，縮短了反響歷程，共有三步組成：用NaBH4或Nil氫化復(fù)原；光氧化過程；空氣氧化過程，總收率可進(jìn)步到32%26。而這一反響道路與植物的生物合成途徑比擬接近，可用來解釋青蒿素在植物體內(nèi)合成的可能機(jī)制，綜合利用可以進(jìn)步植物中青蒿素的含量。同時青蒿素的全合成也在1983年完成，Shil等27首先報道以-異薄勒醇為原料

11、經(jīng)13步反響完成，總產(chǎn)率為2.1%。目前已有多條途徑，所不同的是所用原料的差異，如以R(+)-香草醛、胡薄荷醇、香茅醛、胡薄荷酮等原料進(jìn)展青蒿素的全合成28。青蒿素的全合成在產(chǎn)量上雖高于人工栽培，但合成技術(shù)要求比擬高，合成步驟多，總收率不高，而半合成收率相對來說比擬高，比全合成在大批量消費(fèi)上有應(yīng)用前景。隨著基因工程、細(xì)胞工程、生物工程等的應(yīng)用，利用植物組織培養(yǎng)來消費(fèi)青蒿素或利用青蒿素前提生物合成青蒿素的技術(shù)，在大規(guī)模消費(fèi)青蒿素的方面已顯示出了很大的潛力。青蒿素生物合成有關(guān)的中間體有十幾種，其中研究的比擬多的是青蒿酸29和紫穗槐二烯30。而主要的組織培養(yǎng)體系包括：青蒿芽、青蒿毛狀根、青蒿發(fā)根膿桿

12、菌和生物反響器培養(yǎng)等，SuretFF小組31探究了霧化反響器、鼓泡反響器與流化床生物反響器對工業(yè)化青蒿毛狀根基因表達(dá)的不同，為生物反響器的商業(yè)化應(yīng)用提供了一定的根據(jù)。美國科學(xué)家最近成功地用轉(zhuǎn)基因酵母合成了青蒿酸32。利用微生物合成，有望降低消費(fèi)本錢，但是目前還需要進(jìn)一步的優(yōu)化體系以及探究工業(yè)化大消費(fèi)的條件。因此，在現(xiàn)有根底上，加強(qiáng)對青蒿素生物合成的研究，盡量采用適宜的青蒿素中間體、溫和的反響條件并減少合成步驟是今后研究的重點方向之一。3藥理研究目前，由于不同的學(xué)者所采用的實驗?zāi)Ｐ秃蛯嶒灄l件不同，對于青蒿素的抗瘧機(jī)制并沒有統(tǒng)一的解釋。早期的超微構(gòu)造研究說明，青蒿素主要作用于瘧原蟲的膜系構(gòu)造33。

13、兩步學(xué)說認(rèn)為34：與Fe2+的存在有重要關(guān)系，機(jī)體內(nèi)鐵能催化其過氧橋構(gòu)造的分解,產(chǎn)生自由基,進(jìn)而損傷蟲體細(xì)胞膜構(gòu)造到達(dá)抗瘧目的。然而ParapiniS等35研究認(rèn)為Fe2+不存在時，仍具有抗瘧活性。體外實驗發(fā)現(xiàn)，血紅素能催化青蒿素的復(fù)原分解，從而抑制了血紅素的內(nèi)化，阻斷瘧原蟲對鐵離子和蛋白質(zhì)的利用36。還有學(xué)者提出是可能與抑制了瘧原蟲內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣ATP酶的活性有關(guān)37。也有些學(xué)者觀察到青蒿素可能與瘧原蟲DNA分子互相作用，從而引起瘧原蟲的死亡38，39，而蟲體DNA、瘧蛋白是藥物靶點的觀點還需要更多的實驗根據(jù)加以證實，不過現(xiàn)已成為研究者關(guān)注的新方向。隨著對青蒿素類藥物藥理作用研究的不斷深化，已證實

14、在抗瘧、抗孕、免疫調(diào)節(jié)、抗心律失常和抗腫瘤等方面都有作用,其中抗腫瘤作用是目前研究的熱點方向之一。1991年鄧定安40首先報道了青蒿酸衍生物對小鼠白血病P388細(xì)胞有殺傷作用。后經(jīng)實驗證明，青蒿素及其衍生物對多種腫瘤細(xì)胞都有殺傷作用41，42，包括：黑色素瘤細(xì)胞，腎癌細(xì)胞，中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞，肺癌細(xì)胞，卵巢癌，乳腺癌，肝癌等，而且不同的衍生物對腫瘤細(xì)胞的作用強(qiáng)度不同，同一種衍生物對不同類型的腫瘤細(xì)胞作用強(qiáng)度也不同，具有較高的選擇性。Efferth等43研究青蒿琥酯對55種人體腫瘤細(xì)胞的抗癌活性時發(fā)現(xiàn)，對白血病及結(jié)腸癌細(xì)胞最敏感，中度敏感的有黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤

15、及腎癌細(xì)胞等，非小細(xì)胞肺癌敏感性最差。其抗腫瘤作用機(jī)制是多方面的，主要包括：抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，通過自由基的產(chǎn)生及氧化應(yīng)激直接殺傷腫瘤細(xì)胞，抑制腫瘤血管生成，逆轉(zhuǎn)多藥耐藥，增加放化療的敏感性等。目前青蒿素及其衍生物作為抗腫瘤藥應(yīng)用還需要解決很多方面的問題，如對腫瘤細(xì)胞作用的靶點、腫瘤蛋白的表達(dá)調(diào)控等需要深化研究；選擇抗癌作用強(qiáng)、抗癌譜廣的化合物；抗腫瘤活性的體內(nèi)實驗研究、臨床應(yīng)用研究等44。4展望“中國醫(yī)藥學(xué)是一個偉大的寶庫。幾十年來我國的合成藥物多為仿制藥，僅抗瘧藥青蒿一例為我國發(fā)現(xiàn)的全新藥物。盡管國外已有了組合化學(xué)，高通量挑選研制新藥，而從我國國情看，青蒿的研究是中藥研究

16、方面比擬著名的成功范例，并得到了全世界的公認(rèn)。重溫青蒿的研究歷史，我們要在此根底上對其藥理、化學(xué)成分、生物合成、類似物合成等方面進(jìn)展充分挖掘、開發(fā)，為傳統(tǒng)中藥現(xiàn)代化開發(fā)提供指導(dǎo)性的典范作用，進(jìn)步中藥在世界上的地位，從而使傳統(tǒng)中藥走向產(chǎn)業(yè)化、現(xiàn)代化，充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1屠呦呦，倪慕云，鐘裕容，等.中藥青蒿化學(xué)成分的研究J.藥學(xué)學(xué)報.1981,16(5)：366.2劉旭.抗瘧藥青蒿琥酯的合成方法J.創(chuàng)造專利公報,1986,2(14):5.3劉旭.青蒿素衍生物的研究J.藥學(xué)通報,1980，15(4)：183.4BarradellLB,FittnA.Artesunate:Are

17、viefitspharalgyandtherapeatieffienyinthetreatentfalariaJ.Drugs,1995,50(4):714.5李英，虞佩琳，陳一心，等.青蒿素類似物的研究.復(fù)原青蒿素的醚類、羧酸酯類及碳酸酯類衍生物的合成J.藥學(xué)學(xué)報,1981,166：429.6虞佩琳,陳一心,李英,等.青蒿素類似物的研究.含鹵素、氮、硫等雜原子的青蒿素衍生物的合成J.藥學(xué)學(xué)報,1985,20(5):357.7BrstnikK,PaikH,PsnerGH.alaria:nehetherapeutiperxidedrugsJ.iniRevedhe,2002,2(6):573.8Dn

18、gYX,VennerstrJL.Dispir-1,2,4,5-tetraxanesviaznlysisfylalk-anne-ethylxies:aparisniththeperxidatinfylalkan-nesinaetnitrile-sulfuriaidediaJ.Jrghe,1998,63(23):8582.9DngYX.Synthesisandantialarialativityf1,2,4,5-tetraxanesJ.iniRevedhe,2002,2(2):113.10VennerstrJL,Arbe-BarnesS,BrunR,etal.Identifiatinfananti

19、alarialsynthetitrixlanedrugdevelpentandidateJ.Nature,2022,430:900.11LiYing,FengShan,Jiningu,etal.NvelantiturarteisininderivativestargetingG1phaseftheellyleJ.Birgedhe,2001,11:5.12Sangtaeh,InHaJeng.SynthesisandantiangigeniativityfthiaetalarteisininderivativesJ.Birgedhe,2022,12:3783.13屠呦呦,倪慕云，鐘裕容，等.中藥青

20、蒿化學(xué)成分的研究J.藥學(xué)學(xué)報,1981,16(5)：366.14鐘裕容,崔淑蓮.青蒿揮發(fā)油化學(xué)成分的研究J.中藥通報,1983,8(6)：31.15劉鴻鳴,李國林,吳慧章.中藥青蒿化學(xué)成分的研究J.藥學(xué)學(xué)報,1981,16(1):67.16allaartTE,PrasN,QuaxJ.Islatinandidentifiatinfdihydr-arteisiniaidhydrperxidefrarteisiaannua:AnvelbisynthetipreursrfarteisininJ.JNatPrd.1999,62(8):1160.17趙兵，王玉春，吳江，等.青蒿素提取條件研究J.中草藥，2

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24、pressinfakeyenzyeinthebisynthetipathayfthenvelantialarialdrugarteisininJ.Planta.,2001,212(3):460.31SuretFF,KiY,ysluzilBE,etal.Sale-upfArteisiaannuaL.hairyrtulturesprduesplexpatternsfterpenidgeneexpressinJ.BitehnlBieng.2022,83(6):653.32RDK,ParadiseE,uellet,etal.Prdutinftheantialarialdrugpreursrarteis

25、iniaidinengineeredyeastJ.Nature,2022,440(7086):940.33中醫(yī)研究院中藥研究所藥理研究室.新醫(yī)藥雜志,1979(1):23.34陳揚(yáng)，朱世民，陳洪淵.青蒿素類抗瘧研究進(jìn)展J.藥學(xué)學(xué)報,1998,33(3):234.35ParapiniS,BasiliN,ndani,etal.EvidenethathairninthealariaparasiteisntneededfrtheantialarialeffetsfarteisininJ.FEBSLett,2022,575(1-3):91.36ZhangF,GsserDKJr,eshnikSR.Heinatalyzeddepsitinfarteisinin(qinghasu)J.BihePharal,1992;43:1805.37Ekstein-LudigU，ebbR,vanGetheID,etal.ArteisininstargettheSETAfPlasd